Злет до літаків майбутнього

Однопрохідний літак наступного покоління Airbus включатиме новітні технології та передову техніку

Сьогодні інженери Airbus активно розробляють інноваційні рішення, які обіцяють революцію в майбутньому авіації. Як саме?

Уявіть собі новий однофюзеляжний літак Airbus із крилами, сконструйованими з передовою аеродинамікою та біомімікою, щоб створити значно більшу підйомну силу, зменшити споживання палива та підвищити ефективність. Його двигуни споживатимуть на 20% менше палива, ніж поточні моделі, що зробить авіаперельоти більш декарбонізованими та економічно ефективними. Щоб ще більше підтримати приріст палива, досягнутий завдяки вдосконаленню двигуна, Airbus передбачає зростаючу роль технологій гібридизації та електрифікації. 

І не забувайте про матеріали: літак буде виготовлено з матеріалів, які легші, але міцніші, завдяки чому літаки будуть довговічнішими та легшими в експлуатації. Крім того, Airbus приймає цілісний підхід до інтеграції нової системної платформи, яка включатиме інтелектуальну автоматизацію не лише всередині літака, але й наземної експлуатації та технічного обслуговування.

Ці інновації змінять спосіб будівництва, експлуатації та обслуговування літаків, готуючи основу для нової ери. Але які деталі майбутніх революційних змін?

Дослідіть можливі форми наших однофюзеляжних літаків нового поколінняЛетить як птах

З перших днів польоту крила літака значно вдосконалилися як у дизайні, так і в функціональності. Перші крила були простими, плоскими та прямими, покладалися на базову аеродинаміку для досягнення підйомної сили та виготовлені з основних матеріалів, таких як дерево. У міру розвитку техніки протягом багатьох років, крила стали більш обтічними та вигнутими, оптимізуючи підйомну силу та зменшуючи опір для кращої продуктивності. 

Порівняно з тим, де вони починалися, сьогоднішні авіаційні крила можуть здатися на піку інновацій. Але Airbus вважає, що є ще багато можливостей для вдосконалення конструкції крил. У 2023 році компанія відкрила Центр розробки технологій Wing на своєму заводі у Філтоні у Великій Британії. Тут розташована науково-технологічна програма Wing of Tomorrow (WoT), яка активно бере участь у проектуванні крила для майбутнього наступного покоління літаків. Але програма виходить за рамки дизайну, націлюючись на вдосконалення нових технологій виробництва та складання крил.

Хоча технічні деталі тримаються в таємниці, деякі з можливостей для нового крила вже були оприлюднені, найпомітнішим з яких є складне крило. Це дає літаку більший розмах крил під час польоту, збільшуючи підйомну силу та зменшуючи опір, водночас роблячи його сумісним із воротами аеропорту. 

Потужність більш енергоефективного літака

Подібно до крил, авіаційна промисловість прогресувала за допомогою різних моделей двигунів протягом десятиліть, постійно покращуючи паливну ефективність, продуктивність і безпеку силової установки . Хоча поршневі двигуни ранніх літаків забезпечували необхідну тягу для відриву від землі, вони були обмежені в ефективності та швидкості. Турбореактивний двигун, вперше представлений у 1950-х роках, назавжди змінив авіацію та дозволив їй поширитися по всьому світу. Сучасний турбовентиляторний двигун пропонує покращену ефективність використання палива та менший шум, що призвело до того, що він став стандартом у сучасній комерційній авіації.

Щоб вивести речі на новий рівень, Airbus досліджує потенціал кількох перспективних технологій двигунів. Одним з основних претендентів є відкритий вентилятор. Двигун із відкритим вентилятором виглядає зовсім інакше, ніж сучасний турбовентилятор, оскільки лопаті вентилятора, які створюють тягу, більші й не містяться в гондолі, капоті, який містить вентилятор у двигунах нинішнього покоління. Це дозволяє повітрю ефективно рухатися через двигун, зменшуючи споживання палива. 

Airbus співпрацює з експертами з силової установки CFM над демонстрацією двигуна з відкритим вентилятором Revolutionary Innovation for Sustainable Engines (RISE), яка має на меті показати, як ця технологія може зменшити споживання палива та викиди CO 2 на 20% порівняно з найефективнішими сьогодні однопрохідними двигунами. Airbus планує провести льотні випробування RISE на своєму літаку A380 до кінця десятиліття.

Покращення електрифікації та гібридизації

Гібридизація означає поєднання різних джерел енергії замість того, щоб покладатися виключно на реактивне паливо. Це відбувається в кількох різних формах. Перш за все, літаки Airbus наступного покоління зможуть літати на суміші до 100% стійкого авіаційного палива (SAF). Оскільки SAF може скоротити викиди вуглецю протягом життєвого циклу до 80% порівняно з традиційним реактивним паливом, цей стандарт сумісності стане ключовим важелем, який допоможе авіакомпаніям досягти цілі декарбонізації.

Але SAF — не єдиний спосіб зменшити викиди. Airbus також працює над вдосконаленням гібридно-електричної тяги, яка доповнює використання звичайного реактивного палива або SAF електрикою від батарей або паливних елементів. Це потенційно може зменшити викиди вуглекислого газу літаком до 5%. Подібно до гібридних автомобілів, електрична гібридизація може зменшити споживання палива за рахунок використання енергії, яка в іншому випадку витрачається, для живлення нерухових функцій. 

Демонстратор  EcoPulse , спільний проект Airbus, Daher і Safran, дав суттєве уявлення про використання літій-іонних акумуляторів на борту літака з високовольтною мережею. Airbus також вивчає потенціал твердотільних акумуляторів, які можуть забезпечити оптимальний баланс енергії та вихідної потужності для наступного покоління літаків. Ці батареї можна використовувати для живлення літака під час руління на землі, а також під час польоту для таких бортових функцій, як система кондиціонування повітря чи освітлення. 

Вивчення нових матеріалів для підвищення ефективності

Як і крила та силова установка, матеріали, що використовуються для виготовлення літаків, значно змінилися після того, як  дерев’яний планер Wright Flyer здійснив свій перший політ із крилами з бавовняного мусліну. Дерево було замінено алюмінієм протягом перших кількох десятиліть польоту, який, у свою чергу, почав замінюватися пластиком, армованим вуглецевим волокном (CFRP) у 1980-х роках, оскільки його чудова міцність і менша вага підвищили економію палива. Титан також став відігравати ключову роль у сучасних літаках, оскільки він достатньо міцний, щоб використовувати його для високонавантажених компонентів літаків, але важить менше, ніж сталь. 

Загалом, матеріали змінилися з більш слабких і важких на високоміцні та легкі. Це призвело до покращення безпеки, паливної ефективності та характеристик літака. Але Airbus вважає, що є ще якийсь прогрес. Одним із ключових шляхів удосконалення є дослідження того, як композити з біомаси та термопластики можуть замінити CFRP, і цільовий прогрес не обмежується зменшенням ваги. Airbus також прагне зробити процес виробництва літаків більш екологічним – вибираючи матеріали, які легше переробляти – і зробити його більш ефективним, з меншою кількістю відходів і швидшою збіркою. 

Прикладом такого роду вдосконалень є  багатофункціональний демонстратор фюзеляжу (MFFD), програма під керівництвом Airbus у рамках платформи великих літаків Clean Sky 2. Використовуючи армовані вуглецевим волокном термопластичні полімерні композити (CFRTP) замість CFRP, демонстратор досяг своєї мети щодо зниження ваги за нейтральної вартості, а також довів більшу ефективність виробництва, що дозволило б виготовляти до 100 одиниць на місяць. CFRTP також легше повторно використовувати та переробляти, ніж інші матеріали. 

Еволюція систем літака

Компанія Airbus підірвала ринок комерційних літаків у 1980-х роках, коли запровадила технологію Fly-by-wire на A320. Заміна механічного управління на цифрове дозволила підвищити безпеку, маневреність і надійність літака. Невдовзі запроваджена всією індустрією, політ по дроту визначає четверте покоління літаків, які літають сьогодні.

Хоча технологія Fly-by-wire зараз є галузевим стандартом, це ще не кінець шляху. Airbus розробляє загальну цифрову платформу для майбутнього одного проходу наступного покоління, що забезпечить безпечніші та ефективніші операції. Ці системи майбутнього будуть високопідключеними та автоматизованими, працюватимуть на передових комп’ютерних платформах. Це дозволить автоматично встановлювати, оновлювати та модифікувати системні додатки, дозволяючи негайно вдосконалювати їх для підвищення продуктивності. У той же час збільшення швидкості обробки, що підтримується штучним інтелектом, збільшить кількість даних, які можна безпечно обробити. Це полегшить прогнозне технічне обслуговування та покращить досвід пасажирів завдяки доступності інформації в режимі реального часу. 

Безпека, найвищий пріоритет Airbus, також буде посилена за рахунок все більш автоматичних технологій допомоги пілотам, які допоможуть їм виконувати складні операції з більшою точністю. Ця автоматична допомога також буде розширена за межами кабіни, до наземних операцій і технічного обслуговування.

Прес-служба Airbus