Tijorat aviatashuvchilari uchun mo'ljallangan zamonaviy fuqaro samolyotlari nafaqat yuqori ishlash xususiyatlarini ko'rsatishi, balki past ekspluatatsion xarajatlari bilan ham ajralib turishi kerak. Bunday uskunalarning yangi namunalarini yaratishda barcha asosiy xarajatlarni kamaytirish zarurligi hisobga olinadi va texnik xizmat ko'rsatish va parvozlar narxini pasaytirishning yangi variantlari doimo paydo bo'ladi. Maxsus samaradorlikni ko'rsatishga qodir laynerning qiziqarli versiyasi bu yil NASA va DLR tashkilotlari tomonidan taklif qilingan. Istiqbolli kontseptsiya loyihasi eRay deb nomlanadi.
AQSh Milliy aeronavtika va kosmik ma'muriyati (NASA) va Germaniya aeronavtika va kosmik markazi (DLR) barcha asosiy toifalarda, shu jumladan odamlar va yuklarni tashish uchun mas'ul bo'lgan tijorat aviatsiyasida aviatsiyaning rivojlanishiga katta hissa qo'shmoqda. Bu tashkilotlar mutaxassislari doimiy ravishda yangi g'oyalarni izlaydilar, yangi takliflar bilan chiqadilar va ularni sinovdan o'tkazadilar. Joriy yilning yozida ikki tashkilot iqtisodiy ko'rsatkichlar oshgan holda yuqori ishlash xususiyatlarini ko'rsatishga qodir istiqbolli samolyot kontseptsiyasini taqdim etishdi.
Vaqtinchalik eRay nomli yangi loyiha kelajak uchun zaxira bilan ishlab chiqilgan. Unga qo'yiladigan talablarni ishlab chiqishda 2045 yilgacha tijorat aviatsiyasini rivojlantirish prognozlari inobatga olindi. Hozirgi prognozlar shuni ko'rsatadiki, bu vaqtga kelib rivojlangan va rivojlanayotgan mamlakatlarda yo'lovchi va yuk tashish sezilarli darajada oshadi. Shu munosabat bilan aerodrom tarmog'ini rivojlantirish va turli tashkiliy masalalarni hal qilish talab qilinadi. Bundan tashqari, tashishni qo'llab -quvvatlash uchun xarakterli imkoniyatlarga ega bo'lgan yangi aviatsiya texnologiyasi talab qilinadi. Xususiyatlari bo'yicha u mavjud namunalardan oshib ketishi kerak.
NASA va DLRning fikricha, kelajakdagi tijorat samolyotlari hozirgi samolyotlarga qaraganda 60% ko'proq iqtisodiy bo'lishi kerak. U kichik aerodromlarda ishlay olishi, shuningdek, shovqinning pasayishi va ishning qulayligi bilan ajralib turishi kerak. Yangi loyiha mualliflari o'z tadqiqotlari va hisobotlarida mavjud Airbus A321-200 ishlab chiqarish samolyotlaridan o'ziga xos ma'lumot sifatida foydalanganlar. Istiqbolli eRay hajmi va yuk tashish imkoniyatlarining o'xshash parametrlariga ega bo'lishi kerak edi, lekin ayni paytda boshqa barcha sohalarda afzalliklarni ko'rsatdi.
ERay kontseptsiyasi hali to'liq ishlab chiqarishga mo'ljallanmagan, keyinchalik uskunalar ishlab chiqarish va ishga tushiriladi. Shu nuqtai nazardan, ilmiy tashkilotlar mutaxassislari o'zlarini cheklamasliklari va amalda tatbiq etishga hali tayyor bo'lmagan eng dadil g'oyalarni qo'llay olishdi. Aynan mana shunday echimlardan foydalanish berilgan vazifalarni hal qilishga va kelajak samolyotining yangi versiyasini "yaratishga" imkon berdi.
Eng optimistik prognozlarga ko'ra, eRay samolyoti A321 ishlab chiqarishidan 30% engilroq bo'ladi. Elektr stantsiyasining samaradorligi 48%ga oshdi. Kengashning umumiy energiya samaradorligi 64%ga oshadi. Shuni ta'kidlash kerakki, bunday natijalarga erishish uchun olimlar va dizaynerlar nafaqat yangi g'oyalarni joriy etishlari, balki odatiy echimlaridan voz kechishlari kerak edi. Natijada, taklif qilingan layner o'z sinfining zamonaviy vakillaridan keskin farq qiladi.
ERay loyihasi qanoti supurilgan past qanotli konsolli samolyot qurishni taklif qiladi. Quyruq birligi ta'minlanadi, shu jumladan faqat katta ko'ndalang V. bilan stabilizator. Kiyin yo'q. Asl usulda, samaradorlikni oshirish zarurati tufayli, elektr stantsiyasining elementlarini tartibga solish muammosi hal qilindi. Uning alohida birliklari qanotning turli qismlariga, shuningdek, korpus dumiga joylashtirilgan.
Samolyotning korpusi, umuman olganda, mavjud mashinalarning birliklariga o'xshaydi. Aerodinamik shakli yuqori cho'zilgan butun metall konstruktsiyasini qurish taklif qilingan. Kamon qismi kokpit va texnik xonalar ostida berilgan, uning orqasida yo'lovchi o'rindiqlari bo'lgan katta salon bor. Yo'lovchilar bo'linmasi ostida yuk tashish hajmi - birinchi navbatda, bagaj uchun. Quyruq qismi elektr stantsiyasining dvigatellaridan birini joylashtirishi kerak.
Tozalangan samolyotlarni korpus korpusiga joylashtirish taklif qilingan. Qanot optimal profilga ega bo'ladi va uning ko'p qismida oqimni buzishga qodir elementlar yo'q. Qanotning etakchi va oxirgi qirralarida an'anaviy turdagi mexanizatsiyalash ta'minlangan. Oxirida dizaynerlar kerakli asbob-uskunalarga ega turbojet dvigatellarini joylashtirdilar.
ERay loyihasi an'anaviy empennage o'rniga g'ayrioddiy tizimdan foydalanadi. Korpusning quyruq uchida elektr stantsiyasining itaruvchi pervanasi uchun konus shaklidagi halqali kanal o'rnatilgan. Bu kanalning yon tomonlarida dizaynerlar ikkita ko'ndalang V o'rnatilgan ikkita stabilizatorli samolyotni joylashtirdilar. Yawni nazorat qilish qanotli dvigatellarning kuchini o'zgartirish yoki qanotlarni mexanizatsiyalash orqali amalga oshirilishi kerak.
NASA va DLR hisob-kitoblariga ko'ra, energiya samaradorligi o'sishining to'rtdan uch qismiga faqat aerodinamika orqali erishish mumkin. Masalan, samaradorlikning umumiy o'sishining 13% korpus atrofidagi laminar oqim bilan ta'minlanadi. Qanotlarning kengligini 45 m ga etkazish yana 6%ga o'sishni ta'minlaydi. Keldan voz kechish havo korpusining sirtini qisqartiradi, havo qarshiligini pasaytiradi.
Biroq, "ortiqcha" energiyani isrof qilishni kamaytirish vazifasi nafaqat aerodinamika tufayli hal qilinadi. Shunday qilib, salonning yon oynalarini olib tashlash imkoniyati ko'rib chiqildi. Bunday holda, korpusning dizayni sezilarli darajada soddalashtiriladi, bu uning engil vazniga va shunga mos ravishda dvigatellarga qo'yiladigan talablarning pasayishiga olib keladi. Biroq, bunday yangilik majburiy deb hisoblanmaydi, chunki yo'lovchilarga yoqmasligi mumkin. Tashuvchi energiya tejashni xohlasa, lekin mijozlarsiz qolishi dargumon.
ERay loyihasi samolyotni gibrid elektr stantsiyasi bilan jihozlashni nazarda tutadi. Qanot turbojet dvigatellari bilan jihozlangan bo'lishi kerak, ular gazlardan harakat qiladi, shuningdek bir juft elektr generatorini boshqaradi. Kerakli konvertorlar orqali elektr energiyasi batareyalarga, shuningdek dumli dvigatelga berilishi kerak. Bunday elektr stantsiyasining asosiy afzalligi - joriy parvoz rejimiga mos keladigan yoqilg'ining optimal sarfini olish uchun tortishning umumiy parametrlarini moslashuvchan o'zgartirish qobiliyati.
NASA va DLR eRay elektr stantsiyasining asosi sifatida bir juft bypass turbojetini ko'rishadi. Qanot uchlariga etarlicha ishlashi va o'lchamlari kamaytirilgan mahsulotlarni joylashtirish taklif etiladi. Loyiha doirasida, turbina ortidagi gazlar tufayli kiruvchi atmosfera havosini isitadigan, issiqlik almashinuvchi tizimli dvigatellarning qo'llanilishi o'rganildi. Ba'zi rejimlarda bu yoqilg'i sarfini 20%kamaytirishga imkon beradi.
Ikki tashkilot mutaxassislari mavjud turdagi elektr qurilmalarini kerakli turdagi ko'rib chiqib, ma'lum xulosalar chiqarishdi. Ma'lum bo'lishicha, mavjud generatorlar, akkumulyatorlar va motorlar eRay uchun elektr stantsiyasini qurishga imkon beradi, lekin uning xarakteristikalari istalganidan uzoq bo'ladi. Optimal parametrlarni olish uchun yangi texnologiyalar va echimlar kerak. Xususan, elektr motorining parametrlariga ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan o'ta o'tkazuvchanlik ta'siridan foydalanish imkoniyati ko'rib chiqilmoqda.
Mavjud akkumulyator batareyalari ham kerakli parametrlarga ega samolyot yaratishga imkon bermaydi. 2010 yildagi texnologiyalar 335 Vt * soat / kg energiya zichligini ta'minlaydi. 2040 yilga kelib bu parametr 2500 Vt * soat / kg gacha o'sishi kutilmoqda. Biroq, qisqa muddatda, taxminan 1500 Vt * soat / kg gacha bo'lgan oddiy xususiyatlarga ega batareyalarga tayanish kerak. Hisob-kitoblarga ko'ra, elektr va turbo dvigatelli kombinatsiyalangan elektr stantsiyasi kamida 6-7 soatlik parvoz davomiyligini va 6000 km dan ortiq masofani ta'minlaydi.
ERay kontseptsiyasi loyihasi haqidagi hisobotda bunday texnikaning imkoniyatlarini ko'rsatuvchi qiziqarli raqamlar keltirilgan. Dizaynerlar bir xil muammoni hal qilishda turli xil uskunalarning asosiy ishlash ko'rsatkichlarini hisoblab chiqishgan. A321 samolyoti 4200 km masofada "mos yozuvlar" parvozini amalga oshirayotganda, jami 84,5 MVt dan kam energiya sarflashi kerak. Buning uchun unga 15881 kg yoqilg'i kerak. Samolyot bitta yo'lovchini 100 kmga tashish uchun 2,36 litr yoqilg'i sarflaydi. Istiqbolli eRay samolyotlari uchun hisob -kitoblarga ko'ra, umumiy energiya sarfi 39,57 MVtga etadi - bu 5782 kg yoqilg'i. 100 km yo'lovchini tashish uchun atigi 0,82 litr yoqilg'i kerak. Shunday qilib, berilgan sharoitda, istiqbolli mashina ketma -ket modelga qaraganda 65,3% samaraliroq bo'lib chiqadi.
Energiya samaradorligini oshirish usullaridan biri - yo'lovchilar bo'linmasidagi bo'sh joydan oqilona foydalanish. NASA va DLR har xil sig'imga ega layner kokpitining uchta variantini taklif qiladi. Birinchidan, biz A321 kabinasi asosida yaratilgan ekonom klass kabinasini ko'rib chiqamiz. Bunday holda, o'rindiqlar markaziy yo'lak bilan 3 + 3 qatorlarga o'rnatiladi. Ushbu konfiguratsiyada samolyot 200 kishiga mo'ljallangan. Premium Economy konfiguratsiyasida 222 yo'lovchiga mo'ljallangan sig'imlar ko'paydi, ular uchun turli o'rindiqlar ishlatiladi va mavjud hajmlarning taqsimlanishi optimallashtiriladi. Uch sinfli salonlari bo'lgan variant ham ishlab chiqilgan. Biznes-klass 8 o'ringa mo'ljallangan, "ekonom" va "ekonom-slim" mos ravishda 87 va 105 yo'lovchiga mo'ljallangan.
Taklif qilingan shaklda, eRay samolyotining uzunligi 43, 7 m, qanotlari 38 m asosiy konfiguratsiyada yoki 45 m, ilg'or konfiguratsiyada, bu energiya samaradorligini biroz oshirishga imkon beradi. Bo‘sh samolyotning og‘irligi 36,5 tonnani tashkil etadi, maksimal uchish vazni-67 tonna, yuk yuki-taxminan 25 tonna, shundan 21 tonna yo‘lovchi va 4 tonna yuk. Parvoz ko'rsatkichlari ishlatiladigan elektr stantsiyasining elementlariga bog'liq. Umuman olganda, ular tijorat aviatsiyasining mavjud modellari darajasida bo'lishi kerak.
***
Qo'shma Shtatlar va Germaniyaning etakchi tadqiqot tashkilotlari tomonidan joriy yilda e'lon qilingan eRay kontseptsiyasi, aslida yo'lovchi aviatsiyasini yanada rivojlantirish yo'llarini topishga bo'lgan yana bir urinishdir. Loyiha hisobotida to'g'ri qayd etilganidek, kelajakda tijorat aviatsiyasiga yangi talablar qo'yiladi va tashuvchilarga maxsus imkoniyatlarga ega yangi uskunalar modellari kerak bo'ladi. Bu muammoning echimlarini izlash to'xtamaydi va eRay loyihasi yana bir bor o'ziga xos g'oyalarni taklif etadi.
NASA va DLR loyihasida asosiy maqsadlar energiya samaradorligini oshirish va aerodinamikani yaxshilash bo'lib, bu samolyotning umumiy samaradorligiga ijobiy ta'sir ko'rsatishi kerak edi. Bunday xususiyatlarga ega bo'lish uchun, yaxshi o'zlashtirilgan va yangi echimlarni, shuningdek, bir-biriga o'xshash bo'lmagan komponentlarga asoslangan g'ayrioddiy gibrid elektr stantsiyasini birlashtirgan maxsus samolyot dizayni taklif qilingan. Hisob -kitoblar shuni ko'rsatadiki, yoqilg'i energiyasini optimal iste'mol qilish takomillashtirilgan aerodinamika bilan birgalikda uskunaning parvozini ham, iqtisodiy ko'rsatkichlarini ham oshirishi kerak.
Biroq, hozircha bu natijalarning barchasi "qog'ozda" qolmoqda. ERay layner kontseptsiyasi, boshqa turdagi ishlanmalar singari, jiddiy kamchilikka ega va uning mualliflari buni yaxshi bilishadi. Hozirgi vaqtda va yaqin kelajakda dizaynerlar taklif qilingan kontseptsiyaning barcha afzalliklarini amalga oshira olmaydi. Belgilangan maqsadlarga erishishda zarur texnologiyalarning yo'qligi to'sqinlik qilmoqda. Shunday qilib, issiqlik almashtirgichli va generatordan quvvat oladigan turbojet dvigateli g'oyasi batafsil ishlab chiqilishi va amaliy sinovdan o'tishi kerak. Istalgan xarakteristikaga ega batareyalar hali mavjud emas va samolyotning xarakterli aerodinamik ko'rinishi har xil tadqiqotlar davomida uning imkoniyatlarini tasdiqlashi kerak.
Haqiqiy eRay samolyotini yaratish uchun zarur texnologiyani ishlab chiqish qimmat va ko'p vaqt talab etadi. Loyiha mualliflari buni yaxshi bilishadi va shuning uchun ular kelgusi o'n yilliklar - 2040-45 yillarga qadar aviatsiyani rivojlantirish sharoitida istiqbolli samolyotni ko'rib chiqishmoqda. Ularning fikricha, bu vaqtga kelib fan kerakli komponentlarni yaratadi va barcha kerakli tadqiqotlarni o'tkazadi, bu esa yangi tushunchalarni: eRay yoki boshqa loyihalarni amalga oshirish imkonini beradi.
NASA / DLR eRay kontseptsiyasi - o'ziga xos maqsadi tufayli - muvaffaqiyat yoki muvaffaqiyatsizlik deb hisoblanmaydi. Uning maqsadi fuqarolik tijorat aviatsiyasining rivojlanish yo'llarini aniqlash va kelajak talablariga javob beradigan optimal dizaynni topish edi. Ikki mamlakat olimlari va muhandislari hozirgi savolni sinchkovlik bilan o'rganib chiqib, javobning o'z versiyasini taqdim etishdi. O'ttizinchi yillarning oxirida, hozirgi eRayga o'xshash samolyotlar haqiqatan ham havoga ko'tarilishi mumkin. Biroq, aviatsiyaning rivojlanishi boshqa yo'llar bilan ketishi mumkin va shuning uchun kelajakdagi avialaynerlar bizning davrimizning boshqa tushunchalari bilan o'xshashliklarga ega bo'ladi.
