Паливоефективне покриття, схоже на акулячу шкіру, покращує тягу

Зараз плівка AeroShark може покривати 40% поверхні Boeing 777, і Lufthansa Technik сподівається збільшити цю площу до 80%.Авторство: Lufthansa Technik

На початку 1970-х років німецький біолог Вольф-Ернст Рейф вивчав скам’янілості акулячої шкіри, коли нові скануючі електронні мікроскопи дозволили йому виявити невеликі поздовжні борозенки. Потім він виявив такі ж мікроструктури в шкірі сучасних швидкоплаваючих акул. Коли Рейф спілкувався з Дітріхом Вольфгангом Бехертом, ученим, який займається турбулентністю в Німецькому аерокосмічному центрі DLR, вони зрозуміли призначення цих мікроструктур, тепер відомих як ребра: вони зменшують опір тертя, обмежуючи контакт між вихорами в турбулентному прикордонному шарі до гострих кінчиків мікронних канавок.

Повернемося до листопада 2019 року. Після трьох років тестування клейкої плівки, що імітує шкіру акули, компанія Lufthansa Technik (LHT) отримала перший додатковий сертифікат типу (STC) для використання її на Boeing 747-400. Через два роки австралійський стартап MicroTau почав тестувати конкуруючу ребристу плівку.

• Ребра Lufthansa Technik і MicroTau зменшують опір
• Широкофюзеляжні моделі старого покоління можуть заощаджувати 1% палива протягом 10 годин. політ

Оскільки більше типів літаків отримають STC, вони можуть вітати підвищення паливної ефективності на 1% або більше. Такі вдосконалення протягом терміну служби літака зазвичай відбуваються внаслідок модернізації двигуна. Багатьом операторам доводиться довше тримати старі літаки в експлуатації через затримки доставки нових, і вони можуть оцінити новий спосіб скоротити свої рахунки за пальне.

AeroShark від LHT експлуатується на 27 літаках — переважно Boeing 777-300ER і 777F, а також на чотирьох 777-200ER і одному 747-400. Плівка складається з призмоподібних ребристостей розміром 50 мікрон. Встановлення клейкої плівки передбачає розміщення ребер під різними кутами, щоб слідувати потоку повітря. Оскільки AeroShark розроблений для круїзної фази, він більше підходить для далеких польотів, ніж для коротких перельотів, кажуть інженери LHT.

Починаючи з дверей 1, плівка покриває всю довжину літака. Якщо дивитися спереду, плівка покриває три чверті фюзеляжу, а також гондоли, залишаючи зону корони вільною. На 777-300ER плівка охоплює понад 900 м 2 (9700 футів 2 ), включаючи 50 м 2 на кожну гондолу, каже Йенс-Уве Мюллер, керівник відділу продажів продукції Aeroshark.

Зона корони складніша, пояснює Мюллер. «Через те, що літак під час крейсерського польоту трохи піднятий носом, фільм мав би менший вплив на місцевість», — каже він. "Більше того, ми повинні підтвердити той факт, що плівка не впливає негативно на потік повітря на стабілізаторі. І ще важче її встановити на корону". Зараз плівка покриває 40% поверхні 777, і Мюллер сподівається збільшити цю частку до 80%.

AeroShark додає приблизно 150 кг (330 фунтів) до 777. За оцінками LHT, це забезпечує 1% економії палива на 10 годин. політ. Повернення інвестицій відбувається через 2-3 роки, залежно від використання літака, ціни на паливо та витрат на встановлення, які самі по собі змінюються залежно від витрат на оплату праці в центрі модифікації, каже Мюллер.

Зараз LHT розробляє версію для Airbus A330. A321XLR також може бути цікавою мішенню для майбутніх розробок, оскільки модифікація AeroShark може вичавити додатковий діапазон, каже Мюллер.

З моменту запуску продукту компанія отримала більше 50 замовлень, 27 і 28 з яких перебувають на стадії модифікації. За словами представника LHT, перша інсталяція наближається до шести років використання, і вона практично не погіршується.

Тим часом MicroTau працює над отриманням STC для свого пакета модифікацій Riblet для комерційних літаків, починаючи з Airbus A320 і Boeing 767. Стартап планує льотні випробування та сертифікацію на A320 у співпраці з JetStar Airways протягом наступних 12 місяців, каже засновник і генеральний директор Генрі Білінскі. Наступного року 767 планується літати з риблетами, і MicroTau співпрацює з Delta Air Lines, щоб отримати сертифікат FAA.

У грудні компанія MicroTau провела льотні випробування свого комплекту на транспортному літаку Lockheed Martin C-130J ВПС США за фінансування підрозділу оборонних інновацій Пентагону. У 2021 році перші випробування ребристої плівки, нанесеної на крило пілотажного літака Zivko Edge 540, показали покращення швидкості, що дорівнює зменшенню лобового опору на 1-2% по всьому профілю польоту. MicroTau планує скоротити спалювання палива на комерційних літаках до 4%.

За словами Білінського, виробничий процес MicroTau дозволяє виготовляти більш складні візерунки з ребрами. Компанія може виготовляти тривимірні ребра з безперервно змінним поперечним перерізом або друкувати кілька одночасних геометрій ребер на одній плівковій підкладці, що дозволяє їй відповідати місцевим лініям потоку повітря.