Moderne siviele vliegtuie wat bedoel is vir kommersiële lugrederye, moet nie net hoë prestasiekenmerke toon nie, maar moet ook onderskei word deur lae bedryfskoste. By die maak van nuwe monsters van sulke toerusting word die behoefte om alle basiese koste te verminder in ag geneem, en nuwe opsies vir die vermindering van die onderhoudskoste en vlugte kom voortdurend na vore. 'N Interessante weergawe van die voering, wat spesiale doeltreffendheid kan toon, is vanjaar deur NASA en DLR -organisasies voorgestel. 'N Beloftevolle konsepprojek word eRay genoem.
Die Amerikaanse National Aeronautics and Space Administration (NASA) en die Duitse Sentrum vir Lugvaart en Ruimte (DLR) lewer aansienlike bydraes tot die ontwikkeling van lugvaart in alle groot kategorieë, insluitend kommersiële lugvaart, wat verantwoordelik is vir die vervoer van mense en goedere. Die spesialiste van hierdie organisasies soek voortdurend na nuwe idees, kom met nuwe voorstelle en toets dit. In die somer van hierdie jaar het die twee organisasies die konsep voorgestel van 'n belowende vliegtuig wat hoë prestasie -eienskappe kan toon met verhoogde ekonomiese aanwysers.
Die nuwe projek met die voorlopige titel eRay word uitgewerk met 'n reserwe vir die toekoms. By die formulering van die vereistes daarvoor is vooruitskattings oor die ontwikkeling van kommersiële lugvaart tot 2045 in ag geneem. Huidige voorspellings toon dat passasiers- en vragverkeer teen hierdie tyd aansienlik sal groei in ontwikkelde en ontwikkelende lande. In hierdie verband sal die ontwikkeling van die vliegveldnetwerk en die oplossing van verskeie organisatoriese kwessies nodig wees. Daarbenewens sal nuwe lugvaarttegnologie met kenmerkende vermoëns nodig wees om vervoer te ondersteun. Wat sy eienskappe betref, moet dit die bestaande monsters oortref.
NASA en DLR meen die kommersiële vliegtuie van die toekoms behoort 60% meer ekonomies te wees as huidige. Dit moet op klein vliegvelde kan werk, sowel as 'n verminderde geraas en gemak van gebruik. In hul navorsing en verslag daaroor gebruik die skrywers van die nuwe projek die bestaande produksievliegtuig Airbus A321-200 as 'n soort verwysing. 'N belowende eRay was veronderstel om soortgelyke parameters van kapasiteit en drakrag te hê, maar terselfdertyd voordele op alle ander gebiede.
Die eRay-konsep is nog nie bedoel vir 'n volwaardige ontwerp met die daaropvolgende produksie en werking van toerusting nie. In hierdie verband kon die spesialiste van wetenskaplike organisasies hulself nie beperk nie en die mees gewaagde idees gebruik wat nog nie gereed is vir implementering in die praktyk nie. Dit was die gebruik van sulke oplossings wat dit moontlik gemaak het om die toegewysde take op te los en 'n nuwe weergawe van die vliegtuie van die toekoms te skep.
Volgens die mees optimistiese voorspellings sal die eRay -vliegtuig 30% ligter wees as die A321 -produksie. Die doeltreffendheid van die kragsentrale word met 48%verhoog. Die algehele energie -doeltreffendheid van die bord styg met 64%. Daar moet op gelet word dat om sulke resultate te verkry, wetenskaplikes en ontwerpers nie net nuwe idees moes bekendstel nie, maar ook hul gewone oplossings moes laat vaar. As gevolg hiervan verskil die voorgestelde voering aansienlik van moderne verteenwoordigers van sy klas.
Die eRay-projek stel die konstruksie voor van 'n kantelbare laagvlerkvliegtuig met 'n gevee vleuel.'N Stert -eenheid word voorsien, insluitend slegs 'n stabilisator met 'n groot dwars V. Daar is geen kiel nie. Weens die behoefte om doeltreffendheid te verbeter, is die probleem op 'n oorspronklike manier opgelos. Die individuele eenhede is in verskillende dele van die vleuel geplaas, sowel as in die stert van die romp.
Die romp van die vliegtuig lyk in die algemeen soos die eenhede van bestaande masjiene. Die konstruksie van 'n metaalmetaalstruktuur met 'n hoë rek met aërodinamiese vorm word voorgestel. Die boogdeel word gegee onder die kajuit en tegniese kamers, waaragter 'n groot salon met passasiersitplekke is. Onder die passasiersruimte word 'n volume vrag voorsien - eerstens vir bagasie. Die stertgedeelte moet een van die kragstasie -enjins huisves.
Daar word voorgestel om gevee vliegtuie met die romp aan te dok. Die vleuel kry 'n optimale profiel, en op die grootste deel van die oppervlak is daar geen elemente wat die vloei kan versteur nie. Aan die voor- en agterkante van die vleuel word meganisering van die tradisionele tipe voorsien. Aan die einde het die ontwerpers 'n paar bypass-turbojet-enjins met die nodige toerusting geplaas.
In plaas van die tradisionele empennage, gebruik die eRay -projek 'n ongewone stelsel. Aan die agterkant van die romp is 'n koniese ringvormige kanaal geïnstalleer vir die stootskroef van die kragstasie. Aan die kante van hierdie kanaal het die ontwerpers twee stabilisatorvliegtuie geplaas met 'n beduidende dwars V. Daar is geen kiel nie. Gierbeheer moet uitgevoer word deur die stoot van die vleuelmotors of deur middel van vleuelmeganisasie te verander.
Volgens NASA- en DLR-berekeninge kan driekwart van die toename in energie-doeltreffendheid slegs deur aerodinamika bereik word. 13% van die algehele toename in doeltreffendheid word byvoorbeeld verskaf deur laminaire vloei rondom die romp. Om die vlerkspan tot 45 m te bring, gee 'n toename van nog 6%. Om die kiel te laat vaar, verkort die oppervlak van die vliegtuigraamwerk, wat lugweerstand verminder.
Die taak om die 'ekstra' vermorsing van energie te verminder, word egter nie net deur aerodinamika opgelos nie. Die moontlikheid om die syruite van die passasiersruimte te verwyder, is dus oorweeg. In hierdie geval word die ontwerp van die romp aansienlik vereenvoudig, wat lei tot die ligter gewig en 'n ooreenstemmende vermindering van die vereistes vir enjins. So 'n innovasie word egter nie as verpligtend beskou nie, aangesien passasiers dit miskien nie sal geniet nie. Dit is onwaarskynlik dat 'n vervoerder energie -doeltreffendheid wil behaal, maar sonder kliënte moet wees.
Die eRay -projek beoog om die vliegtuig toe te rus met 'n hibriede kragstasie. Die vleuel moet toegerus wees met turbo -enjins wat gasse opwek, asook 'n paar elektriese kragopwekkers aandryf. Elektrisiteit deur die nodige omsetters moet aan die batterye sowel as aan die stertmotor verskaf word. Die grootste voordeel van so 'n kragstasie is die vermoë om die algemene stuwingsparameters buigsaam te verander om die optimale brandstofverbruik te kry wat ooreenstem met die huidige vlugstelsel.
NASA en DLR beskou 'n paar bypass -turbojets as die basis vir die kragsentrale vir eRay. Daar word voorgestel dat produkte met voldoende prestasie en verminderde afmetings in die vlerkpunte geplaas word. Binne die raamwerk van die projek is die toepassing van enjins met 'n stelsel van warmtewisselaars wat die inkomende atmosferiese lug verhit as gevolg van gasse agter die turbine bestudeer. In sommige modusse kan u die brandstofverbruik met 20%verminder.
Kenners van die twee organisasies het bestaande elektriese toestelle van die vereiste tipes hersien en sekere gevolgtrekkings gemaak. Dit het geblyk dat die bestaande kragopwekkers, batterye en motors dit moontlik maak om 'n kragsentrale vir eRay te bou, maar die eienskappe daarvan is ver van wenslik. Om optimale parameters te verkry, is nuwe tegnologieë en oplossings nodig. In die besonder word die moontlikheid oorweeg om die effek van supergeleiding te gebruik, wat die parameters van 'n elektriese motor kan beïnvloed.
Die bestaande bergingsbatterye laat ook nie 'n vliegtuig met die gewenste parameters toe nie. Tegnologieë van 2010 -vlak bied 'n energiedigtheid van ongeveer 335 W * h / kg. Teen 2040 sal hierdie parameter na verwagting tot 2500 W * h / kg groei. Op kort termyn moet u egter staatmaak op batterye met 'n meer beskeie eienskap van ongeveer 1500 W * h / kg. Volgens berekeninge sal die gekombineerde kragstasie met elektriese en turbojet-enjins 'n vliegduur van minstens 6-7 uur en 'n reikafstand van meer as 6 000 km bied.
Die verslag oor die eRay -konsepprojek bied interessante syfers wat die potensiaal van so 'n tegniek toon. Die ontwerpers het die belangrikste prestasie -aanwysers van verskillende toerusting bereken terwyl hulle dieselfde probleem opgelos het. Die A321 -vliegtuig, wat 'n "verwysingsvlug" op 'n reikafstand van 4 200 km verrig, behoort 'n totaal van net minder as 84,5 MW energie te verbruik. Om dit te kan doen, benodig hy 15881 kg brandstof. Die vliegtuig bestee 2,36 liter brandstof om een passasier per 100 km te vervoer. Vir die belowende eRay -vliegtuie, volgens berekeninge, bereik die totale energieverbruik 39,57 MW - dit is 5782 kg brandstof. Om 'n passasier per 100 km te vervoer, benodig u slegs 0,82 liter brandstof. Onder die gegewe omstandighede blyk die belowende masjien dus 65,3% meer doeltreffend te wees as die reeksmodel.
Een van die maniere om die energie -doeltreffendheid te verbeter, is om die ruimte in die passasiersruimte verstandig te gebruik. NASA en DLR bied drie opsies vir die kajuit met verskillende kapasiteite. Eerstens kyk ons na die kajuit van die ekonomiese klas, wat op die basis van die A321 -kajuit geskep is. In hierdie geval word die sitplekke in rye van 3 + 3 met 'n sentrale gang geïnstalleer. In hierdie konfigurasie vervoer die vliegtuig 200 mense. In die Premium Economy -konfigurasie word die sitplekvermoë verhoog tot 222 passasiers, waarvoor verskillende sitplekke gebruik word en die verspreiding van beskikbare volumes geoptimaliseer is. 'N Variant met salonne van drie klasse is ook uitgewerk. Die sakeklas het 8 sitplekke, terwyl 'economy' en 'economy-slim' onderskeidelik 87 en 105 passasiers akkommodeer.
In die voorgestelde vorm het die eRay -vliegtuig 'n lengte van 43, 7 m. Die vlerkspan is 38 m in die basiese opset of 45 m in die gevorderde, wat 'n toename in energie -doeltreffendheid bied. Die gewig van die leë vliegtuig word bepaal op 36,5 ton. Die maksimum opstyggewig is 67 ton. Die vrag is ongeveer 25 ton, insluitend 21 ton passasiers en 4 ton bagasie. Vliegprestasie hang af van die elemente van die kragsentrale wat gebruik word. Oor die algemeen moet hulle op die vlak van bestaande modelle van kommersiële lugvaart wees.
***
Die eRay -konsep, wat vanjaar deur toonaangewende navorsingsorganisasies in die Verenigde State en Duitsland onthul is, is in werklikheid nog 'n poging om maniere te vind om passasiersvaart verder te ontwikkel. Soos tereg opgemerk in die projekverslag, sal daar in die toekoms nuwe vereistes vir kommersiële lugvaart wees, en draers benodig nuwe modelle van toerusting met spesiale vermoëns. Die soeke na oplossings vir hierdie probleem stop nie, en die eRay -projek bied weereens oorspronklike idees van die een of ander aard.
In die NASA- en DLR -projek was die hoofdoelwitte om energie -doeltreffendheid te verhoog en aerodinamika te verbeter, wat die algehele doeltreffendheid van die vliegtuig positief kan beïnvloed. Om sulke eienskappe te verkry, word 'n spesiale ontwerp van die vliegtuigraamwerk voorgestel, wat goed bemeesterde en nuwe oplossings kombineer, sowel as 'n ongewone hibriede kragstasie gebaseer op verskillende komponente. Berekeninge toon aan dat die optimale verbruik van brandstofenergie in kombinasie met verbeterde aerodinamika die vlug en die ekonomiese prestasie van die toerusting moet verhoog.
Tot dusver bly al hierdie resultate "op papier". Die eRay liner -konsep het, net soos ander ontwikkelings in sy soort, 'n ernstige gebrek, en die skrywers daarvan is deeglik bewus. Op die oomblik en in die nabye toekoms sal ontwerpers nie al die voordele van die voorgestelde konsep kan besef nie. Die bereiking van die doelwitte word belemmer deur die gebrek aan nodige tegnologie. Die idee van 'n turbojet -enjin met warmtewisselaars en kraglewering na 'n kragopwekker benodig dus verdere uitwerking en praktiese toetse. Batterye met die gewenste eienskappe is nog nie beskikbaar nie, en die kenmerkende aërodinamiese voorkoms van die vliegtuig moet sy vermoëns bevestig tydens verskillende studies.
Die ontwikkeling van die tegnologie wat nodig is om 'n regte eRay-vliegtuig te bou, is duur en tydrowend. Die skrywers van die projek is deeglik bewus hiervan, en daarom oorweeg hulle 'n belowende vliegtuig in die konteks van lugvaartontwikkeling in die volgende dekades - tot 2040-45. Hulle glo dat die wetenskap teen hierdie tyd die nodige komponente sal skep en al die nodige navorsing sal doen, wat die implementering van nuwe konsepte moontlik maak: eRay of ander projekte.
Die NASA / DLR eRay -konsepprojek - as gevolg van sy spesifieke doel - kan nie as 'n sukses of 'n mislukking beskou word nie. Die doel daarvan was om die paaie vir die ontwikkeling van burgerlike kommersiële lugvaart te bepaal en die optimale ontwerp te vind wat aan die vereistes van die toekoms voldoen. Wetenskaplikes en ingenieurs van die twee lande het die huidige vraag noukeurig bestudeer en hul eie weergawe van die antwoord aangebied. Dit is heel moontlik dat vliegtuie soortgelyk aan die huidige eRay aan die einde van die dertigerjare eintlik sal opstyg. Die ontwikkeling van lugvaart kan egter op ander maniere verloop, en daarom sal toekomstige vliegtuie ooreenkomste hê met ander konsepte van ons tyd.
