АНАЛИЗИТЕХНОЛОГИИ

Бъдещето на авиацията

Развитието на пътническите самолети може да бъде обвързано до голяма степен с това на автомобилите

Темата накратко

  • - Хибридните самолети са първата крачка в прехода към изцяло електрически
  • - Пътническите дрони, скоро ще навлязат в градските и междуградски пътувания
  • - Изцяло автономните полети ще са възможни, но зависят от регулациите
  • - Споделените превози са с предимство пред индивидуалните
Пътническата авиация и автомобилната индустрия си приличат по много показатели. Освен, че това са най-популярните методи за пътуване, те все повече използват сходни технологии. Все повече модели коли се тестват във въздушни тунели, за да се оцени колко аеродинамичен и оптимален е техният дизайн. Автомобилната индустрия използва все по-леки конструкции, като алуминий и материали от въглеродни нишки, за да намели масата на своите автомобили. Тези неща допреди няколко десетилетия бяха запазена марка на авиоконцерните. Подобна е ситуацията с използването на компютърни симулации и 3D проектиране, добавена и виртуална реалност (AR и VR) при разработването на новите модели.

Двете индустрии имат и друга голяма допирна точка – в основата си като концепция те остават непроменени през последния повече от половин век. Сега, те са изправени пред почти пълна трансформация, заради развитието на дигиталните технологии, интернет и мобилната свързаност, напредъка в изкуствения интелект (AI), споделено ползване, софтуерна платформеност и електрическите технологии. Нетипични за индустрията компании, като Tesla, Uber и Google в момента движат иновациите в тази посока.

Какво общо имат тези компании и технологии с авиацията? Оказва се, че доста. До голяма степен, те ще са в основната посока, към която ще се развива бъдещето на пътническите полети. Или поне така в момента мислят основните играчи в авиоиндустрията, като Boeing и Airbus. Макар да е странно, точно тези компании да говорят за електрически и хибридни самолети, споделен авиационен превоз, безпилотни пътнически летателни апарати, умни двигатели и други. Но го правят и с увереността, че това е бъдещето на авиацията.

Download-ZA10-in-clouds-cropped

Проблемите на е-самолетите

Тенденцията от автомобилите за електрическо задвижване скоро ще се пренесе при самолетите. Да, правилно сте прочели. Но това няма да стане веднага, като първите стъпки ще е в разработването на модели с хибридно задвижване.

Специализирани летателни превозни средства, които са задвижвани изцяло от електричество има още от 70-те години на миналия век. Още от зората на авиацията е имало експерименти със самолети, които са захранвани чрез електрически кабели. Специално конструирани модели, като Solar Impulse 2 успяват дори да обиколят Земята, задвижвани единствено от слънчева енергия преди няколко години. Масово в момента, малки безпилотни летателни апарати (дрони или UAV) използват електрическо задвижване. Но техния радиус на действие е само няколко километра. Така, че ако ползваме аналогията с автомобилната индустрия, може да кажем, че основите са положени.

Но гражданските самолети са малко по-сложни за разработване отколкото колите. Освен това на тях са им необходими модели, които могат да прелитат по стотици и дори хиляди километри. Основното предизвикателство наистина са батериите. Те заемат значителна част от масата на съвременните електромобили и все още като пробег са около 50% или 75% спрямо тези с двигатели с вътрешно горене. В същото време, в самолетите всеки грам има значение, за да се постигне максимална ефективност между пробег и изразходено гориво.

Поради тази причина, всички изцяло електрически пътнически авиолайнери в момента са с доста ограничени възможности по почти всички показатели – размер, полезен товар, обсег, скорост и височина на полета.

Бъдещето на хибридите

Airbus E-fan X 2

Създаването на достатъчно практичен електромобил се оказа голямо предизвикателство за автоиндустрията, то разработването на изцяло електрически самолет е още по-тежка задача. Затова, авиоконцерните започват по добре отъпканата пътека на хибридите.


Dirk Hoke„В момента електрическите самолети са ограничени изцяло от качеството на батериите, но вярваме, че чрез хибридните модели, като преходна технология, в дългосрочен план ще може постепенно да преминем към такива“Дърк Хоке, Airbus


„Трябва да преодолеем бремето с горенето на фосилни горива и да се стремим към свят, в който полетите са електрически“, обяви Дърк Хоке, главният изпълнителен директор на Airbus, по време на конференцията Webit 2019 в София. „В момента това е ограничена изцяло от качеството на батериите, но вярваме, че чрез хибридните самолети, като преходна технология, в дългосрочен план ще може да постигнем изцяло електрически модели“.

Airbus, заедно с Rolls-Royce и Siemens разработват проекта E-Fan X. Това е пътнически самолет, базиран на BAe-146, но един от четирите му реактивни двигатели е заменен с електрически такъв. Той трябва да послужи като технологичен демонстратор на възможностите на хибридните модели, които постепенно да превземат небесата. Първият полет на E-Fan X е планиран за 2020 г., като Airbus дори планира да замени и втори двигател с електрически.

Той много добре илюстрира какъв е проблема с батериите. За нормалната работа и запазване на пълните функционалности на един от четирите двигателя са необходими батерии с обща маса от два тона, които са разположени в багажното отделение.

Download-ZA10-over-mountains

Airbus не са единствените, които разработват хибридни самолети. Zunum Aero обяви плановете си за собствен малък хибриден модел, който да е насочен към регионални полети. Това става през 2013 г. или няколко години преди да бъде представен проекта E-Fan X. Не е учудващо, че Zunum Aero е подкрепена от Boeing и JetBlue. Американският авиогигант за момента не е разкрил плановете си за самостоятелен хибриден проект, като явно разчита на стартъпа да го развие.

Самолетът на Zunum Aero има по-нетрадиционен дизайн от този на Airbus. Вместо реактивни вентилаторни двигатели, характерни за повечето граждански авиолайнери, той разчита на канален въздушен винт. Това е специален тип витлов двигател, който се използва за задвижването на дирижабли, кораби на въздушна възглавница и дори малки дрони. Zunum Aero притежава батерия, която дава част от електричеството необходимо за полета, но разчита и на дизелов генератор, който да захрани въздушния винт за останалата.

Отвъд тези два проекта има още редица, които се появиха през последните две-три години. Повечето от тях, обаче се намират още в много ранен стадии на разработка. Сред тях са британския нискотарифен превозвач EasyJet, израелската Israel Aerospace Industries и австралийската MagniX.

Последната представлява малко повече интерес, защото използва сходна идея, като Airbus. Тя базира своята разработка на готов самолет – малкият едномоторен витлов Cessna 208 Caravan, чийто традиционен мотор ще бъде заменен с електрически. Очаква се прототипът да направи своят първи полет до края на 2019 г.

Нашествието на пътническите дрони

CityAirbus-3

В зората на XX век, хората са си представяли, че през 2000 г. и отвъд, основното превозно средство ще бъдат летящите коли. Те ще са, както персонални, така и могат да се използват като таксита или доставка на пощата. Сто и двадесет години по-късно, ние продължаваме да сме жертва на задръстванията в големите градове, породени от стотици хиляди автомобили. След редица неуспешни опити, концепцията за летящите таксита се завръща на дневен ред. Донякъде повлияна от развитието на технологиите, както и от засилващата се нужда да се облекчи трафика, а в същото време да се намали времето за пътуване.

Разработчиците в момента поглеждат към основно две идеи. Първата е в създаването на пътнически дрони – безпилотни летателни апарати със задвижване сходно на малките им дистанционно управляеми събратя. Втората е в създаването на летящи коли.

Пътническите дрони се радват на засилен интерес и са по-вероятната концепция, която може да се реализира през следващите години. Това е категорията, в която доста силно инвестират някои от основните играчи, като Airbus, Boeing, Bell и Uber.

PAV_Carousel_100x563_3b

2019 г. може да се окаже основополагаща за пътническите дрони. През януари Boeing и техния прототип за автономен безпилотник, разработен от филиала Aurora Flight Sciences направи първия си успешен тестов полет. Летателният апарат PAV е задвижван изцяло от електрически двигатели и може да излита и каца вертикално. Разполага с едно витло за хоризонтален полет и още осем за зависване.

PAV е дълъг малко над 9 метра и е около 8 метра широк, основно заради малките витла разположени на две хоризонтални релси отстрани на кабината. Машината може да прелети до 80 км., което е повече от достатъчно за градска среда и да покрие районите около големите населени места. Тестовете са осъществени с пилот, но идеята е в един момент да бъде напълно автономна. Boeing и Aurora планират да направят версии за двама или четирима пасажера, както и товарен вариант.

CityAirbus-1

Airbus е по петите им, като през март 2019 г. представи прототипа на своя пътнически дрон CityAirbus. За разлика от PAV, той разчита на по-традиционен за малките безпилотници дизайн. Разполага с четири двойки електрически витла, изградени по технологията на каналния въздушен винт. CityAirbus може да превозва до четирима души и един пилот. Европейският концерн активно го изпитва, като дори осъществи демонстрационен полет с машината преди няколко седмици.


Dirk Hoke„За да се впишем в регулациите, новите модели са с пилоти, но в бъдеще се стремим да постигнем напълно автономни превози“Дърк Хоке, Airbus


„За да може да спазим регулациите, комбинирахме задвижването на дроните и на първо време тя ще може да превозва до четирима души, като ще бъде управлявана от пилот в кабината, за да може да сертифицираме машината за полети“, коментира Дърк Хоке, главният изпълнителен директор на Airbus, по време на конференцията Webit 2019 в София. „В бъдеще се стремим да постигнем напълно автономни превози с нея“.

20190123-CityAirbus-infographic

Абсолютно идентична е концепцията на Bell и тяхното Air Taxi. То може да превозва до четирима души, има дизайн и задвижване вдъхновено от дроните. Ще може да излита и каца вертикално. Bell изостава по отношение на тестването на модела. Въпреки, че представи машината по време на изложението CES в Лас Вегас през януари, компанията се очаква да започне изпитателни полети с нея чак през 2023 г.

Volocopter
Volocopter

Втората категория на персонални летящи коли има няколко представителя. С няколко крачки по-близо от Bell се намира Lilium – британски стартъп, който преди седмица направи първия си полет на своя персонален самолет. Той има уникален дизайн, като разполага с 36 малки електрически витлови двигателя. Може да излита вертикално, превозва до петима души с пилота и има обсег около 300 км. Други представители в персоналното въздушно придвижване са: разработвания в Дубай Ehang 184 и германския Volocopter.

Споделени полети

Vahana aero

Пътническите дрони, които да могат да превозват група от пасажери, са по-популярни и напреднали като технология, поради няколко причини. Авиогигантите Boeing, Airbus и Bell концентрират своите усилия повече в тази категория. От друга страна, развитието на персонална летяща кола като бизнес модел е доста по-трудно. Пътуването заедно на група хора, може да разпредели разходите много по-лесно и да се създаде възможност за споделени полети.

Така, пътническите дрони с повече пасажери ще могат да се предлагат като услуга, подобна на градския транспорт, но малко по-скъпа. Летящите коли ще са скъпи и ще могат да се ползват само от един човек или семейство, при това доста платежоспособно.

Това не означава, че не се разработват, например Дърк Хоке от Airbus показа Vahana – тестовия модел на европейския концерн за индивидуални летящи превози. Миниатюрният самолет излита вертикално и е задвижван от 8 роторни перки. Визията на Airbus за бизнес модел е доста сходна с пътническите дрони – да бъде услуга за споделено пътуване. Двата модела се разработват с цел да се задоволят повече потребителски нужди, както и да се види кой вариант за монетизация е по-устойчив.

Има и други проблеми, пред които са изправени разработчиците. Те са регулаторни и инфраструктурни. Създаването на площадки за излитане и кацане на персонални летателни средства ще коства много повече време, пари и място, спрямо тези за споделени полети. Последният проблем е регулаторният, тъй като тепърва властите по света изследват възможността подобни летателни апарати да се използва в големите населени места или за междуградски транспорт. Законовата рамка или липсва, или е недостатъчна. Както е видно, именно заради сертифицирането, дроните на Boeing и Airbus ще бъдат управлявани от пилот на първо време, а едва впоследствие ще могат да станат напълно автономни.

Хардуер срещу софтуер

A350-900_Cathay_Pacific_details_engine

Авиационната индустрия подобно на автомобилната преминава през абсолютно същата трансформация. Тя е все по-голямото значение на софтуера спрямо хардуера. Двете се ориентират към разработване на новите модели в дигитална среда, със засилено ползване на виртуална и добавена реалности (VR и AR), 3D принтиране, много повече сензорна информация.


Dirk Hoke„Работим по създаването на умни двигатели, които сами обявяват кога трябва да се обслужат или коя част от тях е дефектна“Дърк Хоке, Airbus


На Webit, Дърк Хоке спомена за разработването на умни двигатели, които сами дават сигнал, кога и какво трябва да се обслужва или поправя. Той допълни, че в момента в един самолет Airbus A350 има над 250 хил. сензора. Всички данни се използват от авиокомпаниите за оптимизация не само на обслужването, но и на самите полети.

A350

Виртуалната реалност ще бъде използвана не само за инженерни цели, като се експериментира с нови средства за забавление на пътниците, особено при по-дългите полети.

Освен това освен инженери, все повече в авиационната индустрия ще са необходими специалисти по изкуствен интелект, блокчейн и редица други иновативни технологии.

През следващите години ще станем свидетели на истинска трансформация на гражданската авиация. Която ще се опита да се превърне не само в по-удобен начин за транспорт, по-достъпен, по-масов и по-екологичен. Такива са обещанията и изгледите на теория. Практиката винаги е по-трудна за осъществяване. Но кой не е мечтал за собствена летяща кола?

Тагове

Свързани статии

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button