Подстегиваемые растущим мировым спросом на авиаперевозки, выбросы от авиации растут быстрее, чем от железнодорожных, автомобильных или судоходных перевозок в последние десятилетия. Решения, которые могут обратить эту тенденцию вспять, появляются медленно: устойчивое авиационное топливо, которое может сократить выбросы на рейсе на 80% при правильном производстве и использовании, может составить две трети сокращения выбросов, необходимых для того, чтобы авиация достигла своей цели чистого нуля к 2050 году. Но его не хватает, и в лучшем случае на долю SAF придется всего 0,53% от всего использования реактивного топлива в 2024 году, что очень далеко от уровней, необходимых для оказания влияния.
Пока авиакомпании и регулирующие органы ищут идеи по декарбонизации отрасли, некоторые инженеры предполагают, что для значительной экономии топлива и, следовательно, выбросов требуется совершенно новый тип формы самолета. Это отменяет традиционную конструкцию «труба и крыло», которая была основой коммерческой авиации на протяжении 100 лет, в пользу так называемого «составного крыла», в котором площадь крыла занимает большую часть фюзеляжа и создает самолет с характерным внешним видом.
В 2020 году Airbus создала небольшой дистанционно управляемый демонстратор смешанного крыла, чтобы протестировать конструкцию, которая, по словам компании, может сэкономить до 20% топлива. В 2023 году калифорнийская компания JetZero объявила о планах по созданию самолета с похожей конструкцией, вмещающего более 200 пассажиров, и поставила амбициозную цель ввести его в эксплуатацию к 2030 году.
Теперь к гонке присоединилась базирующаяся в Сан-Диего компания Natilus с Horizon — самолетом со смешанным крылом, который также рассчитан на перевозку около 200 пассажиров, при этом производя вдвое меньше выбросов и потребляя на 30% меньше топлива, чем существующие самолеты Boeing 737 и Airbus A320 — модели, с которыми он стремится конкурировать.
«Рынок узкофюзеляжных самолетов, куда как раз и вписывается Horizon, станет крупнейшим рынком в течение следующих 20 лет, — говорит Алексей Матюшев, генеральный директор и соучредитель Natilus. — С учётом всех проблем, с которыми, как мне кажется, сталкивается отрасль, я думаю, что впервые в истории есть возможность построить самолет, подобный Boeing или Airbus (эквивалент)».
Новый опыт для пассажиров
Компания Natilus, основанная в 2016 году, ранее анонсировала грузовой беспилотный самолёт под названием Kona, который также использует ту же инновационную форму. Матюшев говорит, что конструкция корпуса со смешанным крылом возникла в 1990-х годах у McDonnell Douglas, крупного американского производителя аэрокосмической техники, который объединился с Boeing в 1997 году. Boeing никогда не коммерциализировал самолет со смешанным крылом, но изучал концепцию и создал беспилотный прототип X-48.
По данным Natilus, Kona получила 400 заказов, а полномасштабная модель будет построена и запущена в полёт в течение следующих двух лет. Большая часть технологий затем будет перенесена в Horizon, который будет иметь обычную кабину и экипаж и, по словам Матюшева, поступит в эксплуатацию к 2030 году — чрезвычайно амбициозная цель, поскольку было бы беспрецедентно, если бы совершенно новый самолет прошел путь от проектирования до полной сертификации всего за шесть лет.
«Одной из проблем конструкции корпуса со смешанным крылом является устойчивость и управляемость, — объясняет он. — Я думаю, что именно здесь McDonnell Douglas и Boeing действительно споткнулись — как стабилизировать самолет?»
По его словам, одним из способов достижения стабилизации является использование сложных систем управления полётом — по сути, компьютеров, которые, как отмечает Матюшев, стали причиной проблем с Boeing 737 Max.
Другой вариант — аэродинамика, или конструкция поверхностей самолета, — именно этот путь выбрала компания Natilus и который, по словам Матюшева, отличает её от JetZero.
Новая форма имеет несколько важных преимуществ. «Снижение сопротивления на 30%, но в то же время вы фактически можете снизить вес самолета, чтобы разместить то же количество пассажиров или груза, что очень уникально, — говорит он. — В небольшом самолёте меньшие двигатели, которые потребляют меньше топлива. Поэтому, когда вы объединяете эти два фактора, это начинает создавать снижение (выбросов) на пассажирское место примерно на 50%».
Гораздо больший фюзеляж, который больше не похож на трубу, открывает возможности для различных компоновок на борту. «У нас примерно на 30% больше площади пола, чем в традиционном самолёте, — объясняет Матюшев. — Я думаю, что многие наши клиенты думают о том, как повысить уровень обслуживания пассажиров. Не могли бы вы вернуть зал ожидания? Есть ли в самолете другие пространства, которые можно выделить для длительных перелетов?»
Не всё в Horizon будет совершенно новым; например, самолет будет использовать существующую технологию двигателей, не оставляя места для водородных или электрических вариантов. «В авиации есть расхожая шутка — никогда не ставьте совершенно новый двигатель на совершенно новый самолет. Это слишком рискованно», — говорит Матюшев. По той же причине Horizon спроектирован так, чтобы поместиться везде, где поместятся Boeing 737 или Airbus A320, не требуя никаких изменений в инфраструктуре аэропорта.
Неизведанная территория
По словам Гэри Кричлоу, авиационного аналитика Aviation News Limited, серия сбоев поставок, из-за которых авиакомпании были вынуждены ждать новых самолетов вплоть до 2030-х годов, создала «окно возможностей» для нового участника рынка, который хочет нарушить статус-кво.
«Однако это окно очень узкое, — говорит он. — Ключевым аргументом для операторов является общность в плане квалификации летного состава. Успех 737 Max и A320neo в немалой степени обусловлен их способностью легко интегрироваться в существующие операции 737 и A320 соответственно: летным экипажам требуется совсем немного дополнительной подготовки для перехода».
Однако проблемы с ростом характерны для каждого нового самолета, а с новым, непроверенным производителем и новой, еще не проверенной конструкцией это практически неизбежно. «(Horizon) будет иметь совершенно другой план размещения пассажиров и загрузки груза, и потребует совершенно другого лётного и бортового экипажа. Избежать этой эксплуатационной головной боли и оказать поддержку, когда это произойдет, надежно и в нужном масштабе, вероятно, является самой большой проблемой, с которой столкнется Natilus, убеждая потенциальных клиентов покупать Horizon вместо того, чтобы ждать более традиционной замены 737 Max или A320neo».
Кричлоу также отмечает потенциальные препятствия на пути самолета к сертификации авиационными властями. «Проблемой для любого чистого проекта всегда были огромные первоначальные затраты на его разработку и сертификацию. С точки зрения сертификации обычные самолеты, такие как 737 Max 7 и 10, 777-X, A321neo XLR и COMAC C919, все столкнулись, а в некоторых случаях все еще сталкиваются, со значительными нормативными задержками первоначальных сроков их производителей. С такой необычной конструкцией, как корпус с комбинированным крылом, я бы ожидал, что регулирующие органы будут еще более осторожны».
Матюшев понимает, что Natilus вступает на неизведанную территорию: «Существует много вопросов о том, как построить смешанный корпус в натуральную величину, потому что на данный момент у нас есть только данные испытаний в аэродинамической трубе и масштабные прототипы, но на самом деле никто не построил его в натуральную величину», — говорит он.
Поскольку в настоящее время Natilus работает над полномасштабным прототипом, на некоторые из этих вопросов вскоре могут быть получены ответы.