Innowacje techniczne w samolotach i nie tylko

Lotnictwo rozwija się w różnych kierunkach. Samoloty zwiększają zasięg lotu, stają się bardziej ekonomiczne, aerodynamiczne i lepiej przyspieszają. Są ulepszenia kabin, fotele pasażerskie i same lotniska.

Lot trwał siedemnaście godzin bez przerwy. Boeing 787-9 Dreamliner Australijskie linie lotnicze Qantas z ponad dwustu pasażerami i szesnastoma członkami załogi na pokładzie wykonały lot z Perth w Australii na lotnisko Heathrow w Londynie. Samochód przeleciał obok 14 498 km. Był to drugi najdłuższy lot na świecie zaraz po połączeniu Qatar Airways z Doha do Auckland w Nowej Zelandii. Ta ostatnia trasa jest brana pod uwagę 14 529 km, który jest o 31 km dłuższy.

Tymczasem Singapore Airlines już czeka na dostawę nowego. Airbus A350-900ULR (loty na bardzo duże odległości), aby uruchomić bezpośrednie połączenie z Nowego Jorku do Singapuru. Całkowita długość trasy będzie ponad 15 tys. km. Wersja A350-900ULR jest dość specyficzna - nie ma klasy ekonomicznej. Samolot został zaprojektowany na 67 miejsc w części biznesowej i 94 w części ekonomicznej premium. To ma sens. W końcu kto może siedzieć prawie cały dzień ciasno w najtańszym przedziale? Właśnie między innymi Przy tak długich, bezpośrednich lotach w kabinach pasażerskich projektuje się coraz więcej nowych udogodnień.

skrzydło pasywne

Wraz z ewolucją projektów samolotów ich aerodynamika ulegała ciągłym, choć nie radykalnym zmianom. Szukaj poprawa efektywności paliwowej Zmiany konstrukcyjne można teraz przyspieszyć, w tym cieńsze, bardziej elastyczne skrzydła, które zapewniają naturalny laminarny przepływ powietrza i aktywnie nim zarządzają.

NASA Armstrong Flight Research Center w Kalifornii pracuje nad tym, co nazywa skrzydło aeroelastyczne pasywne (PAT). Larry Hudson, główny inżynier ds. testów w Laboratorium Obciążeń Powietrznych Armstrong Center, powiedział mediom, że ta kompozytowa konstrukcja jest lżejsza i bardziej elastyczna niż tradycyjne skrzydła. Przyszłe samoloty komercyjne będą mogły z niego korzystać w celu uzyskania maksymalnej wydajności projektowej, oszczędności masy i zużycia paliwa. Podczas testów eksperci wykorzystują (FOSS), który wykorzystuje światłowody zintegrowane z powierzchnią skrzydła, które mogą dostarczyć danych z tysięcy pomiarów odkształceń i naprężeń przy obciążeniach roboczych.

Kabiny samolotów - projekt

Cieńsze i bardziej elastyczne skrzydła zmniejszają opór i wagę, ale wymagają nowych rozwiązań konstrukcyjnych i obsługi. eliminacja wibracji. Opracowywane metody wiążą się w szczególności z pasywną, aeroelastyczną regulacją konstrukcji z wykorzystaniem profilowanych kompozytów lub wytwarzaniem dodatków metalicznych, a także z aktywnym sterowaniem ruchomymi powierzchniami skrzydeł w celu zmniejszenia obciążeń manewrowych i wybuchowych oraz tłumić wibracje skrzydeł. Na przykład Uniwersytet Nottingham w Wielkiej Brytanii opracowuje strategie aktywnego sterowania sterami samolotów, które mogą poprawić aerodynamikę samolotu. Pozwala to zmniejszyć opór powietrza o około 25%. W rezultacie samolot będzie latał płynniej, co skutkuje niższym zużyciem paliwa i emisją COXNUMX.₂.

Zmienna geometria

NASA z powodzeniem wprowadziła w życie nową technologię, która pozwala samolotom latać składanie skrzydeł pod różnymi kątami. Ostatnia seria lotów, przeprowadzona w Armstrong Flight Research Center, była częścią projektu Adaptacyjna rozpiętość skrzydeł — Środek powierzchniowo czynny. Jego celem jest osiągnięcie szerokiego zakresu korzyści aerodynamicznych dzięki zastosowaniu innowacyjnego, lekkiego stopu z pamięcią kształtu, który pozwoli na złożenie zewnętrznych skrzydeł i ich powierzchni sterowych pod optymalnymi kątami podczas lotu. Systemy wykorzystujące tę nową technologię mogą ważyć do 80% mniej niż tradycyjne systemy. To przedsięwzięcie jest częścią projektu NASA Converged Aviation Solutions w ramach Aeronautical Research Missions Authority.

Innowacyjny projekt kabiny samolotu

Składanie skrzydeł w locie to innowacja, którą jednak podjęto już w latach 60. przy użyciu m.in. samolotu XB-70 Valkyrie. Problem polegał na tym, że zawsze wiązało się to z obecnością ciężkich i dużych silników konwencjonalnych oraz układów hydraulicznych, które nie były obojętne na stabilność i ekonomię samolotu.

Jednak wdrożenie tej koncepcji może doprowadzić do stworzenia bardziej paliwooszczędnych maszyn niż dotychczas, a także uprościć kołowanie przyszłych samolotów długodystansowych na lotniskach. Dodatkowo piloci otrzymają kolejne urządzenie, które będzie reagować na zmieniające się warunki lotu, np. podmuchy wiatru. Jedna z najważniejszych potencjalnych korzyści składania skrzydeł ma związek z lotem naddźwiękowym.

, a także pracują nad tzw. puszyste ciało - mieszane skrzydło. Jest to zintegrowana konstrukcja bez wyraźnego oddzielenia skrzydeł i kadłuba samolotu. Ta integracja ma przewagę nad konwencjonalnymi konstrukcjami samolotów, ponieważ sam kształt kadłuba pomaga generować siłę nośną. Jednocześnie zmniejsza opór powietrza i wagę, co oznacza, że ​​nowa konstrukcja zużywa mniej paliwa, a tym samym zmniejsza emisję CO.₂.

Renderowanie mieszanego projektu X-48B

Trawienie warstwy granicznej

Są również testowane alternatywny układ silnika - nad skrzydłem i na ogonie, aby można było zastosować silniki o większej średnicy. Konstrukcje z silnikami turbowentylatorowymi lub silnikami elektrycznymi wbudowanymi w ogon, „połykające”, tzw. „połykające”, odbiegają od konwencjonalnych rozwiązań. warstwa graniczna powietrzaco zmniejsza opór. Naukowcy NASA skupili się na aerodynamicznej części oporu i pracują nad pomysłem zwanym (BLI). Chcą go wykorzystać do jednoczesnego zmniejszenia zużycia paliwa, kosztów eksploatacji i zanieczyszczenia powietrza.

 Jim Heidmann, kierownik projektu zaawansowanej technologii transportu lotniczego Glenn Research Center, powiedział podczas prezentacji dla mediów.

Kiedy samolot leci, wokół kadłuba i skrzydeł tworzy się warstwa graniczna - wolniej poruszające się powietrze, co powoduje dodatkowy opór aerodynamiczny. Jest całkowicie nieobecny przed poruszającym się samolotem - powstaje, gdy statek porusza się w powietrzu, a z tyłu samochodu może mieć nawet kilkadziesiąt centymetrów grubości. W konwencjonalnej konstrukcji warstwa graniczna po prostu przesuwa się po kadłubie, a następnie miesza się z powietrzem za samolotem. Sytuacja zmieni się jednak, jeśli umieścimy silniki wzdłuż toru warstwy granicznej, na przykład na końcu samolotu, bezpośrednio nad lub za kadłubem. Powietrze z wolniejszej warstwy granicznej dostaje się następnie do silników, gdzie jest przyspieszane i wydalane z dużą prędkością. Nie wpływa to na moc silnika. Zaletą jest to, że przyspieszając powietrze, zmniejszamy opór wywierany przez warstwę przyścienną.

Naukowcy przygotowali kilkanaście projektów samolotów, w których takie rozwiązanie mogłoby znaleźć zastosowanie. Agencja ma nadzieję, że przynajmniej jeden z nich zostanie wykorzystany w testowym samolocie X, który NASA chce wykorzystać w najbliższej dekadzie do testowania w praktyce zaawansowanej technologii lotniczej.

Widząc nowe miejsca w samolocie

Brat bliźniak powie prawdę

Cyfrowe bliźniaki to najnowocześniejszy sposób na radykalne obniżenie kosztów utrzymania sprzętu. Jak sama nazwa wskazuje, cyfrowe bliźniaki tworzą wirtualną kopię zasobów fizycznych, korzystając z danych gromadzonych w określonych punktach maszyn lub urządzeń - są cyfrową kopią sprzętu, który już działa lub jest projektowany. Firma GE Aviation pomogła niedawno opracować pierwszego na świecie cyfrowego bliźniaka. Układ podwozia. Czujniki są instalowane w miejscach, w których zwykle występują awarie, dostarczając dane w czasie rzeczywistym, w tym dotyczące ciśnienia hydraulicznego i temperatury hamulców. Posłużyło to do zdiagnozowania pozostałego cyklu życia podwozia i wczesnego identyfikowania usterek.

Monitorując system cyfrowego bliźniaka, możemy stale monitorować stan zasobów i otrzymywać wczesne ostrzeżenia, prognozy, a nawet plan działania, modelując scenariusze „co jeśli” – wszystko po to, aby zwiększyć dostępność zasobów. sprzęt w czasie. Według International Data Corporation firmy inwestujące w cyfrowe bliźniaki zauważą 30-procentowe skrócenie czasu cyklu kluczowych procesów, w tym konserwacji.  

Rozszerzona rzeczywistość dla pilota

Jedną z najważniejszych innowacji ostatnich lat był rozwój wyświetlacze i czujniki prowadzić pilotów. NASA i europejscy naukowcy eksperymentują z tym, próbując pomóc pilotom w wykrywaniu i zapobieganiu problemom i zagrożeniom. Wyświetlacz był już zainstalowany w hełmie pilota myśliwca F-35 Lockheed MartinThales i Elbit Systems opracowują modele dla pilotów samolotów komercyjnych, zwłaszcza małych samolotów. System SkyLens tej ostatniej firmy zostanie wkrótce zastosowany w samolotach ATR.

SkyLens firmy Elbit Systems

Syntetyczne i rafinowane są już szeroko stosowane w większych odrzutowcach biznesowych. systemy wizyjne (SVS/EVS), który umożliwia pilotom lądowanie w warunkach słabej widoczności. Coraz bardziej łączą się w połączone systemy wizyjne (CVS) mające na celu zwiększenie świadomości pilotów na temat sytuacji i wiarygodności rozkładów lotów. System EVS wykorzystuje czujnik podczerwieni (IR) w celu poprawy widoczności i jest zwykle dostępny za pośrednictwem wyświetlacza HUD (). Z kolei Elbit Systems ma sześć czujników, w tym podczerwień i światło widzialne. Stale się rozwija, aby wykrywać różne zagrożenia, takie jak popiół wulkaniczny w atmosferze.

Ekrany dotykowejuż zainstalowane w kokpitach odrzutowców biznesowych, przenoszą się do samolotów z wyświetlaczami Rockwell Collins dla nowego Boeinga 777-X. Poszukują również producenci awioniki specjaliści rozpoznawania mowy jako kolejny krok w kierunku zmniejszenia obciążenia kabiny. Honeywell eksperymentuje z monitorowanie aktywności mózgu Aby określić, kiedy pilot ma za dużo pracy lub jego uwaga wędruje gdzieś „w chmurach” – potencjalnie także o możliwości sterowania funkcjami kokpitu.

Jednak techniczne ulepszenia w kokpicie są mało pomocne, gdy piloci są po prostu wyczerpani. Mike Sinnett, wiceprezes Boeinga ds. rozwoju produktów, powiedział niedawno agencji Reuters, że przewiduje, iż „w ciągu najbliższych dwudziestu lat będzie potrzebnych 41 600 miejsc pracy”. komercyjne samoloty odrzutowe. Oznacza to, że potrzeba więcej niż XNUMX osób. więcej nowych pilotów. Gdzie je zdobyć? Plan rozwiązania tego problemu, przynajmniej w Boeingu, zastosowanie sztucznej inteligencji. Firma ujawniła już plany jej powstania kokpit bez pilotów. Jednak Sinnett wierzy, że prawdopodobnie nie staną się rzeczywistością do 2040 roku.

Brak okien?

Kabiny pasażerskie to obszar innowacji, w którym wiele się dzieje. Oscary są nawet przyznawane w tej dziedzinie - Nagrody Kryształowej Kabiny, tj. nagrody dla wynalazców i projektantów, którzy tworzą systemy mające na celu poprawę jakości wnętrz samolotów zarówno dla pasażerów, jak i załogi. Tutaj nagradzane jest wszystko, co ułatwia życie, zwiększa komfort i generuje oszczędności – od toalety pokładowej po szafki na bagaż podręczny.

Tymczasem Timothy Clark, prezes Emirates Airlines, ogłasza: samolot bez okienktóre mogą być nawet dwukrotnie lżejsze od istniejących konstrukcji, co oznacza szybsze, tańsze i bardziej przyjazne dla środowiska w budowie i eksploatacji. W pierwszej klasie nowych Boeingów 777-300ER szyby zostały już zastąpione ekranami, które dzięki kamerom i łączom światłowodowym mogą wyświetlać widok z zewnątrz bez różnic widocznych gołym okiem. Wygląda na to, że gospodarka nie pozwoli na budowę „przeszklonych” samolotów, o których wielu marzy. Zamiast tego częściej mamy projekcje na ścianach, suficie lub siedzeniach przed nami.

Koncepcja kabiny z dachem, który wizualizuje niebo

W ubiegłym roku Boeing rozpoczął testowanie aplikacji mobilnej vCabin, która pozwala pasażerom regulować poziom oświetlenia w ich bezpośrednim sąsiedztwie, dzwonić do stewardes, zamawiać jedzenie, a nawet sprawdzać, czy toaleta jest pusta. W międzyczasie telefony zostały przystosowane do wyposażenia wnętrza, takiego jak krzesło biznesowe Recaro CL6710, zaprojektowane tak, aby umożliwić aplikacjom mobilnym przechylanie krzesła do przodu i do tyłu.

Od 2013 roku amerykańscy regulatorzy starają się znieść zakaz używania telefonów komórkowych w samolotach, wskazując, że ryzyko ich ingerencji w pokładowy system łączności jest coraz mniejsze. Przełom w tej dziedzinie pozwoli na korzystanie z aplikacji mobilnych podczas lotu.

Obserwujemy również postępującą automatyzację obsługi naziemnej. Delta Airlines w USA eksperymentuje z wykorzystaniem biometria do rejestracji pasażerów. Niektóre lotniska na całym świecie już testują lub testują technologię rozpoznawania twarzy, aby dopasować zdjęcia paszportowe do zdjęć swoich klientów poprzez weryfikację tożsamości, która podobno jest w stanie sprawdzić dwa razy więcej podróżnych na godzinę. W czerwcu 2017 r. firma JetBlue nawiązała współpracę z amerykańskimi służbami celnymi i ochroną granic (CBP) oraz globalną firmą informatyczną SITA, aby przetestować program, który wykorzystuje biometrię i technologię rozpoznawania twarzy do sprawdzania klientów po wejściu na pokład.

W październiku ubiegłego roku Międzynarodowe Zrzeszenie Przewoźników Powietrznych przewidywało, że do 2035 r. liczba podróżnych podwoi się do 7,2 miliarda. Po co więc i dla kogo pracować nad innowacjami i ulepszeniami.

Lotnictwo przyszłości:

Animacja systemu BLI: 

Animacja wejścia do warstwy granicznej | NASA Glenn Research Center