Avionët civilë modernë të destinuar për transportuesit ajror komercial jo vetëm që duhet të tregojnë karakteristika të larta të performancës, por edhe të dallohen nga kostot e ulëta të funksionimit. Kur krijoni mostra të reja të pajisjeve të tilla, merret parasysh nevoja për të zvogëluar të gjitha kostot bazë, dhe opsione të reja për uljen e kostos së mirëmbajtjes dhe fluturimeve po shfaqen vazhdimisht. Një version interesant i linjës, i aftë për të treguar efikasitet të veçantë, u propozua këtë vit nga organizatat e NASA -s dhe DLR. Një projekt koncept premtues quhet eRay.
Administrata Kombëtare e Aeronautikës dhe Hapësirës e SHBA (NASA) dhe Qendra Gjermane për Aeronautikë dhe Hapësirë (DLR) japin kontribute të rëndësishme në zhvillimin e aviacionit në të gjitha kategoritë kryesore, përfshirë aviacionin komercial, i cili është përgjegjës për transportin e njerëzve dhe mallrave. Specialistët e këtyre organizatave janë vazhdimisht në kërkim të ideve të reja, duke dalë me propozime të reja dhe duke i testuar ato. Në verën e këtij viti, të dy organizatat prezantuan konceptin e një avioni premtues të aftë për të treguar karakteristika të larta të performancës me tregues të rritur ekonomikë.
Projekti i ri me titullin provues eRay ishte duke u përpunuar me një rezervë për të ardhmen. Gjatë formulimit të kërkesave për të, parashikimet në lidhje me zhvillimin e aviacionit tregtar deri në vitin 2045 u morën parasysh. Parashikimet aktuale tregojnë se deri në këtë kohë në vendet e zhvilluara dhe në zhvillim, trafiku i udhëtarëve dhe i mallrave do të rritet ndjeshëm. Në këtë drejtim, do të kërkohet zhvillimi i rrjetit të aeroportit dhe zgjidhja e çështjeve të ndryshme organizative. Për më tepër, teknologjia e re e aviacionit me aftësi karakteristike do të kërkohet për të mbështetur transportin. Për sa i përket karakteristikave të tij, duhet të tejkalojë mostrat ekzistuese.
NASA dhe DLR besojnë se avionët komercialë të së ardhmes duhet të jenë 60% më ekonomikë se ata aktualë. Duhet të jetë në gjendje të punojë në fusha të vogla ajrore, si dhe të dallohet nga zhurma e zvogëluar dhe lehtësia e funksionimit. Në hulumtimin dhe raportin e tyre mbi të, autorët e projektit të ri përdorën avionin ekzistues të prodhimit Airbus A321-200 si një lloj reference. Një eRay premtues supozohej të kishte parametra të ngjashëm të kapacitetit dhe kapacitetit mbajtës, por në të njëjtën kohë të tregonte përparësi në të gjitha fushat e tjera.
Koncepti eRay nuk është menduar ende për një dizajn të plotë me fillimin e mëvonshëm të prodhimit dhe funksionimit të pajisjeve. Në këtë drejtim, specialistët e organizatave shkencore ishin në gjendje të mos kufizoheshin dhe të përdorin idetë më të guximshme që ende nuk janë gati për zbatim në praktikë. Ishte përdorimi i zgjidhjeve të tilla që bënë të mundur zgjidhjen e detyrave të caktuara dhe "krijimin" e një versioni të ri të avionëve të së ardhmes.
Sipas parashikimeve më optimiste, avioni eRay do të jetë 30% më i lehtë se prodhimi A321. Efikasiteti i termocentralit është rritur me 48%. Efikasiteti i përgjithshëm energjetik i bordit rritet me 64%. Duhet të theksohet se për të marrë rezultate të tilla, shkencëtarët dhe stilistët duhej jo vetëm të prezantonin ide të reja, por edhe të braktisnin zgjidhjet e tyre të zakonshme. Si rezultat, astarja e propozuar ndryshon dukshëm nga përfaqësuesit modernë të klasës së saj.
Projekti eRay propozon ndërtimin e një aeroplani me krahë të ulët me krahë të fshirë. Ofrohet një njësi bishti, duke përfshirë vetëm një stabilizues me një të madhe tërthore V. Nuk ka keel. Në një mënyrë origjinale, për shkak të nevojës për të përmirësuar efikasitetin, problemi i rregullimit të elementeve të termocentralit u zgjidh. Njësitë e tij individuale janë të vendosura në pjesë të ndryshme të krahut, si dhe në bishtin e gypit.
Trupi i avionit, në përgjithësi, i ngjan njësive të makinave ekzistuese. Propozohet ndërtimi i një strukture tërësisht metalike me zgjatje të lartë me formë aerodinamike. Pjesa e harkut jepet nën dhomën e kabinës dhe dhomat teknike, pas së cilës ka një sallon të madh me vende pasagjerësh. Një vëllim për ngarkesat sigurohet nën ndarjen e pasagjerëve - para së gjithash, për bagazhet. Pjesa e bishtit duhet të strehojë një nga motorët e termocentralit.
Isshtë propozuar që të ankorohen avionët e spastruar me trupin e avionit. Krahu merr një profil optimal, dhe në pjesën më të madhe të sipërfaqes së tij nuk ka elementë të aftë për të prishur rrjedhën. Në skajet kryesore dhe zvarritëse të krahut, sigurohet mekanizimi i llojit tradicional. Në skajet, projektuesit vendosën një palë motorë turbojet by-pass me pajisjet e nevojshme.
Në vend të prezantimit tradicional, projekti eRay përdor një sistem të pazakontë. Në skajin e bishtit të avionit, është instaluar një kanal unazor konike për helikën shtytëse të termocentralit. Në anët e këtij kanali, projektuesit vendosën dy aeroplanë stabilizues të instaluar me një tërthore të rëndësishme V. Nuk ka keel. Kontrolli i sharrës duhet të kryhet duke ndryshuar shtytjen e motorëve të krahëve ose me anë të mekanizimit të krahut.
Sipas llogaritjeve të NASA-s dhe DLR, tre të katërtat e rritjes së efikasitetit të energjisë mund të arrihen vetëm përmes aerodinamikës. Për shembull, 13% e rritjes së përgjithshme të efikasitetit sigurohet nga rrjedha laminare rreth avionit. Sjellja e hapësirës së krahëve në 45 m jep një rritje prej 6%të tjera. Braktisja e keel shkurton sipërfaqen e kornizës së ajrit, duke zvogëluar rezistencën e ajrit.
Sidoqoftë, detyra e zvogëlimit të humbjes "shtesë" të energjisë zgjidhet jo vetëm për shkak të aerodinamikës. Pra, u mor parasysh mundësia e heqjes së dritareve anësore të ndarjes së pasagjerëve. Në këtë rast, dizajni i avionit është thjeshtuar ndjeshëm, gjë që çon në peshën e tij më të lehtë dhe një reduktim përkatës të kërkesave për motorët. Sidoqoftë, një risi e tillë nuk konsiderohet e detyrueshme, pasi udhëtarëve mund të mos ju pëlqejë. Nuk ka gjasa që një transportues të dëshirojë të marrë efikasitet energjetik, por të mbetet pa klientë.
Projekti eRay parashikon pajisjen e avionit me një termocentral hibrid. Krahu duhet të jetë i pajisur me motorë turbojet që prodhojnë shtytje nga gazrat, si dhe të drejtojnë një palë gjeneratorë elektrikë. Energjia elektrike përmes konvertuesve të nevojshëm duhet të furnizohet me bateritë, si dhe me motorin e bishtit. Avantazhi kryesor i një termocentrali të tillë është aftësia për të ndryshuar në mënyrë fleksibile parametrat e përgjithshëm të shtytjes për të marrë konsumin optimal të karburantit që korrespondon me regjimin aktual të fluturimit.
NASA dhe DLR shohin një palë turbojete bypass si bazë për termocentralin për eRay. Produktet me performancë të mjaftueshme dhe dimensione të reduktuara propozohen të vendosen në majat e krahëve. Brenda kuadrit të projektit, u studiua aplikimi i motorëve me një sistem të shkëmbyesve të nxehtësisë, duke ngrohur ajrin atmosferik në hyrje për shkak të gazrave prapa turbinës. Në disa mënyra, kjo ju lejon të zvogëloni konsumin e karburantit me 20%.
Ekspertët nga të dy organizatat rishikuan pajisjet elektrike ekzistuese të llojeve të kërkuara dhe bënë përfundime të caktuara. Doli se gjeneratorët, bateritë dhe motorët ekzistues lejojnë ndërtimin e një termocentrali për eRay, por karakteristikat e tij nuk do të jenë të dëshiruara. Për të marrë parametrat optimalë, kërkohen teknologji dhe zgjidhje të reja. Në veçanti, po shqyrtohet mundësia e përdorimit të efektit të superpërcjellshmërisë, e cila mund të ndikojë në parametrat e një motori elektrik.
Bateritë ekzistuese të magazinimit gjithashtu nuk lejojnë krijimin e një avioni me parametrat e dëshiruar. Teknologjitë e nivelit 2010 sigurojnë një densitet energjie të rendit prej 335 W * h / kg. Deri në vitin 2040, ky parametër pritet të rritet në 2500 W * orë / kg. Sidoqoftë, në një afat të shkurtër, duhet të mbështeteni në bateri me karakteristika më modeste prej rreth 1500 W * h / kg. Sipas llogaritjeve, termocentrali i kombinuar me motorë elektrikë dhe turbojet do të sigurojë një kohëzgjatje fluturimi të paktën 6-7 orë dhe një distancë prej më shumë se 6,000 km.
Raporti mbi projektin e konceptit eRay siguron shifra interesante që tregojnë potencialin e një teknike të tillë. Projektuesit llogaritën treguesit kryesorë të performancës së pajisjeve të ndryshme duke zgjidhur të njëjtin problem. Avioni A321, kur kryen një fluturim "reference" në një distancë prej 4.200 km, duhet të konsumojë një total prej pak më pak se 84.5 MW energji. Për ta bërë këtë, atij i duhen 15881 kg karburant. Avioni shpenzon 2.36 litra karburant për të transportuar një pasagjer në 100 km. Për avionët premtues eRay, sipas llogaritjeve, konsumi i përgjithshëm i energjisë arrin 39.57 MW - kjo është 5782 kg karburant. Për të transportuar një pasagjer në 100 km, keni nevojë për vetëm 0.82 litra karburant. Kështu, në kushtet e dhëna, makina premtuese rezulton të jetë 65.3% më efikase se modeli serik.
Një nga mënyrat për të përmirësuar efikasitetin e energjisë është përdorimi i mençur i hapësirës në dhomën e pasagjerëve. NASA dhe DLR ofrojnë tre mundësi për kabinën e linjës me kapacitete të ndryshme. Para së gjithash, ne marrim parasysh kabinën e klasës ekonomike, e krijuar në bazë të kabinës A321. Në këtë rast, vendet janë instaluar në rreshta 3 + 3 me një rresht qendror. Në këtë konfigurim, avioni mbart 200 persona. Në konfigurimin Premium Economy, kapaciteti i ulëseve rritet në 222 pasagjerë, për të cilët përdoren vende të ndryshme dhe shpërndarja e vëllimeve në dispozicion është optimizuar. Një variant me sallone të tre klasave është përpunuar gjithashtu. Klasa e biznesit strehon 8 vende, ndërsa "ekonomia" dhe "ekonomia e hollë" strehojnë 87 dhe 105 pasagjerë, respektivisht.
Në formën e propozuar, avioni eRay ka një gjatësi prej 43, 7 m. Hapësira e krahëve është 38 m në konfigurimin bazë ose 45 m në atë të përparuar, gjë që jep një rritje të efikasitetit të energjisë. Pesha e avionit të zbrazët përcaktohet në 36.5 ton. Pesha maksimale e ngritjes është 67 ton. Ngarkesa është rreth 25 ton, përfshirë 21 ton pasagjerë dhe 4 ton bagazhe. Performanca e fluturimit varet nga elementët e termocentralit të përdorur. Në përgjithësi, ato duhet të jenë në nivelin e modeleve ekzistuese të aviacionit komercial.
***
Koncepti eRay, i zbuluar këtë vit nga organizatat kryesore kërkimore në Shtetet e Bashkuara dhe Gjermani, është në fakt një përpjekje tjetër për të gjetur mënyra për të zhvilluar më tej aviacionin e udhëtarëve. Siç është vërejtur me të drejtë në raportin e projektit, në të ardhmen do të ketë kërkesa të reja për aviacionin tregtar, dhe transportuesit do të kenë nevojë për modele të reja të pajisjeve me aftësi të veçanta. Kërkimi i zgjidhjeve për këtë problem nuk ndalet, dhe projekti eRay edhe një herë ofron ide origjinale të një lloji ose të një tjetri.
Në projektin NASA dhe DLR, qëllimet kryesore ishin rritja e efikasitetit të energjisë dhe përmirësimi i aerodinamikës, gjë që duhet të ndikojë pozitivisht në efikasitetin e përgjithshëm të avionit. Për të marrë karakteristika të tilla, propozohet një dizajn i veçantë i kornizës së ajrit, duke kombinuar zgjidhje të mira të zotëruara dhe të reja, si dhe një termocentral hibrid të pazakontë të bazuar në përbërës të ndryshëm. Llogaritjet tregojnë se konsumi optimal i energjisë së karburantit në kombinim me përmirësimin e aerodinamikës duhet të rrisë fluturimin dhe performancën ekonomike të pajisjeve.
Sidoqoftë, deri më tani të gjitha këto rezultate mbeten "në letër". Koncepti i linjës eRay, si zhvillimet e tjera të këtij lloji, ka një të metë serioze, dhe autorët e tij e dinë mirë këtë. Në kohën e tanishme dhe në të ardhmen e afërt, projektuesit nuk do të jenë në gjendje të realizojnë të gjitha avantazhet e konceptit të propozuar. Arritja e qëllimeve të përcaktuara pengohet nga mungesa e teknologjive të nevojshme. Kështu, ideja e një motori turbojet me shkëmbyes të nxehtësisë dhe dalje të energjisë në një gjenerator ka nevojë për përpunim të mëtejshëm dhe testime praktike. Bateritë me karakteristikat e dëshiruara nuk janë ende në dispozicion, dhe pamja karakteristike aerodinamike e avionit duhet të konfirmojë aftësitë e tij gjatë studimeve të ndryshme.
Zhvillimi i teknologjisë së kërkuar për të ndërtuar një avion të vërtetë eRay është i kushtueshëm dhe kërkon shumë kohë. Autorët e projektit e dinë mirë këtë, dhe për këtë arsye ata po konsiderojnë një avion premtues në kontekstin e zhvillimit të aviacionit në dekadat e ardhshme - deri në 2040-45. Ata besojnë se deri në këtë kohë shkenca do të krijojë përbërësit e nevojshëm dhe do të kryejë të gjithë kërkimin e kërkuar, i cili do të lejojë zbatimin e koncepteve të reja: ose eRay ose projekte të tjera.
Koncepti i projektit të NASA / DLR eRay - për shkak të qëllimit të tij specifik - nuk mund të konsiderohet një sukses ose një dështim. Qëllimi i tij ishte të përcaktonte rrugët për zhvillimin e aviacionit tregtar civil dhe të gjente modelin optimal që plotëson kërkesat e së ardhmes. Shkencëtarët dhe inxhinierët e të dy vendeve kanë studiuar me kujdes pyetjen aktuale dhe kanë paraqitur versionin e tyre të përgjigjes. Quiteshtë krejt e mundur që në fund të viteve tridhjetë, avionë të ngjashëm me eRay aktual në të vërtetë të ngrihen. Sidoqoftë, zhvillimi i aviacionit mund të shkojë në mënyra të tjera, dhe për këtë arsye avionët e ardhshëm do të kenë ngjashmëri me konceptet e tjera të kohës sonë.
