A kereskedelmi légi fuvarozóknak szánt modern polgári repülőgépeknek nemcsak nagy teljesítményű jellemzőkkel kell rendelkezniük, hanem alacsony üzemeltetési költségekkel is. Az ilyen berendezések új mintáinak létrehozásakor figyelembe veszik az összes alapvető költség csökkentésének szükségességét, és folyamatosan új lehetőségek merülnek fel a karbantartási és repülési költségek csökkentésére. A bélés érdekes, különleges hatékonyságot felmutató változatát idén a NASA és a DLR szervezetek javasolták. Egy ígéretes koncepciós projektet eRay -nek hívnak.
Az Egyesült Államok Nemzeti Légiforgalmi és Űrügynöksége (NASA), valamint a Német Repülési és Űrközpont (DLR) jelentős mértékben járul hozzá a repülés fejlődéséhez minden fő kategóriában, beleértve az emberek és áruk szállításáért felelős kereskedelmi légi közlekedést is. E szervezetek szakemberei folyamatosan új ötleteket keresnek, új javaslatokkal állnak elő és tesztelik azokat. Ez év nyarán a két szervezet bemutatta az ígéretes repülőgép koncepcióját, amely képes magas teljesítményű tulajdonságokat felmutatni, fokozott gazdasági mutatókkal.
Az új projekt az eRay kísérleti címmel a jövőre fenntartva készült. Az erre vonatkozó követelmények megfogalmazásakor figyelembe vették a kereskedelmi repülés 2045 -ig tartó fejlődésére vonatkozó előrejelzéseket. A jelenlegi előrejelzések azt mutatják, hogy a fejlett és a fejlődő országokban ekkorra jelentősen megnő az utas- és teherforgalom. E tekintetben szükség lesz a repülőterek hálózatának fejlesztésére és a különböző szervezeti kérdések megoldására. Ezenkívül új, jellemző képességekkel rendelkező repüléstechnológiára lesz szükség a szállítás támogatásához. Jellemzőit tekintve meg kell haladnia a meglévő mintákat.
A NASA és a DLR úgy véli, hogy a jövő kereskedelmi repülőgépeinek 60% -kal gazdaságosabbnak kell lenniük, mint a jelenlegieknek. Képesnek kell lennie kis repülőtereken való munkavégzésre, valamint meg kell különböztetni a csökkentett zajoktól és az egyszerű kezeléstől. Kutatásukban és az erről szóló jelentésükben az új projekt szerzői a meglévő Airbus A321-200 típusú repülőgépet használták egyfajta referenciaként. Egy ígéretes eRay -nek hasonló kapacitás- és teherbírási paraméterekkel kellett rendelkeznie, ugyanakkor minden más területen előnyöket mutat.
Az eRay koncepciót még nem tervezték teljes értékű kialakításra, a gyártás és a berendezések későbbi elindításával. E tekintetben a tudományos szervezetek szakemberei nem tudták korlátozni magukat, és a legmerészebb ötleteket használták fel, amelyek még nem állnak készen a gyakorlatban való megvalósításra. Az ilyen megoldások használata tette lehetővé a kijelölt feladatok megoldását és a jövő repülőgépeinek új verziójának "létrehozását".
A legoptimistább előrejelzések szerint az eRay repülőgép 30% -kal könnyebb lesz, mint az A321 -es sorozat. Az erőmű hatékonysága 48%-kal nő. A tábla általános energiahatékonysága 64%-kal emelkedik. Meg kell jegyezni, hogy az ilyen eredmények elérése érdekében a tudósoknak és a tervezőknek nemcsak új ötleteket kellett bevezetniük, hanem el kellett hagyniuk a megszokott megoldásaikat. Ennek eredményeként a javasolt bélés jelentősen eltér osztályának modern képviselőitől.
Az eRay projekt egy konzolos, alacsony szárnyú repülőgép felépítését javasolja, söprött szárnnyal. A farok egységet tartalmaz, csak egy stabilizátort, nagy keresztirányú V -vel. Nincs gerinc. Eredeti módon, a hatékonyság javításának szükségessége miatt megoldódott az erőmű elemeinek elrendezésének problémája. Egyedi egységei a szárny különböző részeiben, valamint a törzs farokában vannak elhelyezve.
A repülőgép törzse általában hasonlít a meglévő gépek egységeire. Ajánlott egy nagy nyúlású, fémből készült, aerodinamikai alakú szerkezet felépítését. Az íjrész a pilótafülke és a műszaki helyiségek alatt kapott helyet, amelyek mögött egy nagy szalon található utasülésekkel. A rakomány térfogata az utastér alatt van - mindenekelőtt a poggyász számára. A farokrésznek el kell helyeznie az erőmű egyik motorját.
Javasolt a törölt repülőgépek kikötése a törzsel. A szárny optimális profilt kap, és felületének nagy részén nincsenek olyan elemek, amelyek megzavarhatják az áramlást. A szárny elülső és hátsó szélén a hagyományos típusú gépesítés biztosított. A végén a tervezők egy pár by-pass turboreaktív motort helyeztek el a szükséges felszereléssel.
A hagyományos empennage helyett az eRay projekt szokatlan rendszert használ. A törzs farok végén kúpos gyűrű alakú csatorna van felszerelve az erőmű toló propellere számára. Ennek a csatornának az oldalán a tervezők két stabilizátor síkot helyeztek el, amelyek jelentős keresztirányú V -vel vannak felszerelve. Az elfordulás szabályozását a szárnymotorok tolóerejének megváltoztatásával vagy a szárny gépesítésével kell elvégezni.
A NASA és a DLR számításai szerint az energiahatékonyság növekedésének háromnegyede csak aerodinamikával érhető el. Például a teljes hatékonyságnövekedés 13% -át a törzs körüli lamináris áramlás biztosítja. A szárnyfesztávolság 45 m -re történő emelése további 6%-os növekedést eredményez. A gerinc elhagyása lerövidíti a repülőgép felületét, csökkenti a légellenállást.
Az „extra” energiapazarlás csökkentésének feladatát azonban nemcsak az aerodinamika miatt oldják meg. Tehát fontolóra vették az utastér oldalsó ablakainak eltávolításának lehetőségét. Ebben az esetben a törzs kialakítása jelentősen leegyszerűsödik, ami kisebb súlyához és a motorokra vonatkozó követelmények megfelelő csökkenéséhez vezet. Egy ilyen újítás azonban nem tekinthető kötelezőnek, mivel előfordulhat, hogy az utasoknak nem tetszik. Nem valószínű, hogy egy fuvarozó energiahatékonyságot akar elérni, de ügyfelek nélkül marad.
Az eRay projekt célja a repülőgép hibrid erőművel való felszerelése. A szárnyat fel kell szerelni turboreaktív motorokkal, amelyek gázokból tolóerőt generálnak, valamint pár elektromos generátort hajtanak. A szükséges átalakítókon keresztül áramot kell szolgáltatni az akkumulátorokhoz, valamint a hátsó motorhoz. Az ilyen erőmű fő előnye, hogy rugalmasan változtathatja a tolóerő általános paramétereit, hogy elérje a jelenlegi repülési rendszernek megfelelő optimális üzemanyag -fogyasztást.
A NASA és a DLR úgy látja, hogy egy pár bypass turboreaktor van az eRay erőműjének alapjául. A szárnyhegyekbe javasolt megfelelő teljesítményű és csökkentett méretű termékeket helyezni. A projekt keretében tanulmányozták a hőcserélő rendszerrel rendelkező motorok alkalmazását, amelyek a turbina mögötti gázok miatt felmelegítik a bejövő légköri levegőt. Bizonyos módokban ez lehetővé teszi az üzemanyag -fogyasztás 20%-os csökkentését.
A két szervezet szakértői áttekintették a szükséges típusú meglévő elektromos eszközöket, és bizonyos következtetéseket vontak le. Kiderült, hogy a meglévő generátorok, akkumulátorok és motorok lehetővé teszik erőmű építését az eRay számára, de jellemzői messze nem kívánatosak. Az optimális paraméterek eléréséhez új technológiákra és megoldásokra van szükség. Különösen a szupravezető képesség alkalmazásának lehetőségét mérlegelik, amely befolyásolhatja az elektromos motor paramétereit.
A meglévő akkumulátorok szintén nem teszik lehetővé a kívánt paraméterekkel rendelkező repülőgép létrehozását. A 2010 -es szintű technológiák 335 W * h / kg nagyságrendű energiasűrűséget biztosítanak. Ez a paraméter 2040 -re várhatóan 2500 W * h / kg -ra nő. Rövid távon azonban olyan elemekre kell támaszkodni, amelyek szerényebb jellemzői, körülbelül 1500 W * h / kg. Számítások szerint az elektromos és turboreaktoros hajtóművekkel működő kombinált erőmű legalább 6-7 órás repülési időt és több mint 6000 km hatótávolságot biztosít.
Az eRay koncepcióról szóló jelentés érdekes számadatokat tartalmaz, amelyek bemutatják egy ilyen technika lehetőségeit. A tervezők ugyanazon probléma megoldása során kiszámították a különböző berendezések fő teljesítménymutatóit. Az A321 -es repülőgépnek, amikor 4200 km -es távolságon "referencia" repülést hajt végre, összesen alig 84,5 MW energiát kell fogyasztania. Ehhez 15881 kg üzemanyagra van szüksége. A repülőgép 2,36 liter üzemanyagot költ egy utas szállítására 100 km -enként. Az ígéretes eRay repülőgépek esetében a számítások szerint a teljes energiafogyasztás eléri a 39,57 MW -ot - ez 5782 kg üzemanyag. Egy utas szállításához 100 km -enként mindössze 0,82 liter üzemanyagra van szüksége. Így az adott körülmények között az ígéretes gép 65,3% -kal hatékonyabbnak bizonyul, mint a soros modell.
Az energiahatékonyság javításának egyik módja az utastér bölcs használata. A NASA és a DLR három lehetőséget kínál a béléses pilótafülkéhez, különböző kapacitással. Először is az A321 -es kabin alapján létrehozott turistaosztályú kabinot vesszük figyelembe. Ebben az esetben az üléseket 3 + 3 sorokban, központi folyosóval kell felszerelni. Ebben a konfigurációban a repülőgép 200 embert szállít. A Premium Economy konfigurációban az ülőhelyek száma 222 utasra nő, ehhez különböző üléseket használnak, és a rendelkezésre álló mennyiségek elosztását optimalizálják. Kidolgozták a három osztály szalonjaival rendelkező változatot is. Az üzleti osztály 8 férőhelyes, míg a "gazdaságos" és a "gazdaságos" 87, illetve 105 utas befogadására alkalmas.
A javasolt formában az eRay repülőgép hossza 43,7 m. A szárnyfesztáv 38 m alapkonfigurációban vagy 45 m fejlett konfigurációban, ami némileg növeli az energiahatékonyságot. Az üres repülőgép súlya 36,5 tonna. A maximális felszállási súly 67 tonna. A hasznos teher körülbelül 25 tonna, beleértve a 21 tonna utast és 4 tonna poggyászt. A repülési teljesítmény az alkalmazott erőmű elemeitől függ. Általában a kereskedelmi repülés meglévő modelljeinek szintjén kell lenniük.
***
Az eRay koncepció, amelyet idén az Egyesült Államok és Németország vezető kutatószervezetei mutattak be, valójában egy újabb kísérlet arra, hogy utakat találjanak az utasszállítás további fejlesztésére. Amint azt a projektjelentés helyesen megjegyezte, a jövőben új követelmények vonatkoznak a kereskedelmi légi közlekedésre, és a fuvarozóknak új, különleges képességekkel rendelkező berendezésekre lesz szükségük. A probléma megoldásának keresése nem áll meg, és az eRay projekt ismét kínál eredeti ötleteket.
A NASA és a DLR projektben a fő célok az energiahatékonyság növelése és az aerodinamika javítása voltak, amelyeknek pozitívan kell hatniuk a repülőgép általános hatékonyságára. Az ilyen jellemzők elérése érdekében egy speciális repülőgép-konstrukciót javasolnak, amely jól elsajátított és új megoldásokat ötvöz, valamint egy szokatlan hibrid erőművet, amely különböző alkatrészeken alapul. A számítások azt mutatják, hogy az üzemanyag -energia optimális fogyasztása a javított aerodinamikával együtt növeli a berendezés repülési és gazdasági teljesítményét.
Mindezek az eredmények azonban „papíron” maradnak. Az eRay béléskoncepciónak, mint más hasonló fejlesztéseknek, komoly hibája van, és a szerzők ezt jól tudják. Jelenleg és a közeljövőben a tervezők nem tudják megvalósítani a javasolt koncepció összes előnyét. A kitűzött célok elérését akadályozza a szükséges technológiák hiánya. Így a hőcserélővel és generátorra leadott teljesítményű turboreaktív motor ötlete további kidolgozást és gyakorlati tesztelést igényel. A kívánt tulajdonságokkal rendelkező akkumulátorok még nem állnak rendelkezésre, és a repülőgép jellegzetes aerodinamikai megjelenésének meg kell erősítenie képességeit a különböző vizsgálatok során.
Az igazi eRay repülőgép gyártásához szükséges technológia kifejlesztése költséges és időigényes. A projekt szerzői ezt jól tudják, ezért a következő évtizedekben - akár 2040-45 -ig - a légiközlekedés fejlesztésével összefüggésben ígéretes repülőgépen gondolkodnak. Úgy vélik, hogy ekkor a tudomány létrehozza a szükséges összetevőket, és elvégzi az összes szükséges kutatást, ami lehetővé teszi új koncepciók megvalósítását: akár az eRay, akár más projektek.
A NASA / DLR eRay koncepció projekt - sajátos célja miatt - nem tekinthető sikeresnek vagy kudarcnak. Célja az volt, hogy meghatározza a polgári kereskedelmi repülés fejlődésének útjait, és megtalálja az optimális kialakítást, amely megfelel a jövő követelményeinek. A két ország tudósai és mérnökei alaposan tanulmányozták az aktuális kérdést, és bemutatták a válasz saját verzióját. Teljesen lehetséges, hogy a harmincas évek végén a jelenlegi eRay -hez hasonló repülőgépek valóban felszállnak. A légi közlekedés fejlődése azonban más módon is történhet, és ezért a jövőbeli repülőgépek hasonlóságot mutatnak korunk más fogalmaival.
