Inovații tehnice în aeronave și nu numai

Aviația se dezvoltă în direcții diferite. Avioanele își măresc raza de zbor, devin mai economice, mai aerodinamice și accelerează mai bine. Există îmbunătățiri pentru cabine, locuri pentru pasageri și aeroporturile în sine.

Zborul a durat șaptesprezece ore fără pauză. Boeing 787-9 Dreamliner Compania aeriană australiană Qantas, cu peste două sute de pasageri și șaisprezece membri ai echipajului la bord, a efectuat un zbor de la Perth, Australia, la aeroportul Heathrow din Londra. Mașina a zburat 14 498 km. A fost al doilea cel mai lung zbor din lume, după conexiunea Qatar Airways de la Doha la Auckland, Noua Zeelandă. Se ia în considerare acest ultim traseu 14 529 km, care este cu 31 km mai lung.

Între timp, Singapore Airlines așteaptă deja livrarea unuia nou. Airbus A350-900ULR (zbor pe distanțe foarte lungi) pentru a începe un serviciu direct de la New York la Singapore. Lungimea totală a traseului va fi peste 15 mii km. Versiunea A350-900ULR este destul de specifică - nu are o clasă economică. Aeronava a fost proiectată pentru 67 de locuri în secțiunea business și 94 în secțiunea premium economy. Are sens. La urma urmei, cine poate sta aproape toată ziua înghesuit în cel mai ieftin compartiment? Doar printre altele Cu zboruri directe atât de lungi în cabinele de pasageri, sunt proiectate tot mai multe facilități noi.

aripă pasivă

Pe măsură ce modelele de aeronave au evoluat, aerodinamica lor a suferit schimbări constante, deși nu radicale. Căutare eficienta imbunatatita a combustibilului Modificările de design pot fi acum accelerate, inclusiv aripile mai subțiri, mai flexibile, care asigură un flux de aer laminar natural și gestionează activ acel flux de aer.

Centrul de cercetare a zborului Armstrong al NASA din California lucrează la ceea ce numește aripă aeroelastică pasivă (IMPAS). Larry Hudson, inginer șef de testare la Laboratorul de încărcare a aerului al Centrului Armstrong, a declarat presei că această structură compozită este mai ușoară și mai flexibilă decât aripile tradiționale. Viitoarele aeronave comerciale îl vor putea folosi pentru o eficiență maximă a designului, economii de greutate și economie de combustibil. În timpul testării, experții folosesc (FOSS), care utilizează fibre optice integrate cu suprafața aripii, care pot furniza date din mii de măsurători ale deformațiilor și solicitărilor la sarcini de lucru.

Cabine de avioane - proiect

Aripile mai subțiri și mai flexibile reduc rezistența și greutatea, dar necesită soluții noi de design și manipulare. eliminarea vibrațiilor. Metodele dezvoltate sunt asociate, în special, cu reglarea pasivă, aeroelastică a structurii folosind compozite profilate sau fabricarea de aditivi metalici, precum și cu controlul activ al suprafețelor în mișcare ale aripilor pentru a reduce sarcinile de manevră și explozive și atenuează vibrațiile aripilor. De exemplu, Universitatea din Nottingham, Marea Britanie, dezvoltă strategii pentru controlul activ al cârmelor aeronavelor care pot îmbunătăți aerodinamica aeronavei. Acest lucru face posibilă reducerea rezistenței aerului cu aproximativ 25%. Drept urmare, aeronava va zbura mai lin, rezultând un consum mai mic de combustibil și emisii de COXNUMX.₂.

Geometrie schimbabilă

NASA a pus în practică cu succes o nouă tehnologie care permite aeronavelor să zboare plierea aripilor în diferite unghiuri. Ultima serie de zboruri, efectuate la Centrul de Cercetare a Zborului Armstrong, a făcut parte din proiect Anvergura adaptivă a aripilor - Surfactant. Acesta își propune să obțină o gamă largă de beneficii aerodinamice prin utilizarea unui aliaj ușor inovator cu memorie a formei, care va permite aripilor exterioare și suprafețelor lor de control să se plieze la unghiuri optime în timpul zborului. Sistemele care folosesc această nouă tehnologie pot cântări cu până la 80% mai puțin decât sistemele tradiționale. Această întreprindere face parte din proiectul Converged Aviation Solutions al NASA din cadrul Autorității pentru Misiuni de Cercetare Aeronautică.

Design inovator al cabinei aeronavei

Plierea aripilor în zbor este o inovație care, totuși, era deja întreprinsă în anii 60 folosind, printre altele, aeronava XB-70 Valkyrie. Problema a fost că a fost întotdeauna asociată cu prezența motoarelor convenționale grele și mari și a sistemelor hidraulice, care nu erau indiferente față de stabilitatea și economia aeronavei.

Cu toate acestea, implementarea acestui concept poate duce la crearea de mașini mai eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil decât înainte, precum și la simplificarea rulării viitoarelor aeronave pe distanțe lungi în aeroporturi. În plus, piloții vor primi un alt dispozitiv pentru a răspunde condițiilor de zbor în schimbare, cum ar fi rafale de vânt. Unul dintre cele mai semnificative beneficii potențiale ale plierii aripilor are de-a face cu zborul supersonic.

, și lucrează și la așa-numitul. corp pufos - aripă mixtă. Acesta este un design integrat fără o separare clară a aripilor și fuselajului aeronavei. Această integrare are un avantaj față de modelele convenționale de aeronave, deoarece forma fuselajului în sine ajută la generarea portanței. În același timp, reduce rezistența și greutatea aerului, ceea ce înseamnă că noul design consumă mai puțin combustibil și, prin urmare, reduce emisiile de CO.₂.

Redarea designului cu aripi mixte X-48B

Gravarea stratului limită

De asemenea, sunt testate aspect alternativ al motorului - deasupra aripii si pe coada, pentru a putea fi folosite motoare cu diametru mai mare. Modelele cu motoare turboventilatoare sau motoare electrice încorporate în coadă, „înghițire”, așa-numita „înghițire”, se îndepărtează de soluțiile convenționale. stratul limită de aerceea ce reduce rezistența. Oamenii de știință de la NASA s-au concentrat pe partea de rezistență aerodinamică și lucrează la o idee numită (BLI). Vor să-l folosească pentru a reduce consumul de combustibil, costurile de operare și poluarea aerului în același timp.

 Jim Heidmann, managerul de proiect pentru tehnologiile avansate de transport aerian al Centrului de Cercetare Glenn, a declarat în timpul unei prezentări media.

Când o aeronavă zboară, se formează un strat limită în jurul fuselajului și aripilor - aer care se mișcă mai lent, ceea ce creează o rezistență aerodinamică suplimentară. Este complet absent în fața unei aeronave în mișcare - se formează atunci când nava se mișcă prin aer, iar în spatele mașinii poate avea o grosime de până la câteva zeci de centimetri. Într-un design convențional, stratul limită alunecă pur și simplu peste fuzelaj și apoi se amestecă cu aerul din spatele aeronavei. Cu toate acestea, situația se va schimba dacă plasăm motoarele de-a lungul traseului stratului limită, de exemplu, la capătul aeronavei, direct deasupra sau în spatele fuselajului. Aerul din stratul limită mai lent intră apoi în motoare, unde este accelerat și expulzat la viteză mare. Acest lucru nu afectează puterea motorului. Avantajul este că prin accelerarea aerului reducem rezistența exercitată de stratul limită.

Oamenii de știință au pregătit mai mult de o duzină de proiecte de avioane în care ar putea fi folosită o astfel de soluție. Agenția speră că cel puțin unul dintre ele va fi folosit în aeronava de testare X, pe care NASA dorește să o folosească în următorul deceniu pentru a testa tehnologia avansată a aviației în practică.

Văd locuri noi într-un avion

Fratele geamăn va spune adevărul

Gemeni digitali este cea mai modernă metodă de reducere drastică a costurilor de întreținere a echipamentelor. După cum sugerează și numele, gemenii digitali creează o copie virtuală a resurselor fizice folosind datele colectate în anumite puncte ale mașinilor sau dispozitivelor - sunt o copie digitală a echipamentelor care funcționează sau sunt deja proiectate. GE Aviation a contribuit recent la dezvoltarea primului geamăn digital din lume. Sistem de șasiu. Senzorii sunt instalați în punctele în care apar defecțiuni de obicei, oferind date în timp real, inclusiv pentru presiunea hidraulică și temperatura frânei. Acesta a fost folosit pentru a diagnostica ciclul de viață rămas al șasiului și pentru a identifica defecțiunile din timp.

Prin monitorizarea sistemului digital twin, putem monitoriza constant starea resurselor și putem primi avertismente timpurii, prognoze și chiar un plan de acțiune, modelând scenarii „ce ar fi dacă” - toate pentru a extinde disponibilitatea resurselor. echipamente de-a lungul timpului. Companiile care investesc în gemeni digitali vor vedea o reducere cu 30% a timpilor de ciclu pentru procesele cheie, inclusiv întreținerea, potrivit International Data Corporation.  

Realitate augmentată pentru pilot

Una dintre cele mai importante inovații din ultimii ani a fost dezvoltarea display-uri și senzori piloți conducători. NASA și oamenii de știință europeni experimentează acest lucru în încercarea de a ajuta piloții să detecteze și să prevină problemele și amenințările. Display-ul era deja instalat în casca pilotului de luptă F-35 Lockheed Martinși Thales și Elbit Systems dezvoltă modele pentru piloții de avioane comerciale, în special avioane mici. Sistemul SkyLens al companiei din urmă va fi utilizat în curând pe aeronavele ATR.

SkyLens de la Elbit Systems

Sintetice și rafinate sunt deja utilizate pe scară largă în avioanele de afaceri mai mari. sisteme de viziune (SVS / EVS), care permite piloților să aterizeze în condiții de vizibilitate slabă. Se contopesc din ce în ce mai mult în sisteme de vedere combinate (CVS) a avut ca scop creșterea gradului de conștientizare de către piloți a situațiilor și a fiabilității programelor de zbor. Sistemul EVS folosește un senzor infraroșu (IR) pentru a îmbunătăți vizibilitatea și este de obicei accesat prin afișajul HUD (). Elbit Systems, la rândul său, are șase senzori, inclusiv infraroșu și lumină vizibilă. Se extinde constant pentru a detecta diverse amenințări, cum ar fi cenușa vulcanică din atmosferă.

Ecranele tactileinstalate deja în cockpit-urile avioanelor de afaceri, se mută la avioane cu ecrane Rockwell Collins pentru noul Boeing 777-X. Producătorii de avionică caută și ei specialiști în recunoașterea vorbirii ca un alt pas spre reducerea sarcinii pe cabină. Honeywell experimentează monitorizarea activității creierului Pentru a determina când pilotul are prea multă muncă de făcut sau când atenția îi rătăcește undeva „în nori” - potențial și despre capacitatea de a controla funcțiile cockpitului.

Cu toate acestea, îmbunătățirile tehnice din cockpit sunt de puțin ajutor atunci când piloții sunt pur și simplu epuizați. Mike Sinnett, vicepreședintele Boeing pentru dezvoltare de produse, a declarat recent pentru Reuters că prezice că „va fi nevoie de 41 de locuri de muncă în următorii douăzeci de ani”. aeronave comerciale cu reacție. Aceasta înseamnă că vor fi necesare mai mult de 600 persoane. mai mulți piloți noi. De unde să le iei? Un plan pentru a rezolva această problemă, cel puțin în Boeing, aplicarea inteligenței artificiale. Compania a dezvăluit deja planurile pentru crearea sa cockpit fără piloți. Cu toate acestea, Sinnett crede că probabil că nu vor deveni realitate până în 2040.

Fara ferestre?

Cabinele pentru pasageri sunt o zonă de inovație în care se întâmplă multe. Premiile Oscar sunt chiar acordate în acest domeniu - Premiile Crystal Cabin, adică premii pentru inventatori și designeri care creează sisteme menite să îmbunătățească calitatea interioarelor aeronavelor atât pentru pasageri, cât și pentru echipaj. Tot ceea ce face viața mai ușoară, sporește confortul și creează economii este răsplătit aici - de la toaleta de la bord până la dulapurile pentru bagajele de mână.

Între timp, Timothy Clark, președintele Emirates Airlines, anunță: aeronave fără ferestrecare poate fi chiar de două ori mai ușoară decât structurile existente, ceea ce înseamnă mai rapid, mai ieftin și mai ecologic în construcție și exploatare. În prima clasă a noului Boeing 777-300ER, geamurile au fost deja înlocuite cu ecrane care, datorită camerelor și conexiunilor prin fibră optică, pot afișa vederea exterioară fără diferențe vizibile cu ochiul liber. Se pare că economia nu va permite construcția de avioane „smalate”, la care mulți visează. În schimb, este mai probabil să avem proiecții pe pereți, pe tavan sau pe scaunele din fața noastră.

Concept de cabină cu un acoperiș care vizualizează cerul

Anul trecut, Boeing a început să testeze aplicația mobilă vCabin, care le permite pasagerilor să ajusteze nivelurile de iluminare din imediata lor apropiere, să sune însoțitorii de bord, să comande mâncare și chiar să verifice dacă toaleta este goală. Între timp, telefoanele au fost adaptate la amenajări interioare, cum ar fi scaunul de afaceri Recaro CL6710, conceput pentru a permite aplicațiilor mobile să încline scaunul înainte și înapoi.

Din 2013, autoritățile de reglementare din SUA încearcă să ridice interdicția de utilizare a telefoanelor mobile în aeronave, subliniind că riscul ca acestea să interfereze cu sistemul de comunicații de la bord este acum din ce în ce mai mic. O descoperire în acest domeniu va permite utilizarea aplicațiilor mobile în timpul zborului.

De asemenea, vedem o automatizare progresivă a handling-ului la sol. Delta Airlines din SUA experimentează utilizarea biometrie pentru înregistrarea pasagerilor. Unele aeroporturi din întreaga lume testează deja sau testează tehnologia de recunoaștere facială pentru a potrivi fotografiile de pașaport cu cele ale clienților lor prin verificarea identității, despre care se spune că poate verifica de două ori mai mulți călători pe oră. În iunie 2017, JetBlue a colaborat cu US Customs and Border Protection (CBP) și compania globală de IT SITA pentru a testa un program care utilizează tehnologia biometrică și de recunoaștere facială pentru a monitoriza clienții la îmbarcare.

În octombrie anul trecut, Asociația Internațională de Transport Aerian a prezis că până în 2035 numărul călătorilor se va dubla la 7,2 miliarde. Deci, există de ce și pentru cine să lucreze la inovații și îmbunătățiri.

Aviația viitorului:

Animația sistemului BLI: 

Animație de intrare în stratul limită | Centrul de cercetare Glenn NASA