Технически иновации в самолетите и извън него

Авиацията се развива в различни посоки. Самолетите увеличават обхвата на полета си, стават по-икономични, по-аеродинамични и ускоряват по-добре. Има подобрения в кабината, пътническите места и самите летища.

Полетът продължи седемнадесет часа без прекъсване. Боинг 787-9 Dreamliner Австралийската авиокомпания Qantas с повече от двеста пътници и шестнадесет членове на екипажа на борда направи полет от Пърт, Австралия до летище Хийтроу в Лондон. Колата прелетя 14 498 XNUMX км. Това беше вторият най-дълъг полет в света веднага след връзката на Qatar Airways от Доха до Окланд, Нова Зеландия. Този последен маршрут се разглежда 14 529 XNUMX км, което е с 31 км по-дълго.

Междувременно от Singapore Airlines вече чакат доставката на нов. Airbus A350-900ULR (полет на много дълги разстояния), за да започнете директна услуга от Ню Йорк до Сингапур. Общата дължина на маршрута ще бъде повече от 15 хиляди км. Версията A350-900ULR е доста специфична - няма икономична класа. Самолетът е проектиран за 67 места в бизнес секцията и 94 в премиум икономична секция. Има смисъл. В крайна сметка кой може да седи почти цял ден тесен в най-евтиното купе? Само между другото С толкова дълги директни полети в пътническите кабини се проектират все повече и повече нови удобства.

пасивно крило

С развитието на дизайна на самолетите тяхната аеродинамика претърпява постоянни, макар и не радикални промени. Търсене подобрена горивна ефективност Промените в дизайна вече могат да бъдат ускорени, включително по-тънки, по-гъвкави крила, които осигуряват естествен ламинарен въздушен поток и активно управляват този въздушен поток.

Центърът за изследване на полетите Армстронг на НАСА в Калифорния работи върху това, което нарича пасивно аероеластично крило (ПАТОВ). Лари Хъдсън, главен тестов инженер в лабораторията за въздушно натоварване на Armstrong Center, каза пред медиите, че тази композитна структура е по-лека и по-гъвкава от традиционните крила. Бъдещите търговски самолети ще могат да го използват за максимална ефективност на дизайна, спестяване на тегло и икономия на гориво. По време на тестването експертите използват (FOSS), който използва оптични влакна, интегрирани с повърхността на крилото, което може да предостави данни от хиляди измервания на деформации и напрежения при работни натоварвания.

Кабини на самолети - проект

По-тънките и по-гъвкави крила намаляват съпротивлението и теглото, но изискват нов дизайн и решения за управление. елиминиране на вибрациите. Разработените методи са свързани по-специално с пасивно, аероеластично регулиране на конструкцията с помощта на профилирани композити или производството на метални добавки, както и с активен контрол на движещите се повърхности на крилата с цел намаляване на маневрирането и експлозивните натоварвания и заглушаване на вибрациите на крилото. Например, Университетът в Нотингам, Обединеното кралство, разработва стратегии за активно контролиране на кормилата на самолетите, които могат да подобрят аеродинамиката на самолета. Това дава възможност да се намали съпротивлението на въздуха с около 25%. В резултат на това самолетът ще лети по-плавно, което ще доведе до по-нисък разход на гориво и емисии на COXNUMX.₂.

Променлива геометрия

НАСА успешно приложи на практика нова технология, която позволява на самолетите да летят сгъване на крила под различни ъгли. Последната серия от полети, извършена в Центъра за полети на Армстронг, беше част от проекта Адаптивен размах на крилата - Повърхностно активно вещество. Той има за цел да постигне широк спектър от аеродинамични предимства чрез използването на иновативна лека сплав с памет на формата, която ще позволи на външните крила и техните контролни повърхности да се сгъват под оптимални ъгли по време на полет. Системите, използващи тази нова технология, могат да тежат до 80% по-малко от традиционните системи. Това начинание е част от проекта на НАСА за конвергентни авиационни решения в рамките на Органа за авиационни изследвания.

Иновативен дизайн на кабината на самолета

Сгъваемите крила по време на полет е иновация, която обаче вече е била предприета през 60-те години на миналия век, използвайки, наред с другото, самолета XB-70 Valkyrie. Проблемът беше, че винаги се свързваше с наличието на тежки и големи конвенционални двигатели и хидравлични системи, които не бяха безразлични към стабилността и икономичността на самолета.

Внедряването на тази концепция обаче може да доведе до създаването на по-икономични машини от преди, както и до по-лесно рулиране на бъдещи самолети на дълги разстояния по летищата. Освен това пилотите ще получат друго устройство, което да реагира на променящите се условия на полета, като пориви на вятъра. Едно от най-значимите потенциални ползи от сгъването на крилата е свързано със свръхзвуковия полет.

, а работят и по т.нар. пухкаво тяло - смесено крило. Това е интегриран дизайн без ясно разделяне на крилата и фюзелажа на самолета. Тази интеграция има предимство пред конвенционалните конструкции на самолети, тъй като самата форма на фюзелажа помага за генериране на повдигане. В същото време намалява въздушното съпротивление и теглото, което означава, че новият дизайн консумира по-малко гориво и следователно намалява емисиите на CO.₂.

Изобразяване на дизайн със смесено крило X-48B

Граден слой ецване

Те също са тествани алтернативно оформление на двигателя - над крилото и на опашката, за да могат да се използват двигатели с по-голям диаметър. Дизайните с турбовентилаторни двигатели или електрически двигатели, вградени в опашката, „поглъщащи“, така нареченото „поглъщане“, се отклоняват от конвенционалните решения. въздушен граничен слойкоето намалява съпротивлението. Учените от НАСА са се фокусирали върху частта за аеродинамично съпротивление и работят върху идея, наречена (BLI). Те искат да го използват, за да намалят едновременно разхода на гориво, оперативните разходи и замърсяването на въздуха.

 Джим Хайдман, ръководител на проекта за напреднали технологии за въздушен транспорт на изследователския център Glenn, каза по време на медийна презентация.

Когато самолетът лети, около фюзелажа и крилата се образува граничен слой - по-бавно движещ се въздух, което създава допълнително аеродинамично съпротивление. Той напълно отсъства пред движещ се самолет – образува се при движение на кораба във въздуха, а в задната част на автомобила може да бъде с дебелина до няколко десетки сантиметра. При конвенционален дизайн, граничният слой просто се плъзга по фюзелажа и след това се смесва с въздуха зад самолета. Ситуацията обаче ще се промени, ако поставим двигателите по пътя на граничния слой, например, в края на самолета, точно над или зад фюзелажа. След това по-бавният граничен слой влиза в двигателите, където се ускорява и изхвърля с висока скорост. Това не се отразява на мощността на двигателя. Предимството е, че чрез ускоряване на въздуха намаляваме съпротивлението, упражнявано от граничния слой.

Учените са подготвили повече от дузина проекта за самолети, в които може да се използва подобно решение. Агенцията се надява, че поне един от тях ще бъде използван в тестовия самолет X, който НАСА иска да използва през следващото десетилетие, за да тества на практика напреднали авиационни технологии.

Виждайки нови седалки в самолет

Брат близнак ще каже истината

Дигитални близнаци е най-модерният метод за драстично намаляване на разходите за поддръжка на оборудването. Както подсказва името, дигиталните близнаци създават виртуално копие на физически ресурси, използвайки данни, събрани в определени точки в машини или устройства - те са цифрово копие на оборудване, което вече работи или се проектира. GE Aviation наскоро помогна за разработването на първия в света цифров близнак. Система на шасито. Сензорите се монтират в точки, където обикновено възникват повреди, предоставящи данни в реално време, включително за хидравлично налягане и температура на спирачката. Това беше използвано за диагностициране на оставащия жизнен цикъл на шасито и ранно идентифициране на повредите.

Чрез наблюдение на системата за цифрови близнаци, ние можем постоянно да наблюдаваме състоянието на ресурсите и да получаваме ранни предупреждения, прогнози и дори план за действие, като моделираме сценарии „какво ако“ – всичко това с цел разширяване на наличността на ресурси. оборудване с течение на времето. Компаниите, инвестиращи в дигитални близнаци, ще видят 30% намаление на времето на цикъла за ключови процеси, включително поддръжка, според International Data Corporation.  

Разширена реалност за пилота

Една от най-важните иновации през последните години е развитието дисплеи и сензори водещи пилоти. НАСА и европейски учени експериментират с това в опит да помогнат на пилотите да откриват и предотвратят проблеми и заплахи. Дисплеят вече беше монтиран в шлема на изтребителя F-35 Lockheed Martinи Thales и Elbit Systems разработват модели за пилоти на търговски самолети, особено малки самолети. Системата SkyLens на последната компания скоро ще се използва на самолети ATR.

SkyLens от Elbit Systems

Синтетичните и рафинираните вече са широко използвани в по-големите бизнес самолети. системи за зрение (SVS/EVS), което позволява на пилотите да кацат в условия на лоша видимост. Те все повече се сливат в комбинирани системи за зрение (CVS), насочена към повишаване на осведомеността на пилотите за ситуациите и надеждността на разписанията на полетите. Системата EVS използва инфрачервен (IR) сензор за подобряване на видимостта и обикновено е достъпна чрез HUD дисплея (). Elbit Systems от своя страна разполага с шест сензора, включително инфрачервена и видима светлина. Той непрекъснато се разширява, за да открие различни заплахи като вулканична пепел в атмосферата.

Сензорни екранивече инсталирани в пилотските кабини на бизнес джетовете, те преминават към самолети с дисплеи на Rockwell Collins за новия Boeing 777-X. Производителите на авионика също търсят специалисти по разпознаване на реч като още една стъпка към намаляване на натоварването на кабината. Honeywell експериментира с наблюдение на мозъчната активност За да се определи кога пилотът има твърде много работа или вниманието му се лута някъде „в облаците“ – потенциално и за способността да управлява функциите на пилотската кабина.

Техническите подобрения в пилотската кабина обаче не са от голяма полза, когато пилотите са просто изтощени. Майк Синет, вицепрезидент по разработването на продукти на Boeing, наскоро каза пред Reuters, че прогнозира, че „ще са необходими 41 600 работни места през следващите двадесет години“. търговски реактивен самолет. Това означава, че ще са необходими повече от XNUMX души. повече нови пилоти. Къде да ги вземем? План за решаване на този проблем, поне в Boeing, прилагане на изкуствен интелект. Компанията вече разкри планове за създаването си кабина без пилоти. Синет обаче вярва, че те вероятно няма да станат реалност до 2040 г.

Няма прозорци?

Пътническите кабини са област на иновациите, където се случват много неща. В тази област дори се присъждат Оскари - Награди Crystal Cabin, т.е. награди на изобретатели и дизайнери, които създават системи, насочени към подобряване на качеството на интериора на самолета както за пътниците, така и за екипажа. Всичко, което улеснява живота, повишава комфорта и създава спестявания, се възнаграждава тук - от бордовата тоалетна до шкафчетата за ръчен багаж.

Междувременно Тимъти Кларк, президент на Emirates Airlines, обявява: самолет без прозорцикоито дори могат да бъдат два пъти по-леки от съществуващите конструкции, което означава по-бързи, по-евтини и по-екологични при изграждане и експлоатация. В първата класа на новия Boeing 777-300ER прозорците вече са заменени с екрани, които благодарение на камерите и оптичните връзки могат да показват външния изглед без никакви разлики, видими с невъоръжено око. Изглежда, че икономиката няма да позволи изграждането на "остъклени" самолети, за които мнозина мечтаят. Вместо това е по-вероятно да имаме прожекции по стените, тавана или седалките пред нас.

Концепция на кабината с покрив, който визуализира небето

Миналата година Boeing започна да тества мобилното приложение vCabin, което позволява на пътниците да регулират нивата на осветление в непосредствена близост, да се обаждат на стюардесите, да поръчват храна и дори да проверяват дали тоалетната е празна. Междувременно телефоните са адаптирани към интериорни елементи като бизнес стола Recaro CL6710, проектиран да позволява на мобилните приложения да накланят стола напред-назад.

От 2013 г. американските регулатори се опитват да премахнат забраната за използване на мобилни телефони в самолети, като изтъкват, че рискът те да пречат на бордовата комуникационна система вече е все по-малък. Пробив в тази област ще позволи използването на мобилни приложения по време на полет.

Виждаме и прогресивна автоматизация на наземното обслужване. Delta Airlines в САЩ експериментира с използването на биометрични данни за регистрация на пътници. Някои летища по света вече тестват или тестват технологията за разпознаване на лица, за да съпоставят паспортните снимки с тези на своите клиенти чрез проверка на самоличността, за която се твърди, че може да проверява два пъти повече пътници на час. През юни 2017 г. JetBlue си партнира с американската митническа и гранична защита (CBP) и глобалната ИТ компания SITA, за да тества програма, която използва биометрични данни и технология за разпознаване на лица за проверка на клиентите при качване на борда.

Миналия октомври Международната асоциация за въздушен транспорт прогнозира, че до 2035 г. броят на пътниците ще се удвои до 7,2 милиарда. Така че има защо и за кого да работим върху иновациите и подобренията.

Авиацията на бъдещето:

Анимация на системата BLI: 

Входна анимация на граничен слой | Изследователски център на НАСА Глен