По-зелените самолети на бъдещето… или просто красиви идеи?

От месеци Airbus тества един доста странно изглеждащ малък самолет
(снимка: Airbus)

Някои казват, че ще са електрически. Други настояват, че ще са водородни. Новото поколение самолети би трябвало да подобрят ефективността на досегашните и да повишат безопасността. Да се надяваме, че ще има и кой да се вози в тях.

На тайно място, далеч от хорски погледи, Airbus от месеци тества един доста странно изглеждащ самолет. С ширина едва 3 метра той е странно малък, но може да се окаже началото на нещо много голямо в авиационната индустрия. Прилича на летящ клин. Наричат го още „смесено крило”.

Смесеното крило

Airbus е кръстила дистанционно управлявания самолет Маверик (Maveric). Фирмата казва, че в момента само проучва как работи конфигурацията. Но добавя още, че подобен дизайн има „голям потенциал”. Един ден той може да бъде мащабиран до размера на реален пътнически самолет.

При традиционните самолети фюзелажът е „мъртво тегло” и затова се нуждае от големи крила, за да може да се вдигне и задържи в небето. При смесеното крило обаче целият корпус на конструкцията осигурява подемна сила. Така моделът може да бъде по-лек и по-малък от сегашен самолет, носейки същия полезен товар.

Маверик е една от няколкото инициативи на Airbus в тази посока. Има и много други авиокосмически компании, които изпитват различни нови модели с надежда да постигнат голямата цел на индустрията – да намали наполовина емисиите от въздушния транспорт до 2050 г. в сравнение с нивата от 2005 г.

„Това е наистина голямо предизвикателство. Има голямо очакване от страна на обществото. Смятаме, че е наш дълг да намерим отговорите”, казва Сандра Бур-Шефер, главен изпълнителен директор на Airbus UpNext, който оценява новите технологии за европейския космически гигант. „Ние вярваме, че трябва да се заемем с една наистина… пробивна технология”, допълва тя, цитирана от BBC.

Летящото „V”

Не по-малко радикална идея се изследва в Технологичния университет в Делфт в Нидерландия. Учените там работят по проект, известен като Flying-V („Летящото V”). Това е нова концепция за самолет за дълги разстояния, за който те твърдят, че би бил с до 20% по-ефективен от модерен самолет с най-съвременна техника като Airbus A350.

Подобно на Маверик, този проект изоставя идеята за конвенционален фюзелаж. Но в случая формата е по-скоро като връх на стрела. Състои се от две крила, простиращи се зад пилотската кабина, под формата на буква „V”. Пътниците и товарът следва да бъдат поместени в самите крила.

„Летящото V” е нова концепция за самолет за дълги разстояния
(снимка: Tudelft)

Дизайнерите смятат, че този модел би бил по-евтин за изграждане в сравнение със „смесеното крило”, защото двете рамена могат да бъдат „включени” в останалата част на фюзелажа. Така самолетът може да бъде построен на части, а не наведнъж.

„Смятаме, че можем да поддържаме производствените разходи сравнително ниски в сравнение с концепциите, които биха имали уникални компоненти”, казва Рулоф Вос, ръководител на проекта за Flying-V и асистент в Технологичния университет в Делфт.

Първоначално проектът бил идея на завършил студент и част от дипломната му работа. По-късно обаче в разработката се намесват и холандската авиокомпания KLM и производителят Airbus. Умален прототипен модел се вдига за първи път в небето през юли 2020 г. – от авиобаза в Германия.

Полетът на тестовия модел – безпилотен самолет, захранван от батерии, с размах на крилата от 3 метра – се счита за успешен. Изследователите казват, че машината се е представила добре, въпреки че е страдала от известно „аеродинамично сътресение”. То е затруднило задържането на крилата на едно ниво и в крайна сметка е довело до „донякъде грубо кацане”, повредило предното колело.

Понастоящем данните от тестовете се анализират и включват в симулатор на полетни тестове. KLM казва, че ще продължи да подкрепя изследванията на Flying-V.

Привлекателността на по-ефективните самолети е очевидна за индустрия, в която контролът на разходите е жизненоважен за рентабилността и която е под силен натиск да намали въздействието си върху околната среда. Реално базовият дизайн на пътническите самолети е непроменен от десетилетия.

Технически предизвикателства

Има и други практически въпроси, които трябва да се разгледат – някои от които експертът по авионика Стив Райт от Университета на Западна Англия описва като „прът в колелата”. Сред тях, например, е въпросът как пътниците ще се качват в или напускат самолета. При смесеното крило, например, широката централна секция може да направи процеса на качване много дълъг – ще отнема повече време. Пътниците биха били далеч от аварийните изходи при спешен случай, а това не е приемливо.

Следва и въпросът за комфорта на пътуващите. Онези, които седят близо до страничните части на самолета – и на практика са близо до ръба на „крилото” – ще усещат много по-голямо движение, когато самолетът се накланя наляво или надясно при завиване. В същото време и кацането трябва да е под по-остри ъгли от обичайното за сегашните самолети.

Самият процес на производство също е предизвикателство. Airbus, например, прави различните части и компоненти на съществуващите самолети в различни локации из цяла Европа, преди да ги събере за окончателно сглобяване в заводите си в Хамбург и Тулуза. Това е изпитана верига за доставки, използваща специфичен опит от всеки регион.

„Тази добре смазана производствена машина… със сигурност ще бъде напрегната и ще трябва да бъде преработена”, казва г-н Райт. Airbus настоява, че подобни въпроси вече са в процес на разглеждане и ще бъдат обмислени като част от процеса на проектиране.

Транс-звуково крило с ферми

Съперникът Boeing пък от години изучава концепция, която е по-малко радикална на вид, но все пак е голямо отклонение от типа самолети, които познаваме момента: нарича го „транс-звуково крило с ферми”. Самолетите от този тип биха изглеждали относително конвенционално, с централен фюзелаж. Но самото крило ще е много по-дълго и по-тънко. То ще е укрепено чрез ферми, наклонени нагоре под фюзелажа. Крилото ще се сгъва, за да улеснява достъпа до конвенционалните летищни портали.

Boeing казва, че новият дизайн ще изисква 9% по-малко гориво от конвенционалния дизайн.

Ново поколение гориво

Но настоящите изследвания не са фокусирани само върху аеродинамиката. На дневен ред е и въпросът с каква енергия се задвижват бъдещите самолети.

За полети с малък обсег, с ограничен брой пътници, батерията може да бъде жизнеспособно решение. За по-дълги разстояния обаче акумулаторите – поне за момента – са непрактични. Те са твърде тежки и не носят достатъчно енергия, за да осигурят продължителен полет на съответното тегло. Индустрията проучва други възможности, като хибридизация – при която част от тягата, необходима за полет, се осигурява от електрическа енергия.

Интериорът на Maveric е футуристичен
(снимка: Airbus)

Един от големите изследователски проекти беше E-Fan X на Airbus – партньорство между Airbus, Rolls-Royce и Siemens. Той включваше монтиране на единичен 2MW (2700 к.с.) електродвигател, задвижван от вграден генератор, в четиримоторен самолет BAe 146 за изпитване. Ала експериментът беше отменен миналата година – преди системата да може да бъде тествана в полет – тъй като ефектите от Covid накараха Airbus да преразгледа приоритетите си.

Тези приоритети сега включват изследване на задвижването с водород. Airbus даже се ангажира да построи първия в света самолет с нулеви емисии до 2035 г. Плановете на производителя разчитат на създаване на хибридни системи, използващи газови турбинни двигатели, работещи с водород, както и водородни горивни клетки, за генериране на електрическа енергия.

През септември Airbus представи три концептуални дизайна на самолети, задвижвани с водород. Водородното гориво може дори да се комбинира с някои от новите, радикални дизайни на самолети.

Но тук има значителен проблем за преодоляване. Засега по-голямата част от водорода се добива чрез преработката на метан – изкопаемо гориво. Това е енергоемък процес, който генерира значителни количества въглероден диоксид. За да бъдат наистина нулевоемисийни, самолетите ще трябва да се захранват с водород, произведен по много по-екологичен начин – и ще са необходими големи количества.

Но според Глен Льевелин, вицепрезидент на Airbus за самолетите с нулеви емисии, самото общество в крайна сметка ще предостави решението. „През следващото десетилетие, за да може обществото като цяло да изпълни Парижкото споразумение, да изпълни нашите климатични цели, ще трябва да преминем към зеления водород”, категоричен е той.