О будущем технологий мы многое понимаем по тому, в какую сторону идёт авиация. Именно самолёты (да, пожалуй, отчасти автомобили) ярче всего воплощают самую суть технической мысли той или иной эпохи. Именно поэтому нам интересно - что будет с авиацией в ближайшие десятилетия, именно так мы можем понять, каково наше технологическое будущее.
Конструкция
Вопреки обывательскому мнению, дизайн нового самолёта начинается не с рисования внешнего облика планера. Отправная точка создания новой летающей машины - это двигатель и новый двигатель определяет то, как будет выглядеть новый самолёт. Что сейчас происходит в двигателестроении? Пожалуй самое интересное - это то, что создаются проекты полностью электрических и водородных двигателей. И надо отталкиваться именно от этого, в том числе при определении сроков появления новой машины. Создать новый самолёт - это 7-8 лет и несколько миллиардов долларов и это при том, что речь идёт просто о новой модели уже существующего самолёта. А если мы меняем двигатель на принципиально новый - будет ещё дольше и ещё дороже. Поэтому, скорее всего, массовые перевозки грузов и пассажиров будут вести привычные нам машины: круглый вытянутый корпус, стреловидные крылья, двигатели на пилонах.
И что - перспективы вообще нет? Есть, просто крупные изменения наступят чуть позже. В 2020 году Airbas представил программу ZeroEmission. Она предполагает создание трёх новых самолётов, среди которых проект машины, построенной по схеме летающего крыла. Кроме необычной формы проект примечателен еще и тем, что он, как предполагается, будет работать на водородном топливе. Правда, пока не известно, какой из способов преобразования водорода в энергию будет в этой машине использован: то ли будут просто жечь водород вместо керосина, то ли будут использоваться топливные элементы, которые будут генерировать электричество, приводимое к двигателям. Есть и гибридный способ, самолёт A380, использующий такой способ впервые взлетел ещё в 2005 году.
Сходный проект разрабатывают в NASA - их самолёт N3-X будет использовать турбоэлектрический двигатель, запитанный от топливных элементов. Обратите внимание, что двигатели расположены на законцовках крыла - довольно смелое решение. Это не единственный перспективный проект американского космического агентства, на ближайшую перспективу совместно с Boeing оно разрабатывает Sustainable Flight Demonstrator, уже доведённый до стадии опытных полётов, первый из которых состоялся в начале 2023 года. Пока что на этом демонстраторе изучают работу трансзвукового подкосного крыла, а результаты этих работы мы увидим лет через пять, когда дело дойдёт до первых прототипов. Предполагается, что такое тонкое крыло большого удлинения и некоторые другие технологии помогут сократить потребление топлива на внушительные 30%. Если эти аэродинамические решения сработают, то их используют в будущих серийных проектах. А построенные прототипы могут быть задействованы для испытания водородных силовых установок.
Ещё одна перспектива, которая активно обсуждается в авиационном мире - полёты на сверхзвуковой скорости. Её пытается воплотить в реальность компания Boom Technology. Она построит авиалайнер Overture. По заявленным данным он будет вмещать до 80 пассажиров и летать на расстояние до 7800 километров. Всё это осуществляется на сверхзвуковой крейсерской скорости 1.7 маха, это примерно 1800 км/ч, т.е. в два раза быстрее, чем на обычном лайнере. Первый полет опытного самолета намечен на 2027 год, но есть большая вероятность того, что сроки сдвинутся вправо. Проблема в том, что никто из ведущих моторостроительных компаний мира не согласился создать реактивный двигатель для этого самолета. Все компании опасаются риска не окупаемости слишком высоких затрат на разработку идеи. Компания Boom решила построить его своими силами. Компания позиционирует свой самолет, как полностью соответствующий глобальной стратегии декарбонизации. Его двигатели будут работать на экологически чистом топливе SAF.
Материалы
Новые двигатели, новый дизайн - это означает необходимость новых материалов. Что у нас с этим? Всё больше композитов, которые сами по себе порождают новые возможности для конструкторов (смотрите нашу статью про Самовосстанавливающиеся материалы), а так же более широкое использование титана, а если точнее - композитов на базе титана.
А каждый, кто понимает хотя бы что-то в технике, понимает, что новый материал - это новые технологии. Первая из перспективных технологий по упоминанию, это 3D печать, решающая множество проблем: сокращение веса заготовок деталей и снижение стоимости механической обработки. Первой компанией, которая стала использовать технологию 3D печати в авиастроении, стала GE Aviation. Промышленный 3D принтер позволил инженерам компании использовать для изготовления одной детали комбинацию сплавов, что существенно улучшило ее физико-технические характеристики. С применяемым ранее литьем этого добиться было невозможно.
Искусственный интеллект
Куда же без него? Нынче без него никуда. Но, конечно, в авиации используются не такие генеративные модели, как ChatGPT, в данной сфере необходима по большей степени обработка данных - поскольку авиация генерирует огромное количество данных, анализ которых позволяет прогнозировать неисправности и предупреждать возможные проблемы. Скорее всего именно в этом направлении будет применяться "авиационный ИИ".
Итог
Хотя мы и определили в заголовке порог в 15 лет, именно в этот период ничего существенного для авиации не изменится - сразу по истечении этого срока произойдут существенные изменения. По крайней мере сейчас видится именно так. Насколько будут востребованы электрические и гибридные двигатели летающих машин? Настолько, насколько они будут эффективны в той экономике, которая сформируется после нынешнего периода турбулентности. Но облик самолётов, скорее всего, изменится именно в пользу больших, кажущихся нам сегодня неуклюжими, фюзеляжей и странных на наш взгляд контуров плоскостей. Такие самолёты должны стать более экономичными и удобными. Но действительно ли они будут такими или реальность, как это часто бывает, внесёт свои коррективы? Поживём - увидим.
Источники
- МИРОВАЯ АВИАЦИЯ В БЛИЖАЙЩИЕ 15 ЛЕТ Иванова К.А., Гундарева А.В.
- ТРНЕДЫ РАЗВИТИЯ АВИАЦИОННОЙ ИНДУСТРИИ: МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ Соловьев Р.И., Балькаев Д.А.
- ГЛОБАЛЬНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ АВИАЦИОННОЙ ИНДУСТРИИ Тимерханов Т.Э.
