Как будет выглядеть авиация будущего
Ракетные самолеты, самолеты "летающее крыло", воздушные суда на электрической тяге... Когда дело касается самолетов будущего, производители не скупятся на экзотические разработки. Но на практике они прежде всего модернизируют существующие модели. Риски, связанные с настоящей технической революцией, представляется слишком большими.
Между закуской и основным блюдом Крис Эмерсон представил своим гостям впечатляющие цифры: согласно прогнозу главного стратега концерна Airbus, в ближайшие 20 лет авиакомпаниями мира закупят в общей сложности 28 200 новых пассажирских и грузовых самолетов. В преддверии Международной космической выставки (ILA) авиаконструктор пригласил журналистов в берлинский отель - и, разумеется не преминул поделиться своим оптимизмом.
"До сих пор объем воздушных перевозок удваивался каждые 15 лет", - ликовал американец. И эта тенденция сохранится - прежде всего, благодаря экономическому росту в странах с переходной экономикой, таких как Китай - по меньшей мере, в ближайшие 20 лет. По прогнозу Airbus, в 2030 году к среднему классу в общемировом масштабе будут относиться пять миллиардов человек. С точки зрения компании, все они - потенциальные пассажиры.
Ответственные лица компании Boeing высказывают аналогичные предположения по поводу дальнейшего развития воздушного сообщения. Одновременно до 2050 года авиационная отрасль планирует сократить выбросы в атмосферу двуокиси углерода в два раза. Такое обязательство взяло на себя отраслевое объединение Air Transport Action Group. Сокращение объемов выброса двуокисей углерода и азота, а также снижения уровня шума будет достигаться учеными, авиакомпаниями и производителями в рамках Консультативного совета по авиационным исследованиям и инновациям в Европе (Acare), призванного обеспечивать выполнение предписаний Еврокомиссии (Flightpath 2050).
Усиление роста и сокращение выбросов - возможно ли это? Что ж, перед производителями стоит непростая задача.
До настоящего момента концерны направляли усилия в основном на усовершенствование существующих моделей. Например, Airbus произвел серьезную модернизацию старого доброго A320. Вариант, снабженный словечком "neo" ("New Engine Option") экономит - в том числе благодаря так называемым концевым аэродинамическим поверхностям крыльев - до 15% горючего. "Это огромный прогресс при умеренных издержках", - отмечает руководитель исследовательского направления Airbus Аксель Крайн.
Самолет A320 с законцовками крыла "Шарклетс" (Sharklet). Источник: aviationnews.eu |
"Мы приближаемся к физическому пределу"
Но рано или поздно на смену эволюции в воздухе должна прийти революция: модернизация существующих воздушных судов обходится все дороже. "Если говорить об эффективности, то здесь мы приближаемся к физическому пределу", - предостерегает Крис Эмерсон. Руководитель департамента обеспечения воздушного сообщения при Германском авиационно-космическом центре (DLR) Рольф Хенке с ним солидарен: "Современные самолеты улучшать особо некуда".
X-48C. Фото с сайта janes.com |
С этим связаны две проблемы: Новые, экспериментальные технические концепции на момент внедрения могут давать худший результат, чем старые, отточенные. Это практически неизбежно, говорит Крайн. Вместе с тем, у производителей мало стимулов, чтобы претворять свои умопомрачительные разработки в жизнь. В частности, есть такой момент: разве авиакомпании станут приобретать традиционную модель, если будет известно, что до появления на рынке суперсовременного реактивного самолета остаются считанные годы?
Умопомрачительные идеи пока что нужны концернам прежде всего для работы с общественностью. Так, на выставочном стенде ILA научные сотрудники Германского авиационно-космического центра показывают свой Space Liner. Так называется проект ракетного самолета, который заправляется водородом и кислородом и который способен покрывать расстояние между Европой и Австралией за 90 минут. Вот только даже в среднесрочной перспективе такие неординарные проекты едва ли будут играть сколько-нибудь значимую роль. "Фантастические сверхзвуковые самолеты - это не решение. А водород мы, пожалуй, в лучшем случае увидим в топливных элементах", - признает глава Германского авиационно-космического центра Хенке. Последние могли бы, например, вырабатывать электрический ток для бортовых систем.
Аксель Крайн из компании Airbus пока не хочет строить догадок о том, какие самолеты будут рассекать воздушное пространство после 2030 года. А как обстоит с самолетами "летающее крыло", в которых устранено привычное разделение на фюзеляж и крылья? Конкуренты в компании Boeing совместно с NASA разрабатывает модель X-48, опытный образец прошел летные испытания. В Германии студенты Гамбургского университета прикладных наук тоже занимаются, помимо прочего, проектированием "летающего крыла".
"Такие двигатели нельзя просто взять и подвесить под крылом"
"Данная концепция приведет к существенному прогрессу в области аэродинамики, - заявляет руководитель отдела исследований компании Airbus. Но есть и проблема: - Для таких машин необходимы не требующие обслуживания двигатели". До сих пор их просто не существует. С такими двигателями перед суперсовременным самолетом открываются серьезные перспективы. Инженеры размышляют, например, над так называемыми схемами с открытым ротором. Это огромные двигатели, пропеллеры которых вращаются в противоположных направлениях.
Эти силовые агрегаты обещают заметное повышение КПД. Однако силы, возникающие в их недрах, приводят к беспрецедентным нагрузкам на конструкцию самолета. "Такие двигатели нельзя просто взять и подвесить под крылом", - говорит Аксель Крайн. Если же интегрировать двигатели в сам корпус, должен найти способ борьбы с шумом. Вместо нескольких больших двигателей можно представить себе и решение, в рамках которого многочисленные относительно небольшие двигатели интегрировались бы в поверхность самолета.
К вопросу о поверхности самолета: в перспективе предполагается изменить и характер обтекания. Вместо беспорядочных вихрей по крылу будут проходить так называемые ламинарные потоки. В этой связи Германский авиационно-космический центр инициировал исследовательскую программу LamAiR. Разрабатываемый при этом проект самолета предполагает, в частности, обратную стреловидность крыла - как если бы ребенок неправильно собрал игрушечную модель. Поверхность бокового двигателя опять-таки планируется снабдить миллионами мельчайших отверстий, из которых будет откачиваться воздух - для экономии горючего.
Реактивные самолеты будущего смогут летать, как и их современные аналоги, на керосине - причем в отрасли хотят повысить долю биотоплива. Руководитель отдела исследований компании Airbus Крайн считает возможным к 2030 году примешивать к керосину 25-30% биотоплива. В компании Bauhaus Luftfahrt - этой кузнице проектов, финансируемой сразу четырьмя компаниями авиационной отрасли, а также Баварией, напротив, планируют перевести воздушные суда на электрическую тягу.
Создатели концепт-джетов демонстрируют на ILA модель работающего от батарей самолета Ce-Liner. Предполагается, что самолет длиной 43 м с загнутыми крыльями (C-Wing) к 2035 году сможет принять на борт до 190 пассажиров. Под сиденьями, в грузовом отсеке, до 16 наполненных литиевыми аккумуляторами контейнеров должны обеспечивать энергию, достаточную для полета на расстояние 1600 км. После каждого рейса батареи предстоит заменять. Нечто подобное уже представляла EADS в прошлом году в рамках программы VoltAir. Проблема в том, что современные аккумуляторы могут обеспечить незначительную часть необходимой энергетической плотности.
"Это реальная возможность составить достоверное представление о таком самолете, - защищает концепцию Арне Зайтц. Теоретически решение пригодно примерно для 79% существующих воздушных маршрутов. - Конечно, на дальних расстояниях придется придумывать что-то еще". Разработка компании Bauhaus Luftfahrt должна восприниматься прежде всего как стимул для размышлений, убежден Зайтц.
Проект также предусматривает интересное переустройство внутреннего пространства. Если не все билеты на рейс распроданы, то экипаж может предоставить пассажирам возможность с комфортом вытянуть ноги: лишние сиденья просто складываются и выносятся из салона.
Кристоф Зайдлер
