Τεχνικές καινοτομίες στα αεροσκάφη και όχι μόνο

Η αεροπορία αναπτύσσεται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Τα αεροπλάνα αυξάνουν το εύρος πτήσης τους, γίνονται πιο οικονομικά, πιο αεροδυναμικά και επιταχύνουν καλύτερα. Υπάρχουν βελτιώσεις στην καμπίνα, τον χώρο των επιβατών και τα ίδια τα αεροδρόμια.

Η πτήση διήρκεσε δεκαεπτά ώρες χωρίς διακοπή. Boeing 787-9 Dreamliner Η αυστραλιανή αεροπορική εταιρεία Qantas, με περισσότερους από διακόσιους επιβάτες και δεκαέξι μέλη πληρώματος, πέταξε από το Περθ της Αυστραλίας προς το αεροδρόμιο Χίθροου στο Λονδίνο. Το αυτοκίνητο πέρασε 14 498 χλμ. Ήταν η δεύτερη μεγαλύτερη πτήση στον κόσμο, ακριβώς πίσω από τη σύνδεση της Qatar Airways από τη Ντόχα στο Ώκλαντ της Νέας Ζηλανδίας. Αυτή η τελευταία διαδρομή θεωρείται 14 529 χλμ, η οποία είναι 31 χλμ. μεγαλύτερη.

Εν τω μεταξύ, η Singapore Airlines περιμένει ήδη την παράδοση ενός νέου. Airbus A350-900ULR (πολύ μεγάλες αποστάσεις) για να ξεκινήσετε απευθείας το δρομολόγιο από τη Νέα Υόρκη στη Σιγκαπούρη. Το συνολικό μήκος της διαδρομής θα είναι περισσότερα από 15 χιλιάδες χλμ. Η έκδοση A350-900ULR είναι αρκετά συγκεκριμένη - δεν έχει οικονομική θέση. Το αεροσκάφος σχεδιάστηκε με 67 θέσεις στο business τμήμα και 94 στο premium economy τμήμα. Είναι λογικό. Τελικά, ποιος μπορεί να κάθεται σχεδόν όλη μέρα στον στενό χώρο του πιο φθηνού διαμερίσματος; Απλώς μεταξύ άλλων Λαμβάνοντας υπόψη τόσο μεγάλες απευθείας πτήσεις, όλο και περισσότερες νέες ανέσεις σχεδιάζονται στις καμπίνες επιβατών.

Παθητική πτέρυγα

Καθώς αναπτύχθηκαν τα σχέδια των αεροσκαφών, η αεροδυναμική τους υπέστη συνεχείς, αν και όχι ριζικές, αλλαγές. Αναζήτηση βελτίωση της απόδοσης καυσίμου Οι αλλαγές σχεδιασμού μπορούν τώρα να επιταχυνθούν, συμπεριλαμβανομένων λεπτότερων, πιο εύκαμπτων πτερυγίων που επιτρέπουν τη φυσική στρωτή ροή αέρα και τον ενεργό έλεγχο αυτής της ροής αέρα.

Το Κέντρο Έρευνας Πτήσεων Armstrong της NASA στην Καλιφόρνια εργάζεται πάνω σε αυτό που αποκαλεί παθητικό αεροελαστικό φτερό (ΑΔΙΕΞΟΔΟ). Ο Larry Hudson, επικεφαλής μηχανικός δοκιμών στο Εργαστήριο Air Load του Κέντρου Armstrong, είπε στα μέσα ενημέρωσης ότι αυτή η σύνθετη κατασκευή είναι ελαφρύτερη και πιο εύκαμπτη από τα παραδοσιακά φτερά. Τα μελλοντικά εμπορικά αεροσκάφη θα μπορούν να το χρησιμοποιούν για να μεγιστοποιήσουν τη σχεδιαστική απόδοση, να μειώσουν το βάρος και να εξοικονομήσουν καύσιμα. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, οι ειδικοί χρησιμοποιούν (FOSS), το οποίο χρησιμοποιεί οπτικές ίνες ενσωματωμένες στην επιφάνεια του πτερυγίου, οι οποίες μπορούν να παρέχουν χιλιάδες μετρήσεις καταπονήσεων και τάσεων υπό λειτουργικά φορτία.

Καμπίνες αεροσκαφών - έργο

Τα λεπτότερα, πιο εύκαμπτα φτερά μειώνουν την αντίσταση και το βάρος, αλλά απαιτούν νέες λύσεις σχεδιασμού και χειρισμού. εξάλειψη κραδασμών. Οι μέθοδοι που αναπτύσσονται σχετίζονται, ειδικότερα, με παθητική, αεροελαστική ρύθμιση της κατασκευής με χρήση προφίλ σύνθετων υλικών ή με την κατασκευή μεταλλικών πρόσθετων, καθώς και με τον ενεργό έλεγχο των κινούμενων επιφανειών των πτερυγίων για τη μείωση των ελιγμών και των εκρηκτικών φορτίων και απόσβεση των κραδασμών των φτερών. Για παράδειγμα, το Πανεπιστήμιο του Nottingham, UK, αναπτύσσει στρατηγικές ενεργού ελέγχου για τα πηδάλια αεροσκαφών που θα μπορούσαν να βελτιώσουν την αεροδυναμική του. Αυτό καθιστά δυνατή τη μείωση της αντίστασης του αέρα κατά περίπου 25%. Ως αποτέλεσμα, το αεροσκάφος θα πετάει πιο ομαλά, με αποτέλεσμα χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου και χαμηλότερες εκπομπές ρύπων.₂.

Μεταβλητή γεωμετρία

Η NASA έχει εφαρμόσει με επιτυχία μια νέα τεχνολογία που επιτρέπει στα αεροπλάνα να πετούν πτυσσόμενα φτερά σε διαφορετικές γωνίες. Η τελευταία σειρά πτήσεων που πραγματοποιήθηκαν στο Κέντρο Έρευνας Πτήσεων Armstrong ήταν μέρος του έργου Προσαρμοστικό άνοιγμα φτερών - επιφανειοδραστική ουσία. Στόχος του είναι να επιτύχει ένα ευρύ φάσμα αεροδυναμικών πλεονεκτημάτων μέσω της χρήσης ενός καινοτόμου ελαφρού κράματος μνήμης σχήματος που θα επιτρέψει στα εξωτερικά φτερά και τις επιφάνειες ελέγχου τους να διπλώνουν σε βέλτιστες γωνίες κατά τη διάρκεια της πτήσης. Τα συστήματα που χρησιμοποιούν αυτή τη νέα τεχνολογία μπορούν να ζυγίζουν έως και 80% λιγότερο από τα παραδοσιακά συστήματα. Το εγχείρημα αποτελεί μέρος του έργου Convergent Aircraft Solutions της NASA στο πλαίσιο της Διεύθυνσης Αεροναυτικής Αποστολής Έρευνας.

Σχεδιασμός καινοτόμων καμπινών αεροσκαφών

Τα αναδιπλούμενα φτερά κατά την πτήση είναι μια καινοτομία που, ωστόσο, είχε ήδη επιχειρηθεί τη δεκαετία του '60 χρησιμοποιώντας, μεταξύ άλλων, το αεροσκάφος XB-70 Valkyrie. Το πρόβλημα ήταν ότι αυτό οφειλόταν πάντα στην παρουσία βαρέων και μεγάλων συμβατικών κινητήρων και υδραυλικών συστημάτων, που δεν ήταν αδιάφορα για τη σταθερότητα και την αποτελεσματικότητα του αεροσκάφους.

Ωστόσο, η εφαρμογή αυτής της ιδέας θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο οικονομικά αεροσκάφη από πριν, καθώς και να διευκολύνει τα μελλοντικά αεροσκάφη μεγάλων αποστάσεων να ταξιδεύουν στα αεροδρόμια. Επιπλέον, οι πιλότοι θα λάβουν μια άλλη συσκευή για να ανταποκρίνονται σε μεταβαλλόμενες συνθήκες πτήσης, όπως ριπές ανέμου. Ένα από τα πιο σημαντικά πιθανά οφέλη της αναδίπλωσης των φτερών σχετίζεται με την υπερηχητική πτήση.

, και εργάζονται επίσης για το λεγόμενο. σώμα με χνουδωτό φτερό - Μικτή πτέρυγα. Είναι ένα ολοκληρωμένο σχέδιο χωρίς σαφή διαχωρισμό μεταξύ των πτερυγίων και της ατράκτου του αεροσκάφους. Αυτή η ενσωμάτωση έχει ένα πλεονέκτημα σε σχέση με τα συμβατικά σχέδια αεροσκαφών, επειδή το σχήμα της ίδιας της ατράκτου βοηθά στη δημιουργία ανύψωσης. Ταυτόχρονα, μειώνει την αντίσταση του αέρα και το βάρος, που σημαίνει ότι ο νέος σχεδιασμός καταναλώνει λιγότερο καύσιμο και επομένως μειώνει τις εκπομπές CO.₂.

Οπτικοποίηση του σχεδιασμού μικτών πτερύγων X-48B

Χαλκογραφία οριακών στρωμάτων

Δοκιμάζονται επίσης εναλλακτική διάταξη κινητήρα - πάνω από το φτερό και στην ουρά, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν κινητήρες μεγαλύτερης διαμέτρου. Σχέδια με κινητήρες τούρμπο ανεμιστήρα ή ηλεκτρικούς κινητήρες ενσωματωμένους στην ουρά, «κατάποση», τη λεγόμενη «κατάποση», ξεφεύγουν από τις συμβατικές λύσεις. οριακό στρώμα αέραπου μειώνει την αντίσταση. Οι επιστήμονες της NASA έχουν επικεντρωθεί στο κομμάτι της έλξης και εργάζονται σε μια ιδέα που ονομάζεται (BLI). Θέλουν να το χρησιμοποιήσουν για να μειώσουν ταυτόχρονα την κατανάλωση καυσίμου, το λειτουργικό κόστος και την ατμοσφαιρική ρύπανση.

 Ο Jim Heidmann, Διευθυντής Έργου Προηγμένης Τεχνολογίας Αερομεταφορών του Ερευνητικού Κέντρου Glenn, δήλωσε κατά τη διάρκεια μιας παρουσίασης στα μέσα ενημέρωσης.

Όταν ένα αεροσκάφος πετά, σχηματίζεται ένα οριακό στρώμα γύρω από την άτρακτο και τα φτερά - αέρας που κινείται πιο αργά, που δημιουργεί πρόσθετη αεροδυναμική οπισθέλκουσα. Απουσιάζει εντελώς μπροστά από ένα κινούμενο αεροσκάφος - σχηματίζεται όταν το πλοίο κινείται στον αέρα και στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου μπορεί να έχει πάχος έως και αρκετές δεκάδες εκατοστά. Σε ένα συμβατικό σχέδιο, το οριακό στρώμα απλώς ολισθαίνει κατά μήκος της ατράκτου και στη συνέχεια αναμιγνύεται με τον αέρα πίσω από το αεροσκάφος. Ωστόσο, η κατάσταση αλλάζει εάν τοποθετήσουμε τους κινητήρες κατά μήκος της διαδρομής του οριακού στρώματος, για παράδειγμα στο τέλος του αεροσκάφους, ακριβώς πάνω ή πίσω από την άτρακτο. Στη συνέχεια, ο αέρας του πιο αργού οριακού στρώματος εισέρχεται στους κινητήρες, όπου επιταχύνεται και αποβάλλεται με υψηλή ταχύτητα. Αυτό δεν επηρεάζει την ισχύ του κινητήρα. Το πλεονέκτημα είναι ότι επιταχύνοντας τον αέρα, μειώνουμε την αντίσταση που παρέχει το οριακό στρώμα.

Οι επιστήμονες έχουν προετοιμάσει περισσότερα από δώδεκα έργα αεροσκαφών που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν μια τέτοια λύση. Ο οργανισμός ελπίζει ότι τουλάχιστον ένα από αυτά θα χρησιμοποιηθεί στο δοκιμαστικό αεροσκάφος X, το οποίο η NASA θέλει να χρησιμοποιήσει την επόμενη δεκαετία για να δοκιμάσει στην πράξη προηγμένες τεχνολογίες αεροσκαφών.

Όραμα νέων θέσεων στο αεροπλάνο

Ο δίδυμος αδερφός θα πει την αλήθεια

Ψηφιακά δίδυμα είναι η πιο σύγχρονη μέθοδος που σας επιτρέπει να μειώσετε δραματικά το κόστος συντήρησης του εξοπλισμού. Όπως υποδηλώνει το όνομα, τα ψηφιακά δίδυμα δημιουργούν ένα εικονικό αντίγραφο φυσικών περιουσιακών στοιχείων χρησιμοποιώντας δεδομένα που συλλέγονται σε συγκεκριμένα σημεία σε μηχανές ή συσκευές - είναι ένα ψηφιακό αντίγραφο εξοπλισμού που ήδη λειτουργεί ή σχεδιάζεται. Η GE Aviation βοήθησε πρόσφατα στην ανάπτυξη του πρώτου ψηφιακού δίδυμου στον κόσμο. Σύστημα πλαισίου. Σε σημεία όπου συμβαίνουν συνήθως αστοχίες, εγκαθίστανται αισθητήρες που παρέχουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο, συμπεριλαμβανομένης της υδραυλικής πίεσης και της θερμοκρασίας πέδησης. Αυτό χρησιμοποιήθηκε για τη διάγνωση του υπολειπόμενου κύκλου ζωής του πλαισίου και τον εντοπισμό πρώιμων βλαβών.

Μέσω της παρακολούθησης ψηφιακού διπλού συστήματος, μπορούμε να παρακολουθούμε συνεχώς την κατάσταση των πόρων και να λαμβάνουμε έγκαιρες προειδοποιήσεις, προβλέψεις, ακόμη και σχέδια δράσης, προσομοιώνοντας σενάρια what-if - όλα αυτά για να επεκτείνουμε τη διαθεσιμότητα των πόρων. εξοπλισμό με την πάροδο του χρόνου. Σύμφωνα με την International Data Corporation, οι εταιρείες που επενδύουν σε ψηφιακά δίδυμα θα δουν 30% μείωση του χρόνου κύκλου για βασικές διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένης της συντήρησης.  

Επαυξημένη πραγματικότητα για τον πιλότο

Μία από τις σημαντικές καινοτομίες τα τελευταία χρόνια ήταν η ανάπτυξη οθόνες και αισθητήρες επικεφαλής πιλότοι. Η NASA και οι Ευρωπαίοι επιστήμονες πειραματίζονται με αυτό σε μια προσπάθεια να βοηθήσουν τους πιλότους να εντοπίσουν και να αποφύγουν προβλήματα και απειλές. Η οθόνη ήταν ήδη τοποθετημένη στο κράνος του πιλότου του μαχητικού F-35 Lockheed Martinκαι η Thales και η Elbit Systems αναπτύσσουν μοντέλα για πιλότους εμπορικών αεροσκαφών, ιδιαίτερα μικρών αεροσκαφών. Το σύστημα SkyLens της τελευταίας εταιρείας θα χρησιμοποιηθεί σύντομα σε αεροσκάφη ATR.

SkyLens από την Elbit Systems

Τα συνθετικά και τα εκλεπτυσμένα χρησιμοποιούνται ήδη ευρέως σε μεγαλύτερα επιχειρηματικά τζετ. τεχνικά συστήματα όρασης (SVS/EVS), που επιτρέπει στους πιλότους να προσγειώνονται σε συνθήκες χαμηλής ορατότητας. Συγχωνεύονται όλο και περισσότερο σε συνδυασμένα συστήματα τεχνικής όρασης (CVS), με στόχο τη βελτίωση της επίγνωσης της κατάστασης των πιλότων και της αξιοπιστίας των προγραμμάτων πτήσεων. Το σύστημα EVS χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα υπερύθρων (IR) για τη βελτίωση της ορατότητας και είναι συνήθως προσβάσιμο μέσω της οθόνης HUD (). Το σύστημα Elbit Systems, με τη σειρά του, διαθέτει έξι αισθητήρες, συμπεριλαμβανομένου του υπέρυθρου και του ορατού φωτός. Επεκτείνεται συνεχώς για να ανιχνεύσει διάφορες απειλές όπως η ηφαιστειακή τέφρα στην ατμόσφαιρα.

Οθόνες αφήςπου έχουν ήδη εγκατασταθεί σε πιλοτήρια επαγγελματικών αεροσκαφών, μεταφέρονται σε αεροσκάφη με οθόνες Rockwell Collins για το νέο Boeing 777-X. Οι κατασκευαστές αεροσκαφών αναζητούν επίσης ειδικοί στην αναγνώριση ομιλίας ως ένα ακόμη βήμα προς τη μείωση του φορτίου στην καμπίνα. Η Honeywell πειραματίζεται παρακολούθηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας Για να προσδιορίσετε πότε ο πιλότος έχει πάρα πολλή δουλειά να κάνει ή η προσοχή του περιπλανιέται κάπου «στα σύννεφα» - ενδεχομένως και για την ικανότητα ελέγχου των λειτουργιών του πιλοτηρίου.

Ωστόσο, οι τεχνικές βελτιώσεις στο πιλοτήριο δεν βοηθούν καθόλου όταν οι πιλότοι είναι απλά εξαντλημένοι. Ο Mike Sinnett, αντιπρόεδρος ανάπτυξης προϊόντων της Boeing, δήλωσε πρόσφατα στο Reuters ότι προβλέπει ότι «41 θέσεις εργασίας θα χρειαστούν τα επόμενα είκοσι χρόνια». εμπορικά τζετ. Αυτό σημαίνει ότι θα απαιτηθούν περισσότερα από 600 άτομα. περισσότεροι νέοι πιλότοι. Πού μπορώ να τα πάρω; Το σχέδιο για την επίλυση αυτού του προβλήματος, τουλάχιστον στην Boeing, εφαρμογή της τεχνητής νοημοσύνης. Η εταιρεία έχει ήδη αποκαλύψει τα σχέδια για τη δημιουργία του πιλοτήριο χωρίς πιλότους. Ωστόσο, ο Sinnett πιστεύει ότι πιθανότατα δεν θα γίνουν πραγματικότητα μέχρι το 2040.

Δεν υπάρχουν παράθυρα;

Οι καμπίνες επιβατών είναι ένας τομέας καινοτομίας όπου συμβαίνουν πολλά. Ακόμη και τα Όσκαρ απονέμονται σε αυτόν τον τομέα - Βραβεία Crystal Cabin, δηλ. βραβεία σε εφευρέτες και σχεδιαστές που δημιουργούν συστήματα που στοχεύουν στη βελτίωση της ποιότητας των εσωτερικών χώρων των αεροσκαφών τόσο για τους επιβάτες όσο και για το πλήρωμα. Όλα όσα κάνουν τη ζωή ευκολότερη, αυξάνουν την άνεση και δημιουργούν οικονομίες ανταμείβονται εδώ - από την τουαλέτα επί του σκάφους μέχρι ντουλάπια για τις χειραποσκευές.

Εν τω μεταξύ, ο Timothy Clark, Πρόεδρος της Emirates Airlines, ανακοινώνει: αεροπλάνα χωρίς παράθυραπου μπορεί ακόμη και να είναι διπλάσιο από τις υπάρχουσες κατασκευές, πράγμα που σημαίνει ταχύτερη, φθηνότερη και πιο φιλική προς το περιβάλλον στην κατασκευή και λειτουργία. Στην πρώτη κατηγορία του νέου Boeing 777-300ER, τα παράθυρα έχουν ήδη αντικατασταθεί με οθόνες που, χάρη στις κάμερες και τις συνδέσεις οπτικών ινών, μπορούν να προβάλλουν την εξωτερική όψη χωρίς διαφορές ορατές με γυμνό μάτι. Φαίνεται ότι η οικονομία δεν θα επιτρέψει την κατασκευή αεροσκαφών «γυαλιού», που πολλοί ονειρεύονται. Αντίθετα, είναι πιο πιθανό να έχουμε προεξοχές στους τοίχους, στην οροφή ή στα καθίσματα μπροστά μας.

Έννοια καμπίνας με οροφή που απεικονίζει τον ουρανό

Πέρυσι, η Boeing άρχισε να δοκιμάζει την εφαρμογή για κινητά vCabin, η οποία επιτρέπει στους επιβάτες να προσαρμόζουν το επίπεδο φωτισμού στην περιοχή τους, να καλούν αεροσυνοδούς, να παραγγέλνουν φαγητό και ακόμη και να ελέγχουν αν η τουαλέτα είναι δωρεάν. Εν τω μεταξύ, τα τηλέφωνα έχουν προσαρμοστεί ώστε να περιλαμβάνουν εσωτερικά εξαρτήματα, όπως η επαγγελματική καρέκλα Recaro CL6710, σχεδιασμένη να επιτρέπει στις εφαρμογές για κινητά να γέρνουν την καρέκλα προς τα εμπρός και προς τα πίσω.

Από το 2013, οι ρυθμιστικές αρχές των ΗΠΑ προσπαθούν να άρουν την απαγόρευση χρήσης κινητών τηλεφώνων στα αεροπλάνα, επισημαίνοντας ότι ο κίνδυνος παρεμβολής τους στο σύστημα επικοινωνιών επί του αεροσκάφους είναι πλέον όλο και μικρότερος. Μια σημαντική ανακάλυψη σε αυτόν τον τομέα θα επιτρέψει τη χρήση εφαρμογών για κινητά κατά τη διάρκεια της πτήσης.

Βλέπουμε επίσης προοδευτική αυτοματοποίηση της επίγειας εξυπηρέτησης. Η Delta Airlines στις ΗΠΑ πειραματίζεται με τη χρήση βιομετρικά στοιχεία για την εγγραφή επιβατών. Ορισμένα αεροδρόμια σε όλο τον κόσμο ήδη δοκιμάζουν ή δοκιμάζουν τεχνολογία αναγνώρισης προσώπου για να ταιριάξουν τις φωτογραφίες διαβατηρίου με αυτές των πελατών τους μέσω επαλήθευσης ταυτότητας, η οποία λέγεται ότι επιτρέπει τον έλεγχο διπλάσιων ταξιδιωτών ανά ώρα. Τον Ιούνιο του 2017, η JetBlue συνεργάστηκε με την US Customs and Border Protection (CBP) και την παγκόσμια εταιρεία πληροφορικής SITA για να δοκιμάσει ένα πρόγραμμα που χρησιμοποιεί βιομετρικά στοιχεία και τεχνολογία αναγνώρισης προσώπου για τον έλεγχο των πελατών κατά την επιβίβαση.

Τον περασμένο Οκτώβριο, η Διεθνής Ένωση Αερομεταφορών προέβλεψε ότι ο αριθμός των ταξιδιωτών θα διπλασιαστεί σε 2035 δισεκατομμύρια μέχρι το 7,2. Επομένως, υπάρχει λόγος και για ποιον να εργαστείτε για καινοτομίες και βελτιώσεις.

Αεροπορία του μέλλοντος:

Κινούμενη εικόνα της λειτουργίας του συστήματος BLI: 

Κινούμενα σχέδια εισόδου οριακού επιπέδου | Ερευνητικό Κέντρο Γκλεν της NASA