home
user-header

                        
                        
Новости авиации
9 октября 2017 г., 17:33 259

В свете прошедшего дня Авиации Якутии посвящается дайджест новостей авиатехники: бурным ходом идут разработки электрических самолетов, так в Британии начали разработку ближнемагистрального, а в США гибридного регионального самолета, также в Британии скутер приспособили делиться электроэнергией с электросамолетом. Также идут разработки сверхзвуковых самолетов: в США начали испытания воздухозаборников и построили прототип такого самолета. Французская фирма Safran начала испытания нового открытого винтовентиляторного двигателя. В Дании серьёзно оптимизировали крыло самолета, а компания Аэробус начала испытания ламинарного крыла.

Перспективный пассажирский сверхзвуковой самолет S-512 (Изображение Spike Aerospace)


 

1. Британцы занялись разработкой электрического ближнемагистрального самолета

Британская авиакомпания EasyJet совместно со стартапом Wright Electric занялась разработкой электрического ближнемагистрального электрического самолета. Как пишет Aviation Week, начать коммерческую эксплуатацию новых самолетов планируется в течение ближайших десяти лет, а в ближайшие двадцать лет — полностью заменить ими обычные ближнемагистральные лайнеры.

Wright Electric

 

Разработчики современных электрических самолетов стремятся к тому, чтобы их летательные аппараты как можно полнее соответствовали характеристикам обычных самолетов. В этом случае можно будет говорить о коммерческой востребованности новых летательных аппаратов, которые также позиционируются как экологичные и достаточно тихие.

 

Кроме того, считается, что электрические самолеты будут экономически более выгодными, поскольку время их простоя на земле можно будет сократить с типичных для обычных лайнеров 20-30 минут до восьми-десяти.

 

Согласно планам EasyJet, новый самолет будет использоваться для перевозки пассажиров по маршрутам не длиннее 540 километров. В частности, речь идет о перелетах из Лондона в Париж и Амстердам. Как ожидается, в 2018 году компания Wright Electric создаст несколько уменьшенных моделей электрического лайнера и приступит к их летным испытаниям.

 

 

Проект предполагает создание самолета, рассчитанного на перевозку не менее 120 пассажиров. Лайнер получит 16 электровентиляторов. Они будут установлены по восемь штук в корневой части крыла. Предполагается, что такое решение повысит аэродинамические характеристики крыла. Другие подробности о перспективном лайнере не уточняются.

 

2. Американцы представили проект гибридного регионального самолета

Американский стартап Zunum Aero представил проект перспективного гибридного регионального пассажирского самолета, поставки которого заказчикам планируется начать уже в 2022 году. Как сообщает TechCrunch, компания создаст целое семейство гибридных пассажирских самолетов, но первым станет 12-местный летательный аппарат. По оценке Zunum Aero, новые самолеты будут экономически выгодны на тех региональных маршрутах, где регулярное использование традиционных летательных аппаратов нецелесообразно.

Zunum Aero

 

Сегодня несколько компаний в мире занимаются разработкой гибридных самолетов. В таких летательных аппаратах будут устанавливаться газотурбинные силовые установки, приводящие электрогенераторы. От последних будут питаться уже электрические двигатели. Разработчики полагают, что новые самолеты будут существенно экономичнее и экологичнее современных летательных аппаратов, в частности, за счет более дешевого обслуживания и меньшего потребления топлива.

Согласно проекту Zunum Aero, ее первый региональный гибридный самолет сможет выполнять полеты на скорости до 550 километров в час, а дальность его полета составит 1,1 тысячи километров. Позднее дальность полета самолета планируется довести до 1,6 тысячи километров. Для взлета летательному аппарату потребуется полоса длиной не более 670 метров. Предполагается, что новый самолет будет на 80 процентов экологичнее обычных региональных самолетов сопоставимой вместимости.

 

Ожидается также, что региональный гибридный самолет будет существенно тише обычных, что позволит использовать его с меньшими ограничениями в аэропортах недалеко от населенных пунктов. Стоимость одного часа полета нового самолета составит около 260 долларов. Для сравнения, стоимость одного часа полета обычного турбовинтового регионального самолета аналогичной вместимости может достигать 600-700 долларов.

 

В Zunum Aero также полагают, что благодаря использованию ее региональных самолетов, время в пути «от порога до порога» по многим маршрутам существенно сократится. Так, если сегодня в США дорога «от порога до порога» из Бостона в Вашингтон составляет в среднем 4 часа 50 минут, то благодаря ее самолетам это время удастся сократить до 2 часов 30 минут. При этом расходы на дорогу уменьшатся до примерно 140 долларов с нынешних почти 210 долларов.

 

За счет чего удастся сократить время на дорогу, в стартапе не уточняют. Вероятно имеется в виду возможность уменьшения времени, проводимого пассажирами в аэропорту, а также сокращение простоя самолетов между рейсами. Как бы то ни было, сегодня продолжительность прямого перелета из Бостона в Вашингтон обычным самолетом занимает в среднем 1 час 34 минуты. Стоимость билета на такой рейс в зависимости от авиакомпании и класса варьирует от 90 до 300 долларов.

 

О том, что Zunum Aero занимается разработкой семейства гибридных региональных пассажирских самолетов, стартап объявил весной этого года. Первые летательные аппараты планируется сертифицировать и передать в эксплуатацию в первой половине 2020-х годов. Zunum Aero планирует разработать пассажирские гибридные самолеты, способные в зависимости от конфигурации перевозить от десяти до 50 пассажиров. Проект стартапа финансируется американскими компаниями Boeing и JetBlue Airways.

 

Первый прототип нового гибридного самолета (весной утверждалось, что первым будет 19-местный летательный аппарат) планируется поднять в воздух уже в 2019 году, а сертификацию завершить в 2020 году. Гибридный самолет вместимостью десять пассажиров получит электродвигатели мощностью один мегаватт, а 50-местный — четыре-пять мегаватт. Разработку гибридных установок для самолетов планируется уподобить разработке программного обеспечения — они будут выпускаться под обозначением версии, а обновления для нее будут выходить каждые полгода.

 

3. Скутеры помогут электросамолетам дольше летать

Разработчики из британского Ноттингемского университета предложили использовать мотороллеры в качестве экстендеров для продления продолжительности полета электрических самолетов. Согласно сообщению университета, скутер можно будет подключить к бортовой сети электросамолета, на время превратив его в гибридный.

RExMoto (University of Nottingham)

 

Проекты электрических летательных аппаратов сегодня популярны у разработчиков. Одним из положительных качеств такой техники является большая свобода при конструировании. Дело в том, что электромоторы могут иметь практически любые размеры, а это снимает некоторые ограничения на их размещение на планере.

 

Кроме того, использование электрической тяги отчасти упрощает проектирование летательных аппаратов. Например, отказ от двигателей внутреннего сгорания (реактивных или поршневых) избавляет от необходимости проектировать топливную и масляную системы. Наконец, электрические самолеты и вертолеты считаются безопасными с точки зрения экологии.

 

Ранее несколько разработчиков уже представили свои версии электрических самолетов, в которых электромоторы питаются от литий-ионных аккумуляторных батарей и солнечных элементов. Такие летательные аппараты пока имеют очень маленькую продолжительность полета, которая не превышает в среднем двух часов.

 

RExMoto (University of Nottingham)

 

Новая разработка Ноттингемского университета, получившая название RExMoto, представляет собой складной гибридный мотороллер массой 125 килограммов, 40 из которых приходятся на топливо. Это транспортное средство оснащено бензиновым двигателем мощностью 50 киловатт и подключенным к нему электрическим генератором.

 

Проектом предполагается, что владелец самолета может доехать на таком скутере до аэродрома. Затем мотороллер можно сложить в компактный обтекаемый контейнер, который затем следует подвесить к самолету на специальных креплениях. В воздухе электричество, вырабатываемое скутером будет питать электродвигатель самолета.

 

RExMoto, по оценке разработчиков, позволит увеличить продолжительность полета электросамолета на два-три часа. Помимо RExMoto британцы занимаются разработкой и подвесного контейнера для электросамолетов. Контейнер RExLite массой 60 килограммов предполагается оснастить бензиновым двигателем мощностью 40 киловатт и электрогенератором.

 

4. Американцы собрали прототип сверхзвукового пассажирского самолета

Американская компания Spike Aerospace завершила сборку уменьшенного демонстратора технологий перспективного пассажирского сверхзвукового самолета S-512. Как пишет Aviation Week, в скором времени планируется начать летные испытания этого аппарата. Они будут проводиться на одном из полигонов Новой Англии на северо-востоке США.

S-512 (Spike Aerospace)

 

Гражданских сверхзвуковых самолетов сегодня не существует. В 1970-х годах были введены в эксплуатацию российский Ту-144 и французский Concorde. Первый в пассажирских перевозках использовался чуть меньше года, а второй — до 2003 года. Оба самолета были списаны из-за очень высокой стоимости билетов на перелет.

 

Существующие сегодня технологии позволяют сделать сверхзвуковой самолет относительно экономичным, а значит и сами перевозки не дорогими. Кроме того, ведущиеся сегодня разработки в будущем позволят конструировать «тихие» сверхзвуковые самолеты, которым будет разрешено выполнять полеты над населенной частью суши.

 

Испытания демонстратора технологий сверхзвукового самолета S-512 должны показать правильность выбранных технических решений при его проектировании. Кроме того, эти проверки позволят выяснить, насколько новые конструкторские решения позволяют снизить шумность самолета при полете на сверхзвуковой скорости.

 

Как ожидается, на первом этапе демонстратор технологий пройдет общую облетку, а с середины будущего года приступит к полетам на дозвуковых скоростях. Сверхзвуковые полеты демонстратора планируется начать в конце 2019 года. Всего в испытаниях будут участвовать три демонстратора технологий разных размеров; второй также уже собран.

 

Spike Aerospace планирует начать летные испытания полноценного прототипа S-512 не позднее 2021 года, а начать поставки первых серийных самолетов заказчикам — с 2023 года. S-512 сможет перевозить до 22 пассажиров на скорости до 1,6 числа Маха. Дальность полета этого самолета составит 11,5 тысячи километров.

 

5. Американцы испытают воздухозаборник «тихого» сверхзвукового самолета

Американская компания Lockheed Martin в ближайшее время приступит к испытаниям безотводного воздухозаборника, который станет частью конструкции перспективного «тихого» сверхзвукового пассажирского самолета. Как пишет Aviation Week, целью испытаний станет проверка эффективности работы воздухозаборника и эффективности отсечки пограничного воздушного слоя на его входе.

Модель «тихого» сверхзвукового самолета QueSST в аэродинамической трубе (NASA)

 

Во время полета отдельных частях поверхности корпуса летательного аппарата образуется пограничный воздушный слой. Пограничным воздушным слоем называют тонкий слой на поверхности летательного аппарата, характеризующийся сильным градиентом скорости от нуля до скорости потока вне пограничного слоя.

 

При попадании медленного пограничного слоя в воздухозаборник существенно падает эффективность вентилятора реактивного двигателя. Кроме того, из-за разности скоростей воздушных потоков, вентилятор испытывает разные нагрузки на разных своих участках. Наконец, пограничный слой из-за низкой своей скорости может снижать объем поступающего в двигатель воздуха.

Для того, чтобы избежать попадания пограничного слоя в воздухозаборник и двигатель, устройство для забора воздуха размещают либо в носовой части самолета (как это делалось на советских боевых самолетах, например, МиГ-15), либо на некотором расстоянии от корпуса летательного аппарата. Кроме того, на сверхзвуковых самолетах воздухозаборник имеет пластинку со стороны корпуса — отсекатель пограничного слоя.

 

Современные сверхзвуковые самолеты используют так называемый безотводный воздухозаборник. Он не имеет щелей между собой и корпусом самолета. В конструкцию такого воздухозаборника входит рампа и специальные кромки на входе. В таком воздухозаборнике при торможении воздушного потока возникает веер волн сжатия, который препятствует прохождению пограничного слоя.

 

Технология безотводного воздухозаборника была впервые представлена компанией Lockheed Martin в конце 1990-х годов и сегодня используется на модернизированных истребителях F-35 Lightning II. Разработчики полагают, что безотводный воздухозаборник будет эффективен и на «тихом» сверхзвуковом пассажирском самолете, разрабатываемом по проекту QueSST.

В перспективном самолете двигатель будет установлен в хвостовой части с воздухозаборником, расположенным над фюзеляжем. Такое расположение, по оценке разработчиков, позволит фюзеляжу отражать ударные волны, образующиеся при сверхзвуковом полете на кромках воздухозаборника, вверх, а не к поверхности.

 

Испытания модели сверхзвукового самолета с воздухозаборником будут проводиться в аэродинамической трубе на авиабазе «Форт-Уэрт» в Техасе. Испытываемая модель получит воздухозаборник с сечением несколько большим, чем у аналогичных устройств, ранее установленных на другие продувочные модели.

 

6. Французы начали испытывать авиадвигатель с открытым винтовентилятором

Французская компания Safran приступила к испытаниям нового турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с открытым винтовентилятором, разрабатываемого в рамках проекта Open Rotor. Как сообщает Defense Aerospace, проверки силовой установки проводятся с мая 2017 года, однако объявить об этом компания решила только сейчас.

Open Rotor (Фото Safran)

 

Сегодня некоторые авиационные разработчики занимаются поиском новых технологий и технических решений, которые позволят сделать пассажирские самолеты экономичнее, а авиаперевозки — дешевле. Одним из способов сделать самолеты экономичными рассматривается создание новых авиационных двигателей или существенная доработка уже существующих.

 

Испытания нового авиадвигателя проекта Open Rotor проводятся Safran на предприятии во французском Истре. Подробности проверок пока не раскрываются, кроме того, что они проходят успешно. Разработка Open Rotor ведется с 2008 года, а сборкой первого прототипа силовой установки Safran занималась с ноября 2015 года.

 

После завершения наземных испытаний новый авиадвигатель установят на специальном подвесе в хвостовой части опытового лайнера Airbus 340 для летных испытаний. Параметры перспективной силовой установки разработчики сравнивают с распространенными CFM56. Ожидается, что выбросы углекислого газа двигателя с открытым ротором будут на 30 процентов меньше, чем у CFM56.

 

Прототип новой силовой установки собран на базе газогенератора турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой M88. Такие силовые установки используются на истребителях Rafale. С вала, раскручиваемого турбиной двигателя, через редуктор будет приводится открытый винтовентилятор с роторами диаметром около 420 сантиметров.

 

Лопатки вентилятора могут изменять угол атаки. Частота вращения винтовентилятора составляет около 800 оборотов в минуту. Для сравнения скорость вращения вентилятора двигателя CFM56 составляет 5200 оборотов в минуту в режиме полной мощности. Двигатель с открытым вентилятором, разрабатываемый Safran, сможет развивать тягу в 111 килоньютонов.

 

Сегодня серийно во всем мире серийно выпускается пока только один турбовинтовентиляторный реактивный двигатель с открытым винтовентилятором — Д-27. Эта силовая установка была разработана Запорожским машиностроительным конструкторским бюро «Прогресс». Д-27 сегодня используется на перспективном украинском военно-транспортном самолете Ан-70.

 

У этой силовой установки поток воздуха создаётся двумя соосными многолопастными саблевидными винтами. Они приводятся в движение от свободной четырехступенчатой турбины через редуктор.

 

7. Топологическая оптимизация помогла облегчить крыло самолета

Исследователи из Датского технического университета использовали метод топологической оптимизации для улучшения характеристик правой консоли крыла пассажирского лайнера Boeing 777. По итогам оптимизации исследователи пришли к выводу, что такой метод позволяет снизить массу конструкции крыла по меньшей мере на два-пять процентов по сравнению с традиционной конструкцией, используемой сегодня. Работа датских исследователей опубликована в Nature.

Конструкция крыла после оптимизации (Technical University of Denmark)

 

Топологическая оптимизация представляет собой способ улучшить ту или иную конструкцию с точки зрения распределения материала при сохранении общих прочностных характеристик неизменными. В общих чертах такой метод автоматизированного или частично автоматизированного улучшения позволяет оптимизировать конструкцию, рационально распределив материал и пустоты в объеме и снизив ее массу. Результат топологической оптимизации внешне обычно напоминает нечто, созданное природой.

 

Для своего эксперимента исследователи использовали программное обеспечение топологической оптимизации, запущенное на французском суперкомпьютере Curie. Для оптимизации ученые взяли внутреннюю конструкцию правой консоли крыла пассажирского лайнера Boeing 777 длиной 27 метров. Его трехмерную модель исследователи разбили на 1,1 миллиарда вокселей, небольших структурных единиц, трехмерных аналогов двумерного пикселя. При оптимизации программа рассчитывала нагрузки сначала для каждого воксела в отдельности, а затем для их совокупности.

 

Получавшаяся после каждой оптимизации трехмерная модель подавалась на вход программы несколько сотен раз. В результате новая внутренняя структура крыла получилась плавной, внешне напоминающей сосудистую сетку. Новая конструкция получилась легче, но ее общая гибкость и устойчивость к нагрузкам сохранилась. По оценке исследователей, такая оптимизация позволит добиться уменьшения потребления топлива самолетом на 40-200 тонн в год в зависимости от конструкции самого летательного аппарата.

 

Одна консоль крыла лайнера Boeing 777 имеет три лонжерона (продольные силовые элементы) и более 30 нервюр (перпендикулярные ребра). При оптимизации программное обеспечение уменьшило количество лонжеронов до двух, а число нервюр — до трех, причем последние расположились ближе к корню крыла. Вместо множества нервюр трехмерная модель внутренней конструкции крыла самолета получила структурные образования, наподобие ветвей. Следует отметить, что программа учла необходимость свободного пространства для топливных баков и механизации.

 

Топологическая оптимизация обычно используется для улучшения конструкции отдельных небольших элементов. По утверждению датских ученых, такой метод был применен к крупной конструкции впервые.

 

8. Европейский лайнер с ламинарным крылом совершил первый полет

Модифицированный пассажирский самолет Airbus A340-300 с гладким крылом, оптимизированным для ламинарного потока, совершил первый полет. Согласно сообщению европейского авиастроительного концерна Airbus, испытания состоялись 26 сентября 2017 года в Тарбе на юге Франции. Первый полет лайнера признали успешным. В общей сложности самолет провел в воздухе три часа 38 минут.

A340-300 (Фото Airbus)

 

С каждым годом объемы авиационных перевозок увеличиваются. Чтобы удовлетворить спрос, снизив при этом стоимость авиаперевозок и не повлияв на доходы авиакомпаний, разработчики постоянно исследуют новые технологии улучшения самолетов. В частности, активные работы ведутся в области снижения потребления топлива самолетом в полете, что также должно уменьшить загрязнение окружающей среды.

 

Эту задачу можно решить несколькими способами. Например, снизить потребление топлива на несколько процентов можно улучшив конструкцию двигателей. Еще одним способом снизить потребление топлива является уменьшение лобового сопротивления самолета. Этого можно добиться пересмотрев конструкцию лайнеров, используя новые легкие материалы и покрытия.

 

Предполагается, что новое ламинарное крыло, создаваемое в рамках проекта BLADE (Breakthrough Laminar Aircraft Demonstrator in Europe, демонстратор европейского прорывного ламинарного летательного аппарата), будет иметь на 50 процентов меньшее лобовое сопротивление по сравнению со стандартным. Это позволит снизить потребление топлива самолетом в полете и уменьшить выбросы CO2 на пять процентов.

 

Ламинарное крыло должно иметь очень гладкую поверхность и невысокий профиль, чтобы обеспечить ламинарный воздушный поток на как можно большей своей площади. Для создания гладкого крыла планируется использовать несколько технологий.

 

A340-300. Гладкими выполнены крайние секции крыла самолета (Фото Airbus)

 

Так, в 2015 году шведская компания Saab, участвующая в проекте BLADE, собрала правую консоль гладкого крыла из углепластика. Она получила углепластиковые переднюю кромку и верхнюю плоскость, выполненные единой деталью с композиционным крепежом с внутренней стороны. Благодаря этому консоль получилось практически без стыков между панелями.

 

Тогда же британская компания GKN, еще один участник проекта BLADE, представила гладкую левую консоль крыла. Это обычная консоль крыла лайнера A340-300, в которой все элементы плотнее подогнаны друг к другу. Кроме того, консоль покрыта специальной краской, скрывающей неоднородные дефекты аэродинамической поверхности.

 

Правая консоль крыла от Saab и левая от GKN и установлены на лайнер A340-300, совершивший первый полет во Франции. Целью первого полета была общая проверка лайнера, его управляемости и всех его бортовых систем. Самолет должен совершить еще несколько испытательных полетов, после чего начнет участвовать непосредственно в исследовательских полетах.

 

Во время исследовательских полетов разработчики намерены проверить эффективность одной из двух технологий обеспечения гладкости крыла, а также оценить аэродинамические характеристики крыла и его влияние на характеристики пассажирского самолета в целом.

 

Следует отметить, что на опытовом лайнере A340-300 гладким выполнено не все крыло целиком, а только крайние его секции слева от первого двигателя и справа от четвертого. Это сделано для существенного сокращения программы начальных летных испытаний; установка полностью гладкого крыла потребовала бы расширенных и долгих по времени проверок самолета.

 

По материалам N+1 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8)

#техника

Избранное
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться
с помощью аккаунта в соц.сети
Включите премодерацию комментариев
Все комментарии к этому посту будут опубликованы только после вашего подтверждения. Подробнее о премодерации