Новые самолеты Boeing с расчаленным крылом позволят снизить расход топлива на 30%

Благодаря финансированию НАСА в размере 425 миллионов долларов США компания Boeing планирует построить и испытать полноразмерный авиалайнер на основе своего концепта трансзвукового расчаленного крыла (Transonic Truss-Braced Win TTBW). Конструкция представляет длинные, тонкие крылья на распорах, для увеличения подъемной силы, уменьшения сопротивления и сжигания на экономии топлива более чем на 30%. Удлиненные и тонкие крылья создают дополнительную подъемную силу, одновременно снижая лобовое сопротивление. NASA и Boeing надеются, что в результате использования новой конструкции крыла расход топлива удастся сократить более, чем на 30%. National Aeronautics and Space Administration (NASA), Journal New Atlas, Boeing. На первый взгляд может показаться, что экономия в 30% не такая уж и много. Однако если представить, сколько топлива сжигают самолеты целой авиакомпании, сразу становится понятен огромный экономический эффект от внедрения подобных технологий. Возьмем, к примеру, риблет-пленку Aeroshark, снижающую лобовое сопротивление, которую компания Swiss Airlines наклеила на 12 своих Boeing 77. Swiss Airlines обеспечивает экономию всего в 1 процент. А если в цифрах - то все 12 самолетов в год сжигают на 4 800 тонн авиакеросина меньше, экономя при этом более 500 тысяч баксов в год на каждый авиалайнер. Ну, а для такой крупнейшей авиакомпании, как American Airlines, в парке которой насчитывается более 1000 самолетов, экономия от повышения эффективности на 1% составит почти 500 млн. долларов в год. Читайте также: Британский стартап представил 9-местный пассажирский VTOL Linx P9 с дальностью полета 1300 км. Теперь вы понимаете, что авиалайнер, который на 30 процентов более эффективен, чем существующие классические самолёты, поможет компаниям сэкономить ещё больше денег. Впервые свою концепцию фирменного крыла Subsonic Ultra Green Aircraft Research компания Boeing представила в далеком 2010 году, в рамках исследовательской программы National Aeronautics and Space Administration, NASA. Новая технология использует преимущества более высокой подъемной силы и меньшего аэродинамического сопротивления, которые обеспечивает более длинное, тонкое крыло с высоким соотношением сторон - именно такие крылья используются на планерах без двигателя. Так, например, конструкция, которую Boeing и NASA испытывали в 2016 году, имела крылья на 50% шире, чем у аналогичных коммерческих самолетов. В конструктивном плане такое крыло просто не может работать без усиления. Поэтому в концепте Boeing крылья подвешиваются к верхней части фюзеляжа и укрепляются длинными фермами, идущими от днища самолета. Кроме того, они имеют тщательно спроектированные аэродинамические поверхности, которые придают дополнительную подъемную силу, прочность и устойчивость. NASA выделило компании Boeing денежные средства в размере 425 миллионов долларов США на разработку и испытания полноразмерного концепта трансзвукового авиалайнера с ферменной конструкцией крыла. National Aeronautics and Space Administration (NASA), Journal New Atlas, Boeing. По оценкам специалистов Boeing, дозвуковой концепт, развивающий скорость около 0,70-0,76 Маха (533-570 миль/ч или 857 - 918 км/ч), позволяет сжигать на 50% меньше топлива, чем классический авиалайнер. В 2019 году концепт был переработан для полета на трансзвуковой скорости, порядка 0,8 Маха (608 миль/ч, 980 км/ч). "В сочетании с ожидаемыми достижениями в области силовых установок, материалов и архитектурных систем," - говорится в пресс-релизе компании Boeing, - "однопроходный авиалайнер с конфигурацией крыла TTBW позволит сократить потребление топлива и выбросы до 30% по сравнению с самыми эффективными на сегодняшний день однопроходными классическими самолетами." Читайте также: Металлические сверхпрочные сплавы способны поддерживать энергию ядерного синтеза - новый проект. Инженеры компании потратили немало времени и сил на цифровое моделирование и маломасштабные испытания концепта в аэродинамической трубе. И вот теперь Национальное управление по аэронавтике США профинансировало проект в рамках соглашения SFD Space Act на сумму 425 миллионов долларов. Эти средства будут добавлены к 725 миллионам долларов других деловых партнеров компании Boeing, чтобы в итоге построить полномасштабный самолет и провести его полноценные летные испытания. В своем пресс-релизе NASA заявляет, что планирует завершить испытания самолета-демонстратора Transonic Truss-Braced Wing к концу 2020-х годов. Агентство рассчитывает, что технологии и конструкции, продемонстрированные в рамках данной программы, будут использованы в отраслевых решениях при создании следующего поколения однопроходных самолетов, которые могут вступить в строй в 2030-х годах". Проблемы, безусловно, есть. Во-первых, такие сверхдлинные крылья могут просто не вписаться в существующие терминалы или ангары аэропортов. Boeing ничего не сказал о демонстраторе самолета, но на концепте 2019 года он упомянул о возможности использования складных крыльев, чтобы на земле решить эту проблему. Концепция крыла ферменной конструкции, разрабатываемая более десяти лет, успешно прошла многочисленные испытания в CFD и в аэродинамических трубах. На фотографии Грег Гэтлин, инженер аэрокосмических исследований NASA, осматривает ферменное крыло во время испытаний в комплексе Unitary Plan Wind Tunnel в Исследовательском центре Эймса NASA в Силиконовой долине. National Aeronautics and Space Administration (NASA), Journal New Atlas, Boeing. Кроме того, на обычных авиалайнерах огромные, массивные крылья с низким соотношением сторон идеально подходят для размещения топливных баков. При хранении топлива в крыльях большая часть груза размещается по всей длине крыла, ближе к центру подъема, уменьшая тем самым инженерные напряжения в местах сопряжения крыльев с корпусом. Это в некоторой степени повышает уровень безопасности в случае аварии, поскольку топливо находится на расстоянии от пассажиров. А с чисто практической точки зрения, такая конструкция освобождает место в салоне для дополнительных сидений, что является источником дополнительной прибыли. В конструкции с тонкими крыльями, топливные баки, скорее всего, придется убрать обратно в корпус самолета. С другой стороны, Boeing утверждает, что высокое расположение консольных крыльев "в перспективе может обеспечить установку более совершенных силовых установок. В современных низкокрылых самолетах возможности их применения ограничены недостатком свободного подкрыльевого пространства", - впрочем маловероятно, что на новый демонстратор сразу же установят самые передовые двигатели. Читайте также: NASA и Пентагон планируют провести космические испытания орбитальной ядерной ракеты. С другой стороны, Boeing утверждает, что высокое расположение консольных крыльев "в перспективе может обеспечить установку более совершенных силовых установок. В современных низкокрылых самолетах возможности их применения ограничены недостатком свободного подкрыльевого пространства", - впрочем маловероятно, что на новый демонстратор сразу же установят самые передовые двигатели. Само собой разумеется, что любые технологии, позволяющие увеличить скорость самолетов при заданном количестве энергии, имеют решающее значение в борьбе за декарбонизацию. Аккумуляторно-электрические, водородно-электрические, водородные, аммиачные и другие экологичные технологии силовых агрегатов - все они ограничены более низкими характеристиками дальности полета, чем традиционные реактивные двигатели, поэтому такие конструкции, как эта, разработка компании Boeing безусловно могут внести большой вклад. На видео, представленном ниже, можно увидеть некоторые особенности работы CFD (Computational Fluid Dynamics) в аэродинамической трубе. Transonic Truss-Braced Wing. Программа NASA Aerosciences Evaluation and Test Capabilities Portfolio (AETC) поможет создать новое поколение транспортных самолетов с помощью испытаний ферменного крыла Transonic Truss-Braced Wing. Испытания проводились в трех аэродинамических трубах в NASA и включали оценку конфигураций взлета и посадки, наземных эффектов и аэродинамических характеристик. National Aeronautics and Space Administration (NASA), Journal New Atlas, Boeing. Источники и ссылки: National Aeronautics and Space Administration (NASA), Journal New Atlas, The Boeing Company. 1. (https://newatlas.com/aircraft/aeroshark-aircraft-skin/) 2. (https://newatlas.com/aircraft/boeing-nasa-truss-braced/) 3. (https://www.nasa.gov/press-release/nasa-issues-award-for-greener-more-fuel-efficient-airliner-of-future) 4. (https://boeing.mediaroom.com/2023-01-18-Boeing-Selected-NASA-Sustainable-Flight-Demonstrator-Award) 5. (https://www.nasa.gov/image-feature/ames/slimmed-down-aircraft-wing-expected-to-reduce-fuel-and-emissions-by-50)