Technické inovácie v lietadlách a mimo nich

Letectvo sa vyvíja rôznymi smermi. Lietadlá zväčšujú dolet, stávajú sa hospodárnejšími, aerodynamickejšími a lepšie akcelerujú. Sú tu vylepšenia kabíny, sedadiel pre cestujúcich a samotných letísk.

Let trval sedemnásť hodín bez prestávky. Boeing 787-9 Dreamliner Austrálska letecká spoločnosť Qantas s viac ako dvesto cestujúcimi a šestnástimi členmi posádky na palube uskutočnila let z austrálskeho Perthu na letisko Heathrow v Londýne. Auto preletelo okolo 14 498 XNUMX km. Bol to druhý najdlhší let na svete hneď po prestupe Qatar Airways z Dauhy do Aucklandu na Novom Zélande. Zvažuje sa táto posledná cesta 14 529 XNUMX km, ktorá je o 31 km dlhšia.

Singapore Airlines už medzitým čakajú na dodanie nového. Airbus A350-900ULR (let na veľmi dlhé vzdialenosti) na začatie priameho spojenia z New Yorku do Singapuru. Celková dĺžka trasy bude viac ako 15 tisíc km. Verzia A350-900ULR je dosť špecifická – nemá ekonomickú triedu. Lietadlo bolo navrhnuté pre 67 miest v obchodnej časti a 94 v prémiovej ekonomickej časti. To dáva zmysel. Veď kto dokáže presedieť takmer celý deň stiesnený v najlacnejšom kupé? Okrem iného S takými dlhými priamymi letmi v kabínach pre cestujúcich sa navrhuje stále viac nových zariadení.

pasívne krídlo

Ako sa dizajn lietadiel vyvíjal, ich aerodynamika prechádzala neustálymi, aj keď nie radikálnymi zmenami. Vyhľadávanie zlepšená palivová účinnosť Zmeny dizajnu je teraz možné urýchliť, vrátane tenších a flexibilnejších krídel, ktoré poskytujú prirodzené laminárne prúdenie vzduchu a aktívne ho riadia.

Armstrong Flight Research Center NASA v Kalifornii pracuje na tom, čo nazýva pasívne aeroelastické krídlo (STALEMÁT). Larry Hudson, hlavný testovací inžinier v laboratóriu Air Load Laboratory Armstrong Center, pre médiá povedal, že táto kompozitná konštrukcia je ľahšia a pružnejšia ako tradičné krídla. Budúce komerčné lietadlá ho budú môcť využívať pre maximálnu konštrukčnú efektivitu, úsporu hmotnosti a spotrebu paliva. Počas testovania odborníci používajú (FOSS), ktorý využíva optické vlákna integrované s povrchom krídla, ktoré dokážu poskytnúť údaje z tisícok meraní deformácií a napätí pri pracovnom zaťažení.

Kabíny lietadiel - projekt

Tenšie a flexibilnejšie krídla znižujú odpor a hmotnosť, ale vyžadujú si nový dizajn a riešenia ovládania. eliminácia vibrácií. Vyvíjané metódy sú spojené najmä s pasívnym, aeroelastickým nastavovaním konštrukcie pomocou profilovaných kompozitov alebo výrobou kovových prísad, ako aj s aktívnym riadením pohyblivých plôch krídel s cieľom znížiť manévrovacie a výbušné zaťaženie a tlmiť vibrácie krídel. Napríklad University of Nottingham, Spojené kráľovstvo, vyvíja stratégie aktívneho riadenia pre kormidlá lietadiel, ktoré môžu zlepšiť aerodynamiku lietadla. To umožňuje znížiť odpor vzduchu asi o 25%. Vďaka tomu bude lietadlo lietať hladšie, čo má za následok nižšiu spotrebu paliva a emisie COXNUMX.₂.

Vymeniteľná geometria

NASA úspešne zaviedla do praxe novú technológiu, ktorá umožňuje letieť lietadlám skladacie krídla v rôznych uhloch. Súčasťou projektu bola aj posledná séria letov, ktoré sa uskutočnili v Armstrong Flight Research Center Adaptívne rozpätie krídel — PAV. Jeho cieľom je dosiahnuť širokú škálu aerodynamických výhod prostredníctvom použitia inovatívnej ľahkej zliatiny s tvarovou pamäťou, ktorá umožní, aby sa vonkajšie krídla a ich ovládacie plochy počas letu zložili v optimálnych uhloch. Systémy využívajúce túto novú technológiu môžu vážiť až o 80 % menej ako tradičné systémy. Tento podnik je súčasťou projektu NASA Converged Aviation Solutions pod organizáciou Aeronautical Research Missions Authority.

Inovatívny dizajn kabíny lietadla

Skladanie krídel za letu je inovácia, ktorá sa však začala realizovať už v 60. rokoch 70. storočia okrem iného pomocou lietadla XB-XNUMX Valkyrie. Problém bol v tom, že to bolo vždy spojené s prítomnosťou ťažkých a veľkých konvenčných motorov a hydraulických systémov, ktorým nebola ľahostajná stabilita a hospodárnosť lietadla.

Implementácia tohto konceptu však môže viesť k vytvoreniu palivovo úspornejších strojov ako doteraz, ako aj k zjednodušeniu rolovania budúcich diaľkových lietadiel na letiskách. Okrem toho piloti dostanú ďalšie zariadenie, ktoré bude reagovať na meniace sa letové podmienky, ako sú poryvy vetra. Jedna z najvýznamnejších potenciálnych výhod skladania krídel súvisí s nadzvukovým letom.

, a pracujú aj na tzv. nadýchané telo - zmiešané krídlo. Ide o integrovanú konštrukciu bez jasného oddelenia krídel a trupu lietadla. Táto integrácia má oproti konvenčným konštrukciám lietadiel výhodu, pretože tvar samotného trupu pomáha vytvárať vztlak. Zároveň znižuje odpor vzduchu a hmotnosť, čo znamená, že nový dizajn spotrebuje menej paliva, a tým znižuje emisie CO.₂.

Rendering dizajnu X-48B so zmiešaným krídlom

Leptanie hraničnej vrstvy

Sú tiež testované alternatívne usporiadanie motora - nad krídlom a na chvoste, aby bolo možné použiť motory s väčším priemerom. Konštrukcie s turboventilátorovými motormi alebo elektromotormi zabudovanými do chvosta, „prehĺtanie“, takzvané „prehĺtanie“, sa odchyľujú od konvenčných riešení. vzduchová hraničná vrstvačo znižuje odpor. Vedci z NASA sa zamerali na časť aerodynamického odporu a pracujú na myšlienke s názvom (BLI). Chcú ním znížiť spotrebu paliva, prevádzkové náklady a zároveň aj znečistenie ovzdušia.

 Jim Heidmann, projektový manažér pokročilých technológií leteckej dopravy v Glenn Research Center, povedal počas mediálnej prezentácie.

Keď lietadlo letí, okolo trupu a krídel sa vytvorí hraničná vrstva – pomalšie sa pohybujúci vzduch, ktorý vytvára dodatočný aerodynamický odpor. Pred pohybujúcim sa lietadlom úplne chýba – vzniká pri pohybe lode vzduchom a v zadnej časti auta môže mať hrúbku až niekoľko desiatok centimetrov. V bežnom dizajne sa hraničná vrstva jednoducho nasunie cez trup a potom sa zmieša so vzduchom za lietadlom. Situácia sa však zmení, ak motory umiestnime pozdĺž dráhy hraničnej vrstvy, napríklad na koniec lietadla, priamo nad alebo za trup. Pomalšia hraničná vrstva vzduchu sa potom dostáva do motorov, kde je zrýchlená a vytlačená vysokou rýchlosťou. Nemá to vplyv na výkon motora. Výhodou je, že zrýchlením vzduchu znížime odpor, ktorý vyvíja medzná vrstva.

Vedci pripravili viac ako tucet leteckých projektov, v ktorých by sa takéto riešenie dalo využiť. Agentúra dúfa, že aspoň jeden z nich bude použitý v testovacom lietadle X, ktoré chce NASA v najbližšom desaťročí použiť na testovanie pokročilých leteckých technológií v praxi.

Vidieť nové sedadlá v lietadle

Dvojča povie pravdu

Digitálne dvojičky je najmodernejší spôsob, ako výrazne znížiť náklady na údržbu zariadení. Ako už názov napovedá, digitálne dvojčatá vytvárajú virtuálnu kópiu fyzických zdrojov pomocou údajov zozbieraných v určitých bodoch v strojoch alebo zariadeniach – sú digitálnou kópiou zariadenia, ktoré už funguje alebo sa navrhuje. GE Aviation nedávno pomohla vyvinúť prvé digitálne dvojča na svete. Podvozkový systém. Snímače sa inštalujú v miestach, kde sa zvyčajne vyskytujú poruchy, a poskytujú údaje v reálnom čase, vrátane údajov o hydraulickom tlaku a teplote bŕzd. Toto sa použilo na diagnostiku zostávajúceho životného cyklu podvozku a včasnú identifikáciu porúch.

Monitorovaním systému digitálneho dvojčaťa môžeme neustále monitorovať stav zdrojov a dostávať včasné varovania, predpovede a dokonca aj akčný plán modelujúci scenáre „čo ak“ – to všetko s cieľom rozšíriť dostupnosť zdrojov. zariadení v priebehu času. Spoločnosti, ktoré investujú do digitálnych dvojčiat, zaznamenajú podľa International Data Corporation 30-percentné skrátenie doby cyklu pre kľúčové procesy vrátane údržby.  

Rozšírená realita pre pilota

Jednou z najdôležitejších noviniek posledných rokov bol vývoj displeje a senzory vedúcich pilotov. NASA a európski vedci s tým experimentujú v snahe pomôcť pilotom odhaliť problémy a hrozby a predchádzať im. Displej už bol nainštalovaný v prilbe stíhacieho pilota F-35 Lockheed Martina Thales a Elbit Systems vyvíjajú modely pre pilotov komerčných lietadiel, najmä malých lietadiel. Systém SkyLens posledne menovanej spoločnosti sa čoskoro začne používať na lietadlách ATR.

SkyLens od Elbit Systems

Syntetické a rafinované sa už bežne používajú vo väčších biznis lietadlách. systémy videnia (SVS / EVS), ktorý umožňuje pilotom pristávať v podmienkach zhoršenej viditeľnosti. Čoraz viac sa spájajú do kombinované systémy videnia (CVS) zameraný na zvýšenie informovanosti pilotov o situáciách a spoľahlivosti letových poriadkov. Systém EVS využíva infračervený (IR) senzor na zlepšenie viditeľnosti a je zvyčajne prístupný cez displej HUD (). Elbit Systems má zase šesť senzorov vrátane infračerveného a viditeľného svetla. Neustále sa rozširuje, aby odhalila rôzne hrozby, ako napríklad sopečný popol v atmosfére.

Dotykové obrazovkyuž nainštalované v kokpitoch biznis jetov sa presúvajú do lietadiel s displejmi Rockwell Collins pre nový Boeing 777-X. Hľadajú aj výrobcovia avioniky špecialisti na rozpoznávanie reči ako ďalší krok k zníženiu zaťaženia kabíny. Honeywell experimentuje s monitorovanie mozgovej aktivity Určiť, kedy má pilot príliš veľa práce alebo sa jeho pozornosť zatúla niekde „v oblakoch“ – potenciálne aj o schopnosti ovládať funkcie kokpitu.

Technické vylepšenia v kokpite sú však málo nápomocné, keď sú piloti jednoducho vyčerpaní. Mike Sinnett, viceprezident pre vývoj produktov Boeingu, nedávno pre agentúru Reuters povedal, že predpovedá „v priebehu nasledujúcich dvadsiatich rokov bude potrebných 41 600 pracovných miest“. komerčné prúdové lietadlá. To znamená, že bude potrebných viac ako XNUMX ľudí. viac nových pilotov. Kde ich zohnať? Plán na vyriešenie tohto problému, aspoň v Boeingu, aplikácia umelej inteligencie. Spoločnosť už prezradila plány na jeho vytvorenie kokpit bez pilotov. Sinnett však verí, že sa pravdepodobne nestanú realitou skôr ako v roku 2040.

Žiadne okná?

Kabíny pre cestujúcich sú oblasťou inovácií, kde sa toho veľa deje. V tejto oblasti sa dokonca udeľujú Oscary - Ocenenie Crystal Cabin, t.j. ocenenia pre vynálezcov a dizajnérov, ktorí vytvárajú systémy zamerané na zlepšenie kvality interiérov lietadiel pre cestujúcich aj posádku. Odmeňuje sa tu všetko, čo uľahčuje život, zvyšuje komfort a vytvára úspory – od palubnej toalety až po skrinky na príručnú batožinu.

Medzitým Timothy Clark, prezident Emirates Airlines, oznamuje: lietadlo bez okienktorý môže byť dokonca dvakrát ľahší ako existujúce konštrukcie, čo znamená rýchlejšie, lacnejšie a ekologickejšie pri výstavbe a prevádzke. V prvej triede nového Boeingu 777-300ER už boli okná vymenené za obrazovky, ktoré vďaka kamerám a optickým pripojeniam dokážu zobraziť vonkajší pohľad bez rozdielov viditeľných voľným okom. Zdá sa, že ekonomika nedovolí stavbu „zasklených“ lietadiel, o ktorých mnohí snívajú. Namiesto toho máme pred sebou skôr projekcie na stenách, strope alebo sedadlách.

Koncept kabíny so strechou, ktorá vizualizuje oblohu

Minulý rok začal Boeing testovať mobilnú aplikáciu vCabin, ktorá pasažierom umožňuje upraviť úroveň osvetlenia v ich bezprostrednej blízkosti, zavolať letušky, objednať jedlo a dokonca skontrolovať, či je toaleta prázdna. Medzitým boli telefóny prispôsobené vnútornému vybaveniu, ako je napríklad biznis stolička Recaro CL6710, ktorá umožňuje mobilným aplikáciám nakláňať stoličku dopredu a dozadu.

Americké regulačné orgány sa od roku 2013 snažia zrušiť zákaz používania mobilných telefónov v lietadlách a poukazujú na to, že riziko ich zásahu do palubného komunikačného systému je v súčasnosti stále nižšie. Prelom v tejto oblasti umožní používanie mobilných aplikácií počas letu.

Vidíme aj progresívnu automatizáciu pozemnej obsluhy. Delta Airlines v USA experimentuje s využitím biometrické údaje na registráciu cestujúcich. Niektoré letiská po celom svete už testujú alebo testujú technológiu rozpoznávania tváre, aby priradili pasové fotografie k fotografiám svojich zákazníkov prostredníctvom overenia totožnosti, ktoré údajne dokáže skontrolovať dvakrát toľko cestujúcich za hodinu. V júni 2017 sa JetBlue spojil s americkou colnou a hraničnou ochranou (CBP) a globálnou IT spoločnosťou SITA s cieľom otestovať program, ktorý využíva biometriu a technológiu rozpoznávania tváre na kontrolu zákazníkov pri nástupe na palubu.

Medzinárodné združenie leteckých dopravcov vlani v októbri predpovedalo, že do roku 2035 sa počet cestujúcich zdvojnásobí na 7,2 miliardy. Existuje teda dôvod a pre koho pracovať na inováciách a vylepšeniach.

Letectvo budúcnosti:

Animácia systému BLI: 

Animácia vstupu hraničnej vrstvy | Výskumné centrum NASA Glenn