Nasa собрало урожай фантастических лайнеров будущего
Эти конструкции могут быть действительностью в 2030-2035 годах. Именно на таковой срок посмотрели вперёд пара ведущих экспертов космической отрасли. Смотрятся автомобили как следствие работы фантазии, отпущенной на волю.
Но на деле эти образы опираются на долгие исследования аэродинамики, двигателей и конструкционных материалов.
В октябре 2008 года NASA выделило $12,4 миллиона нескольким объединённым командам промышленных гигантов и институтов на проработку передовых концепций самолётов — Fundamental Aeronautics Program.
Экспертам было предложено проработать эскизные проекты экономичных, чистых и негромких пассажирских лайнеров разной вместимости, как дозвуковых, так и сверхзвуковых. Аппараты должны были опираться на существующие и находящиеся на стадии лабораторных опытов разработки.
И вот пришла пора подвести итоги: собственное видение крылатых автомобилей будущего представили Массачусетский технологический университет (MIT), компании Lockheed Martin, GE, Northrop Grumman и Boeing, и последовательность их партнёров (в их числе знакомая нам Aurora Flight Sciences), подготовившие для NASA обстоятельные доклады на много страниц.
Все участники программы действовали сходным образом. Сначала инженеры набросали множество эскизов самолётов с самыми разнообразными конфигурациями крыльев и фюзеляжа, расположением и типом двигателей.Диапазон был от практически классических схем до форм, напоминающих аппараты инопланетян.
Потом проводился анализ недостатков и преимуществ тех либо иных вариантов, численное моделирование особенностей конструкций и постепенный их отсев (иллюстрации Northrop Grumman, Boeing, MIT).
NASA попросило собственных партнёров обрисовать самолёты поколения N+3, другими словами уходящие на три поколения дальше существующих сейчас коммерческих лайнеров. Главные цели: сокращение уровня шума на 71 децибел против существующих авиационных норм, 75% сокращения выбросов окислов азота и более чем 70-процентное понижение расхода горючего!
Авторы представили множество аппаратов разного вида, но в основном конфигурации и такие формы возможно было заметить в моделях и исследованиях в течении последней пары десятков лет.
А дело в том, что большинство трансформаций будет скрыта в. «Стоя рядом с самолётом, вы не сможете ощутить отличие, но улучшения будут революционными», — говорит Ричард Валс (Richard Wahls) из исследовательского центра Лэнгли (Langley Research Center).
Сплавы с памятью формы, керамические и композиционные материалы, углеродные нанотрубки и волоконно-оптические совокупности, самовосстанавливающаяся «кожа», гибридные силовые установки, складывающиеся крылья, сдвоенные фюзеляжи а также иллюминаторы с виртуальной реальностью — размах прогнозов впечатляет. И так как тут нет ничего несбыточного.
Эксперты разглядели прогнозы по распределению пассажиропотоков в громадных и малых городах, параметры аэропортов, развитие совокупностей управления воздушным перемещением, изучения по совокупностям контроля за силами и аэродинамическими потоками, вибрациями и шумом, проекты перспективных двигателей, эволюцию авионики и шасси.Чуть ли не всё самое занимательное, что было придумано в отрасли в последнии месяцы, было отобрано для самолётов 2035 года (иллюстрации Northrop Grumman, Boeing, MIT).
Серьёзное уточнение: работа команд вовсе не сводилась к прорисовке картин на компьютере. инженеры и Учёные прорабатывали самые различные нюансы конструкции автомобилей, особенности их эксплуатации и производства, словом — обосновывали собственные грезы, делая упор не столько на внешний эффект, сколько на содержание.
Потому-то кое-какие из проектов по первому впечатлению совсем не тянут на поколение N+3. Таков, например, «Негромкий действенный коммерческий транспорт с низким уровнем выбросов» (Silent Efficient Low Emissions Commercial Transport — SELECT), представленный Northrop Grumman. Данный 120-местный аппарат изображён на рисунке под заголовком.
Самое увлекательное тут расположено «под кожей»: нанотехнологические материалы и передовая керамика, реактивные движки с ультравысокой степенью двухконтурности… Этому самолёту нужна взлётная полоса всего в 1,5 километра, что расширяет перечень дешёвых ему аэропортов и разгружает, по плану Northrop Grumman, большие воздушные узлы. Дальность полёта SELECT — 3 тысячи километров, скорость — 0,75 Маха.
Концепт GE: 20 мест, турбовинтовые движки нового поколения, овальный фюзеляж с весьма хорошей неспециализированной и местной аэродинамикой, топливные элементы для питания оборудования, скорость 0,55 М и дальность 1500 км. Будущий ультратихий и экономичный король ближних автострад? (иллюстрация NASA/GE Aviation)
Кстати, многие эксперты дали согласие, что совсем маленькое (на 5-10%) понижение максималки при увеличении средней высоты полётов дозвуковых среднемагистральных лайнеров вкупе с движками нового поколения (о них ещё скажем) — и имеется ключ к радикальному понижению расхода горючего. Но, само собой разумеется, одними этими мерами обойтись запрещено.
Так, кое-какие проекты опирались на гибридную (смешанную) несущую совокупность: промежуточный вариант между хорошим сочетанием «удлинённый фюзеляж плюс узкие крылья» и самолётом-крылом.
Двигатели наряду с этим инженеры располагали в задней верхней части корпуса — это снижает уровень шума. Не напрасно как раз такую схему компания Boeing тестировала в небе ещё недавно.
По такому же принципу задуман аппарат Hybrid Wing Body H-Series от MIT и его партнёров — Aurora Flight Sciences и PrattWhitney. Вместимость этого самолёта — 354 пассажира, дальность полёта 14 тысяч км, скорость — 0,83 Маха.
Его интегрированные двигатели с верхними воздухозаборниками располагают совокупностями управления пограничным слоем, высокой степенью двухконтурности, передовыми камерами сгорания из новых материалов, соплами с изменяемым сечением, и более того, — с управляемым вектором тяги.
H-Series. По оценкам MIT, данный аппарат сможет частично удовлетворить твёрдым требованиям программы: он будет «всего» на 46 децибелов тише современных лайнеров подобного класса, и «лишь только» на 54% экономичнее, но выброс окислов азота будет ниже на 81% (иллюстрация NASA/MIT/Aurora Flight Sciences).
Ещё любопытнее второй проект MIT — Double Bubble D8. Его фюзеляж является паройсращённых продольно хороших фюзеляжей — сочетание прочности, невиданного простора и лёгкости.
Три турбовентиляторных двигателя (со очень высокой степенью двухконтурности, куда без этого) отнесены в хвост. Достаточно узкие и вытянутые «чистые» крылья снабжают D8 фактически ламинарное обтекание. Композитные материалы везде, где только возможно, дают низкий вес всей конструкции.
Бортовой мониторинг состояния всех корпуса и систем, управление пограничным слоем в главных точках — задумок тут много. И не смотря на то, что снаружи данный аппарат ближе к хорошим самолётам, нежели H-Series, и у D8 фюзеляж также даёт некую часть подъёмной силы.
Результаты же (в теории) впечатляют: шум — минус 60 дБ против теперешних норм, окислы азота — минус 87%, расход горючего — минус 71% в сравнении с классическими лайнерами той же вместимости.
В Double Bubble 180 пассажиров смогут переместиться на 5555 километров со скоростью 0,74 М (иллюстрация NASA/MIT/Aurora Flight Sciences).
Но наиболеее радикальный проект в плане сокращения расхода горючего представила Boeing. Она совершила собственную мини-программу Subsonic Ultra Green Aircraft Research — SUGAR (другими словами изучение «ультразелёных» лайнеров), на протяжении которой набросала пять различных концепций.
Самая примечательная взяла имя собственное Volt. Такое же наименование носит узнаваемый гибридный автомобиль, и это не просто так — у воздушного «Вольта» также гибридная силовая установка.
Лезвия двигателя SUGAR Volt (а его предусмотрено два варианта — с закрытым внешним контуром и с открытым винтом-вентилятором) будут раскручивать сходу два источника: газовая турбина, как на простых турбореактивных движках, и встроенный в неё же 5500-сильный электромотор, что обязан приобретать энергию от бортовых топливных элементов и/либо ультраёмких батарей.
Volt сможет на различных стадиях полёта применять лишь керосиновую, лишь электрическую либо обе тяги сходу, а в среднем это должно привести к понижению расхода горючего на 88%.
Очень узкое и вытянутое крыло с подпорками в духе древних моделей должно обеспечить SUGAR Volt высокое низкий вес и аэродинамическое качество конструкции. Скорость – 0,79 М, дальность – 6500 км, число пассажиров – 154.Ещё одна любопытная изюминка: крылья этого лайнера смогут складываться на стоянке для экономии места у строения аэропорта (иллюстрация NASA/Boeing).
Не считая экномичных тихоходов компания Boeing создала и концепцию сверхзвукового пассажирского лайнера 2035 года — Icon-II. По заданию NASA таковой аппарат обязан вмещать сто с лишним пассажиров и летать с крейсерской скоростью 1,6 М на расстояние 5-9 тысяч километров.
Основной же целью данной части программы являлась проработка вида скоростного лайнера, что был бы существенно экономичнее и намного тише сверхзвуковиков-предшественников. Этих целей Boeing и достигла, по крайней мере на бумаге, по итогам оценки и моделирования собственного проекта.
Пассажирский сверхзвуковой лайнер Icon-II. Его ударная волна на сверхзвуке должна быть такой слабой, что возможно будет дать добро полёты таких лайнеров с крейсерской скоростью не только над океанами, но и над сушей (иллюстрация NASA/Boeing).
Подобной задачей занималась и команда, ведомая Lockheed Martin. Её «зелёный сверхзвуковик» отличают необыкновенное размещение двигателей, фюзеляж веретенообразной формы, медлено перетекающий в хвост с оперением типа «перевёрнутое V» (показавшееся, к слову, ещё в проекте QSST).
Никаких информации о вероятной реализации для того чтобы проекта до тех пор пока нет. Но задел, наработанный в рамках программы NASA, не пропадёт. Основное, что эксперты продемонстрировали — в общем светло, как сделать новые лайнеры намного действеннее прошлых.
А заодно и эффектнее, посмотрите хотя бы на шедевр от Lockheed Martin.
Зелёный сверхзвуковой лайнер поколения N+3 Lockheed Martin рисовала при содействии компаний и ряда институтов, в частности всё того же двигателестроительного гуру GE, кроме собственной работы над чистым самолётом поучаствовавшего чуть ли не во всех изучениях сотрудников (иллюстрация NASA/Lockheed Martin Corporation).
Эксперты NASA подчернули, что ещё предстоит выяснить и уточнить последовательность разработок, каковые сделают настоящими все эти фантазии. Помимо этого, не смотря на то, что учёные и инженеры весьма старались, расчёты продемонстрировали, что ни в одном проекте никому ни удалось забрать обозначенные NASA планки по шуму, экономичности и выбросу в один момент. Представленные автомобили были особенно сильны лишь в какой-то одной дисциплине.
Потому изучения по авиации будущего, проводимые на средства NASA, продолжаться. Возможно, один либо два дополнительных договора, развивающие начатую нынешним проектом тему, будут заключены на 2011 год, — информирует агентство.
NASA собирается вкладывать деньги в самые перспективные идеи, так что, как говорит его представитель Джейвон Шин (Jaiwon Shin), подобные работы клиентов разрешат определиться со сценарием будущего и быть в русле тенденций.
