Tehniskie jauninājumi lidmašīnās un ne tikai

Aviācija attīstās dažādos virzienos. Lidmašīnas palielina lidojuma diapazonu, kļūst ekonomiskākas, aerodinamiskākas un labāk paātrina. Ir salonu uzlabojumi, pasažieru sēdekļi un pašas lidostas.

Lidojums ilga septiņpadsmit stundas bez pārtraukuma. Boeing 787-9 Dreamliner Austrālijas aviokompānija Qantas ar vairāk nekā divsimt pasažieriem un sešpadsmit apkalpes locekļiem veica lidojumu no Austrālijas Pērtas uz Hītrovas lidostu Londonā. Mašīna aizlidoja garām 14 498 km. Tas bija pasaulē otrs garākais lidojums tūlīt pēc Qatar Airways savienojuma no Dohas uz Oklendu Jaunzēlandē. Šis pēdējais maršruts tiek izskatīts 14 529 km, kas ir par 31 km garāks.

Tikmēr Singapore Airlines jau gaida jaunas piegādes. Airbus A350-900ULR (ļoti tālsatiksmes lidojums), lai sāktu tiešu reisu no Ņujorkas uz Singapūru. Kopējais maršruta garums būs vairāk nekā 15 tūkstoši km. A350-900ULR versija ir diezgan specifiska - tai nav ekonomiskās klases. Lidmašīna bija paredzēta 67 sēdvietām biznesa sadaļā un 94 sēdvietām premium klases ekonomiskajā daļā. Tam ir jēga. Galu galā, kurš gan var gandrīz visu dienu saspiesties lētākajā kupejā? Tikai starp citiem Ar tik gariem tiešajiem lidojumiem pasažieru kajītēs tiek izstrādātas arvien jaunas ērtības.

pasīvais spārns

Attīstoties gaisa kuģu konstrukcijai, to aerodinamika tika pastāvīgi, lai arī ne radikālas izmaiņas. Meklēt uzlabota degvielas efektivitāte Tagad var paātrināt dizaina izmaiņas, tostarp plānākus, elastīgākus spārnus, kas nodrošina dabisku lamināru gaisa plūsmu un aktīvi pārvalda šo gaisa plūsmu.

NASA Armstronga lidojumu izpētes centrs Kalifornijā strādā pie tā, ko tas sauc pasīvais aeroelastīgais spārns (STULPUMS). Lerijs Hadsons, Armstronga centra gaisa slodzes laboratorijas galvenais testu inženieris, medijiem sacīja, ka šī kompozītmateriāla struktūra ir vieglāka un elastīgāka nekā tradicionālie spārni. Nākotnes komerciālās lidmašīnas varēs to izmantot, lai nodrošinātu maksimālu konstrukcijas efektivitāti, svara ietaupījumu un degvielas ekonomiju. Testēšanas laikā eksperti izmanto (FOSS), kurā tiek izmantotas ar spārna virsmu integrētas optiskās šķiedras, kas var nodrošināt datus no tūkstošiem deformāciju un spriegumu mērījumu darba slodzē.

Lidmašīnu kabīnes - projekts

Plānāki un elastīgāki spārni samazina pretestību un svaru, taču tiem ir nepieciešami jauni dizaina un vadāmības risinājumi. vibrācijas likvidēšana. Izstrādātās metodes jo īpaši ir saistītas ar pasīvo, aeroelastīgo konstrukcijas regulēšanu, izmantojot profilētus kompozītmateriālus vai metāla piedevu ražošanu, kā arī ar spārnu kustīgo virsmu aktīvu kontroli, lai samazinātu manevrēšanas un sprādzienbīstamās slodzes un slāpē spārnu vibrācijas. Piemēram, Notingemas Universitāte, Apvienotā Karaliste, izstrādā aktīvās vadības stratēģijas gaisa kuģu stūrēm, kas var uzlabot gaisa kuģu aerodinamiku. Tas ļauj samazināt gaisa pretestību par aptuveni 25%. Līdz ar to lidmašīna lidos raitāk, kā rezultātā samazināsies degvielas patēriņš un COXNUMX izmešu daudzums.₂.

Maināma ģeometrija

NASA ir veiksmīgi ieviesusi praksē jaunu tehnoloģiju, kas ļauj lidot lidmašīnām salokāmi spārni dažādos leņķos. Jaunākā lidojumu sērija, kas tika veikta Ārmstronga lidojumu izpētes centrā, bija daļa no projekta Adaptīvais spārnu plētums — Virsmaktīvā viela. Tā mērķis ir sasniegt plašu aerodinamisko priekšrocību klāstu, izmantojot novatorisku vieglas formas atmiņas sakausējumu, kas ļaus ārējiem spārniem un to vadības virsmām salocīt optimālos leņķos lidojuma laikā. Sistēmas, kurās izmanto šo jauno tehnoloģiju, var svērt līdz pat 80% mazāk nekā tradicionālās sistēmas. Šis uzņēmums ir daļa no NASA Converged Aviation Solutions projekta Aeronautical Research Missions Authority ietvaros.

Inovatīva lidmašīnas kabīnes dizains

Spārnu salocīšana lidojuma laikā ir jauninājums, kas tomēr tika ieviests jau 60. gados, cita starpā izmantojot XB-70 Valkyrie lidmašīnu. Problēma bija tā, ka tā vienmēr bija saistīta ar smagu un lielu parasto dzinēju un hidraulisko sistēmu klātbūtni, kas nebija vienaldzīgi pret lidmašīnas stabilitāti un ekonomiju.

Taču šīs koncepcijas īstenošana var radīt degvielas patēriņa ziņā efektīvākas mašīnas nekā līdz šim, kā arī atvieglot turpmāko tālsatiksmes lidmašīnu manevrēšanu lidostās. Turklāt piloti saņems vēl vienu ierīci, kas reaģēs uz mainīgiem lidojuma apstākļiem, piemēram, vēja brāzmām. Viens no nozīmīgākajiem potenciālajiem spārnu salocīšanas ieguvumiem ir saistīts ar virsskaņas lidojumu.

, un viņi strādā arī pie t.s. pūkains ķermenis - jaukts spārns. Tas ir integrēts dizains bez skaidras lidmašīnas spārnu un fizelāžas atdalīšanas. Šai integrācijai ir priekšrocības salīdzinājumā ar parasto gaisa kuģu dizainu, jo pašas fizelāžas forma palīdz radīt pacēlumu. Tajā pašā laikā tas samazina gaisa pretestību un svaru, kas nozīmē, ka jaunais dizains patērē mazāk degvielas un tādējādi samazina CO izmešus.₂.

X-48B jaukto spārnu dizaina renderēšana

Robežslāņa kodināšana

Tie arī tiek pārbaudīti alternatīvs dzinēja izkārtojums - virs spārna un uz astes, lai varētu izmantot lielāka diametra motorus. Konstrukcijas ar turboventilatora dzinējiem vai elektromotoriem, kas iebūvēti astē, “norīšana”, tā sauktā “rīšana”, atšķiras no parastajiem risinājumiem. gaisa robežslāniskas samazina pretestību. NASA zinātnieki ir koncentrējušies uz aerodinamiskās pretestības daļu un strādā pie idejas, ko sauc par (BLI). Viņi vēlas to izmantot, lai vienlaikus samazinātu degvielas patēriņu, ekspluatācijas izmaksas un gaisa piesārņojumu.

 Džims Haidmans, Glenn pētniecības centra uzlaboto gaisa transporta tehnoloģiju projektu vadītājs, sacīja mediju prezentācijas laikā.

Lidmašīnai lidojot, ap fizelāžu un spārniem veidojas robežslānis – lēnāk kustīgs gaiss, kas rada papildu aerodinamisko pretestību. Kustīga gaisa kuģa priekšā tā pilnīgi nav - veidojas, kuģim pārvietojoties pa gaisu, un automašīnas aizmugurē tas var būt līdz pat vairākiem desmitiem centimetru biezs. Parastā konstrukcijā robežslānis vienkārši slīd virs fizelāžas un pēc tam sajaucas ar gaisu aiz lidmašīnas. Taču situācija mainīsies, ja dzinējus novietosim pa robežslāņa ceļu, piemēram, lidmašīnas galā, tieši virs vai aiz fizelāžas. Lēnāka robežslāņa gaiss pēc tam nonāk dzinējos, kur tas tiek paātrināts un izspiests lielā ātrumā. Tas neietekmē dzinēja jaudu. Priekšrocība ir tāda, ka, paātrinot gaisu, mēs samazinām robežslāņa pretestību.

Zinātnieki ir sagatavojuši vairāk nekā desmit lidmašīnu projektu, kuros varētu izmantot šādu risinājumu. Aģentūra cer, ka vismaz viens no tiem tiks izmantots X testa lidmašīnā, ko NASA vēlas izmantot nākamajā desmitgadē, lai praksē pārbaudītu progresīvas aviācijas tehnoloģijas.

Redzot jaunas sēdvietas lidmašīnā

Dvīņu brālis pateiks patiesību

Digitālie dvīņi ir modernākā metode, kā krasi samazināt iekārtu uzturēšanas izmaksas. Kā norāda nosaukums, digitālie dvīņi izveido fizisko resursu virtuālu kopiju, izmantojot datus, kas savākti noteiktos punktos mašīnās vai ierīcēs – tās ir jau strādājošas vai projektējamas iekārtas digitāla kopija. GE Aviation nesen palīdzēja izstrādāt pasaulē pirmo digitālo dvīņu. Šasijas sistēma. Sensori ir uzstādīti vietās, kur parasti rodas kļūmes, nodrošinot reāllaika datus, tostarp par hidraulisko spiedienu un bremžu temperatūru. Tas tika izmantots, lai diagnosticētu atlikušo šasijas dzīves ciklu un agrīni noteiktu kļūmes.

Uzraugot digitālo dvīņu sistēmu, mēs varam nepārtraukti sekot līdzi resursu stāvoklim un saņemt agrīnus brīdinājumus, prognozes un pat rīcības plānu, modelējot “kā būtu, ja” scenārijus – tas viss, lai paplašinātu resursu pieejamību. iekārtas laika gaitā. Uzņēmumi, kas iegulda digitālajos dvīņos, redzēs par 30 procentiem samazināt cikla laiku galvenajiem procesiem, tostarp apkopi, liecina International Data Corporation.  

Papildinātā realitāte pilotam

Viens no būtiskākajiem jauninājumiem pēdējos gados ir attīstība displeji un sensori vadošie piloti. NASA un Eiropas zinātnieki eksperimentē ar to, lai palīdzētu pilotiem atklāt un novērst problēmas un draudus. Displejs jau bija uzstādīts iznīcinātāja pilota ķiverē F-35 Lockheed Martinun Thales un Elbit Systems izstrādā modeļus komerciālo lidmašīnu pilotiem, īpaši maziem lidaparātiem. Pēdējā uzņēmuma SkyLens sistēma drīzumā tiks izmantota ATR lidmašīnās.

SkyLens no Elbit Systems

Sintētiskie un rafinētie jau tiek plaši izmantoti lielākās biznesa lidmašīnās. redzes sistēmas (SVS / EVS), kas ļauj pilotiem nosēsties sliktas redzamības apstākļos. Viņi arvien vairāk saplūst kombinētās redzes sistēmas (CVS), kuras mērķis ir palielināt pilotu izpratni par situācijām un lidojumu grafiku uzticamību. EVS sistēma izmanto infrasarkano (IR) sensoru, lai uzlabotu redzamību, un parasti tai var piekļūt, izmantojot HUD displeju (). Savukārt Elbit Systems ir seši sensori, tostarp infrasarkanā un redzamā gaisma. Tas pastāvīgi paplašinās, lai atklātu dažādus draudus, piemēram, vulkāniskos pelnus atmosfērā.

Skārienekrānijau uzstādītas biznesa reaktīvo lidmašīnu kabīnēs, tās pāriet uz lidmašīnām ar Rockwell Collins displejiem jaunajam Boeing 777-X. Meklējas arī aviācijas elektronikas ražotāji runas atpazīšanas speciālisti kā vēl vienu soli ceļā uz kabīnes slodzes samazināšanu. Honeywell eksperimentē ar smadzeņu darbības uzraudzība Lai noteiktu, kad pilotam ir pārāk daudz darba vai viņa uzmanība aizklīst kaut kur "mākoņos" - potenciāli arī par spēju kontrolēt kabīnes funkcijas.

Taču tehniskie uzlabojumi pilotu kabīnē īpaši nepalīdzēs, kad piloti būs vienkārši pārguruši. Maiks Sinets, Boeing produktu attīstības viceprezidents, nesen aģentūrai Reuters sacīja, ka viņš prognozē, ka "nākamajos divdesmit gados būs vajadzīgas 41 600 darbavietas". komerciālās reaktīvās lidmašīnas. Tas nozīmē, ka būs nepieciešami vairāk nekā XNUMX personas. vairāk jaunu pilotu. Kur tās dabūt? Plāns šīs problēmas risināšanai, vismaz Boeing, mākslīgā intelekta pielietošana. Uzņēmums jau ir atklājis savas izveides plānus kabīne bez pilotiem. Tomēr Sinets uzskata, ka tie, visticamāk, nekļūs par realitāti līdz 2040. gadam.

Nav logu?

Pasažieru kajītes ir inovāciju joma, kurā notiek daudz. Šajā jomā pat tiek piešķirti Oskari - Crystal Cabin Awards, t.i. balvas izgudrotājiem un dizaineriem, kas rada sistēmas, kuru mērķis ir uzlabot gaisa kuģu interjera kvalitāti gan pasažieriem, gan apkalpei. Šeit tiek apbalvots viss, kas atvieglo dzīvi, vairo komfortu un rada ietaupījumus – no borta tualetes līdz rokas bagāžas skapīšiem.

Tikmēr Emirates Airlines prezidents Timotijs Klārks paziņo: lidmašīna bez logiemkas var būt pat divas reizes vieglākas par esošajām konstrukcijām, kas nozīmē ātrāku, lētāku un videi draudzīgāku būvniecībā un ekspluatācijā. Jaunā Boeing 777-300ER pirmajā klasē logi jau ir nomainīti pret ekrāniem, kas, pateicoties kamerām un optiskās šķiedras savienojumiem, var parādīt ārējo skatu bez ar neapbruņotu aci redzamām atšķirībām. Šķiet, ka ekonomika neļaus būvēt "stiklotas" lidmašīnas, par kurām daudzi sapņo. Tā vietā mums, visticamāk, būs izvirzījumi uz sienām, griestiem vai sēdekļiem priekšā.

Kabīnes koncepcija ar jumtu, kas vizualizē debesis

Pagājušajā gadā Boeing sāka testēt mobilo lietotni vCabin, kas ļauj pasažieriem pielāgot apgaismojuma līmeni tuvākajā apkārtnē, piezvanīt stjuartēm, pasūtīt ēdienu un pat pārbaudīt, vai tualete ir tukša. Tikmēr tālruņi ir pielāgoti interjera aprīkojumam, piemēram, biznesa krēslam Recaro CL6710, kas paredzēts, lai mobilās lietotnes varētu noliekt krēslu uz priekšu un atpakaļ.

Kopš 2013. gada ASV regulatori cenšas atcelt mobilo tālruņu lietošanas aizliegumu lidmašīnās, norādot, ka risks, ka tie varētu traucēt borta sakaru sistēmai, šobrīd ir arvien mazāks. Izrāviens šajā jomā ļaus lidojuma laikā izmantot mobilās aplikācijas.

Mēs redzam arī progresīvu apkalpošanas uz zemes automatizāciju. Delta Airlines ASV eksperimentē ar izmantošanu biometriskie dati pasažieru reģistrācijai. Dažas lidostas visā pasaulē jau testē vai testē sejas atpazīšanas tehnoloģiju, lai saskaņotu pases fotoattēlus ar savu klientu fotoattēliem, izmantojot identitātes verifikāciju, kas, domājams, var pārbaudīt divreiz vairāk ceļotāju stundā. 2017. gada jūnijā JetBlue sadarbojās ar ASV Muitas un robežsardzes (CBP) un globālo IT uzņēmumu SITA, lai pārbaudītu programmu, kas izmanto biometrijas un sejas atpazīšanas tehnoloģiju, lai pārbaudītu klientus iekāpšanas brīdī.

Pērn oktobrī Starptautiskā gaisa transporta asociācija prognozēja, ka līdz 2035. gadam ceļotāju skaits dubultosies līdz 7,2 miljardiem. Tātad ir kāpēc un kam strādāt pie jauninājumiem un uzlabojumiem.

Nākotnes aviācija:

BLI sistēmas animācija: 

Robežslāņa ieejas animācija | NASA Glenn pētniecības centrs