Подсчитано, что к 2050 году количество рейсов, выполняемых сегодня, увеличится в шесть раз. Это будет экологическая проблема, и для ее решения потребуется радикальное изменение конструкции самолетов.
За последние 50 лет, по мере того как мир стал более взаимосвязанным, ежегодные темпы роста количества рейсов внутри Европы остаются неизменными и составляют 3,9%. Рост числа азиатских и дешевых авиаперевозчиков, таких как Ryanair, делающих поездки на выходные дни доступными для массы, подтолкнул этот темп.
Индустрия воздушного транспорта не только самая быстрорастущая в транспортном секторе, но и исторически сложная для экологии. Транспортный сектор в целом увеличивает выбросы CO2 такими темпами, что отменяет достигнутые за два десятилетия успехи в обрабатывающей промышленности, производстве электроэнергии, централизованном теплоснабжении, жилом секторе, сфере услуг и сельском хозяйстве вместе взятых. По прогнозам, это разрушительное неравенство будет расти.
Прогноз по выбросам CO2 в европейской авиационной промышленности: a) темп роста 5,8%, темп зеленого прогресса 0,75%, b) темп роста 5,3%, темп зеленого прогресса 1,0%, c) темп роста 5,3%, темп зеленого прогресса 1,5%, d) темп роста 3,9%, темп зеленого прогресса 1,5%.
Цель, поставленная ЕС по сокращению выбросов CO2 самолетами на 75% к 2050 году, абсолютно нереалистична. Даже если Европа и достигнет этих целей, ее авиапромышленность как минимум удвоит выбросы парниковых газов к 2050 году. Плохие новости в том, что к тому времени мы, вероятно, увидим четырехкратное увеличение выбросов CO2 в авиационной промышленности - если только не будет полностью заново изобретена концепция коммерческого самолета.
Boeing и Airbus утверждают, что их самолеты до 20% эффективнее своих "ближайших конкурентов" или более туманно "самолетов схожих размеров", но цифры просто не складываются. Сегодня новые самолеты примерно на 5%-10% эффективнее, чем самолеты предыдущего поколения. Эффект "зеленых" инноваций притупляется за счет увеличения веса самолета на пассажира, например, за счет введения обременительных интерьеров, таких как мощные развлекательные системы или сидячий бар с напитками в зале ожидания бизнес-класса.
Истребитель никогда не может быть топливно-эффективным, а самолет-заправщик никогда не может быть маневренным.
Последнее десятилетие показало наименьшее улучшение топливной экономичности самолетов по сравнению с достижениями прошлого века. Шаблон "трубы и крыла", который мы используем, является ископаемым. Он ограничен ограничениями, которых больше не существует. Несмотря на то, что в рамках этого шаблона мы практически довели конструкцию самолета до совершенства, сам шаблон не учитывает то, что было достигнуто природой при рассмотрении вопроса об эффективности полета.
Вдохновение от природы, наряду со сложностью, которая стала возможной при изготовлении с помощью таких методов, как 3D-печать, позволили процветать новым идеям.
Как жесткие конструкции, самолеты сегодня по своей сути построены так, чтобы эффективно летать в одной гипотетической точке: на определенной скорости, высоте, температуре. Смена аэродинамики приводит к падению эффективности полета от этой точки, а также к снижению топливной экономичности самолета.
Возможность регулировки параметров геометрии самолета во время полета приведет к значительному повышению эффективности на всем протяжении полета - от взлета до посадки. Именно эта идея лежит в основе морфинга. Исследования показывают, что, допуская изменения пролета и ширины крыла во время полета, например, при морфинге сотовых структур, типичный коммерческий полет будет примерно на 20% эффективнее с точки зрения аэродинамики.
Морфинг означает адаптацию формы самолета для наилучшего соответствия поставленной цели - будь то максимальная топливная эффективность, скорость или маневренность. Примеры морфинговых устройств можно найти сегодня в коммерческих самолетах, включая выдвижные шасси и крыльевые заслонки.
Несмотря на то, что технологии морфинга оказались перспективными в научных кругах, отрасли еще только предстоит освоить их.
Технологии морфинга, возможно, не являются единственным решением проблемы, с которой мы сталкиваемся, но они будут играть важную роль. Полностью электрическая пропульсивная система, системы сбора энергии, активное использование легких композиционных материалов, полет формования - все это пойдет тем или иным путем для решения проблемы.
Принятие новой авиационной технологии, от эскизов до исследований, от испытаний до полной интеграции, как правило, длится десятилетиями.