Teknisiä innovaatioita lentokoneissa ja sen ulkopuolella

Ilmailu kehittyy eri suuntiin. Lentokoneet lisäävät lentoetäisyyttä, muuttuvat taloudellisemmiksi, aerodynaamisemmiksi ja kiihtyvät paremmin. On parannuksia matkustamossa, matkustajaistuimissa ja itse lentokentissä.

Lento kesti seitsemäntoista tuntia ilman taukoa. Boeing 787-9 Dreamliner Australialainen lentoyhtiö Qantas, jossa oli yli kaksisataa matkustajaa ja kuusitoista miehistön jäsentä, lensi Australian Perthistä Lontoon Heathrow'n lentokentälle. Auto lensi ohi 14 498 km. Se oli maailman toiseksi pisin lento heti Qatar Airwaysin Dohasta Uuden-Seelannin Aucklandiin välisen yhteyden jälkeen. Tämä viimeinen reitti otetaan huomioon 14 529 km, joka on 31 km pidempi.

Sillä välin Singapore Airlines odottaa jo uuden toimitusta. Airbus A350-900 ULR (erittäin pitkän matkan lento) aloittaakseen suoran lennon New Yorkista Singaporeen. Reitin kokonaispituus tulee olemaan yli 15 tuhatta km. A350-900ULR-versio on melko erityinen - siinä ei ole turistiluokkaa. Kone oli suunniteltu 67-paikkaiseksi bisnesosastolle ja 94-paikkaiseksi premium-talousosastolle. Se on järkevää. Loppujen lopuksi, kuka voi istua melkein koko päivän ahtaasti halvimmassa lokerossa? Muiden joukossa Näin pitkien suorien lentojen myötä matkustajahytissä suunnitellaan yhä enemmän uusia mukavuuksia.

passiivinen siipi

Lentokoneiden suunnittelun kehittyessä niiden aerodynamiikka muuttui jatkuvasti, vaikkakaan ei radikaalisti. Hae parantunut polttoainetehokkuus Suunnittelumuutoksia voidaan nyt nopeuttaa, mukaan lukien ohuemmat, joustavammat siivet, jotka tarjoavat luonnollisen laminaarisen ilmavirran ja hallitsevat tätä ilmavirtaa aktiivisesti.

NASAn Armstrong-lentotutkimuskeskus Kaliforniassa työskentelee kutsumansa parissa passiivinen aeroelastinen siipi (PATUKI). Larry Hudson, päätestausinsinööri Armstrong Centerin ilmakuormituslaboratoriosta, kertoi medialle, että tämä komposiittirakenne on kevyempi ja joustavampi kuin perinteiset siivet. Tulevat kaupalliset lentokoneet pystyvät käyttämään sitä maksimaalisen suunnittelun tehokkuuden, painonsäästön ja polttoainetalouden saavuttamiseksi. Testauksessa asiantuntijat käyttävät (FOSS), joka käyttää siiven pintaan integroituja optisia kuituja, jotka voivat tuottaa tietoa tuhansista rasitusmittauksista työkuormituksen aikana.

Lentokoneiden matkustamot - projekti

Ohuemmat ja joustavammat siivet vähentävät vastusta ja painoa, mutta vaativat uusia muotoilu- ja käsittelyratkaisuja. tärinän poistaminen. Kehitettävissä olevat menetelmät liittyvät erityisesti rakenteen passiiviseen, aeroelastiseen säätöön profiloitujen komposiittien avulla tai metallilisäaineiden valmistukseen sekä siipien liikkuvien pintojen aktiiviseen ohjaukseen ohjailu- ja räjähdyskuormien vähentämiseksi sekä vaimentaa siipien tärinää. Esimerkiksi Nottinghamin yliopisto, Iso-Britannia, kehittää strategioita lentokoneiden peräsimien aktiiviseen ohjaamiseen, mikä voi parantaa lentokoneen aerodynamiikkaa. Tämä mahdollistaa ilmanvastuksen pienentämisen noin 25 %. Tämän seurauksena lentokoneet lentävät sujuvammin, mikä vähentää polttoaineen kulutusta ja COXNUMX-päästöjä.₂.

Vaihteleva geometria

NASA on onnistuneesti ottanut käyttöön uuden teknologian, jonka avulla lentokoneet voivat lentää taitettavat siivet eri kulmissa. Viimeisin lentosarja, joka suoritettiin Armstrongin lentotutkimuskeskuksessa, oli osa hanketta Mukautuva siipien kärkiväli - Pinta-aktiivinen aine. Sen tavoitteena on saavuttaa laaja valikoima aerodynaamisia etuja käyttämällä innovatiivista kevyttä muistiseosta, joka mahdollistaa ulkosiipien ja niiden ohjauspintojen taittumisen optimaalisiin kulmiin lennon aikana. Tätä uutta tekniikkaa käyttävät järjestelmät voivat painaa jopa 80 % vähemmän kuin perinteiset järjestelmät. Tämä hanke on osa NASAn Converged Aviation Solutions -projektia Aeronautical Research Missions Authorityn alaisuudessa.

Innovatiivinen lentokoneen matkustamosuunnittelu

Siipien taittaminen lennon aikana on innovaatio, joka kuitenkin otettiin käyttöön jo 60-luvulla muun muassa XB-70 Valkyrie -lentokoneella. Ongelmana oli, että se liittyi aina raskaiden ja suurten tavanomaisten moottoreiden ja hydraulijärjestelmien läsnäoloon, jotka eivät olleet välinpitämättömiä lentokoneen vakauden ja taloudellisuuden suhteen.

Tämän konseptin toteuttaminen voi kuitenkin johtaa aiempaa polttoainetehokkaampien koneiden syntymiseen sekä yksinkertaistaa tulevien kaukoliikenteen lentokoneiden rullausta lentoasemilla. Lisäksi lentäjät saavat toisen laitteen reagoimaan muuttuviin lentoolosuhteisiin, kuten tuulenpuuskiin. Yksi siipien taittamisen merkittävimmistä mahdollisista eduista liittyy yliäänen lentoon.

, ja he työskentelevät myös ns. pörröinen vartalo - sekoitettu siipi. Tämä on integroitu rakenne ilman lentokoneen siipien ja rungon selvää eroa. Tällä integraatiolla on etu tavanomaisiin lentokonemalleihin verrattuna, koska itse rungon muoto auttaa synnyttämään nostoa. Samalla se vähentää ilmanvastusta ja painoa, mikä tarkoittaa, että uusi muotoilu kuluttaa vähemmän polttoainetta ja vähentää siten CO-päästöjä.₂.

X-48B-yhdistelmäsiipisen mallin renderöinti

Rajakerroksen etsaus

Niitä myös testataan vaihtoehtoinen moottorin järjestely - siiven yläpuolella ja pyrstössä, jotta halkaisijaltaan suurempia moottoreita voidaan käyttää. Suunnittelut, joissa on turbopuhallinmoottori tai pyrstön sisään rakennettu sähkömoottori, "nieleminen", ns. "nieleminen", poikkeavat perinteisistä ratkaisuista. ilman rajakerrosmikä vähentää vastusta. NASAn tutkijat ovat keskittyneet aerodynaamiseen vastusosaan ja työskentelevät idean (BLI) parissa. He haluavat käyttää sitä vähentämään polttoaineen kulutusta, käyttökustannuksia ja ilmansaasteita samanaikaisesti.

 Jim Heidmann, Glenn Research Centerin Advanced Air Transportation Technology -projektipäällikkö, sanoi mediaesityksen aikana.

Kun lentokone lentää, rungon ja siipien ympärille muodostuu rajakerros - hitaammin liikkuva ilma, joka luo ylimääräistä aerodynaamista vastusta. Se puuttuu kokonaan liikkuvan lentokoneen edessä - se muodostuu laivan liikkuessa ilmassa, ja auton takaosassa se voi olla jopa useita kymmeniä senttejä paksu. Perinteisessä rakenteessa rajakerros liukuu yksinkertaisesti rungon yli ja sekoittuu sitten ilmaan lentokoneen takana. Tilanne kuitenkin muuttuu, jos sijoitamme moottorit rajakerroksen reitille esimerkiksi lentokoneen päähän, suoraan rungon yläpuolelle tai taakse. Hitaamman rajakerroksen ilma pääsee sitten moottoreihin, missä se kiihtyy ja poistuu suurella nopeudella. Tämä ei vaikuta moottorin tehoon. Etuna on, että kiihdyttämällä ilmaa vähennämme rajakerroksen kohdistamaa vastusta.

Tutkijat ovat laatineet yli tusina lentokoneprojektia, joissa tällaista ratkaisua voitaisiin käyttää. Virasto toivoo, että ainakin yhtä niistä käytetään X-testikoneessa, jota NASA haluaa käyttää seuraavan vuosikymmenen aikana edistyneen ilmailutekniikan testaamiseen käytännössä.

Nähdään uudet istuimet koneessa

Kaksoisveli kertoo totuuden

Digitaaliset kaksoset on nykyaikaisin tapa vähentää merkittävästi laitteiden ylläpitokustannuksia. Kuten nimestä voi päätellä, digitaaliset kaksoset luovat virtuaalisen kopion fyysisistä resursseista käyttämällä koneiden tai laitteiden tietyissä kohdissa kerättyä dataa – ne ovat digitaalinen kopio jo toimivista tai suunnitteilla olevista laitteista. GE Aviation auttoi äskettäin kehittämään maailman ensimmäisen digitaalisen kaksosen. Alustajärjestelmä. Anturit asennetaan paikkoihin, joissa vikoja tyypillisesti esiintyy, ja ne tarjoavat reaaliaikaista tietoa, mukaan lukien hydraulipaineen ja jarrujen lämpötilan. Tätä käytettiin alustan jäljellä olevan elinkaaren diagnosoimiseen ja vikojen havaitsemiseen varhaisessa vaiheessa.

Digitaalista kaksoisjärjestelmää valvomalla voimme jatkuvasti seurata resurssien tilaa ja saada varhaisia ​​varoituksia, ennusteita ja jopa toimintasuunnitelman, joka mallintaa ”mitä jos” -skenaarioita – kaikki resurssien saatavuuden laajentamiseksi. laitteita ajan myötä. International Data Corporationin mukaan digitaalisiin kaksosiin investoivat yritykset näkevät 30 prosentin lyhennyksen keskeisten prosessien, mukaan lukien kunnossapidon, sykliaikoihin.  

Lisätty todellisuus lentäjälle

Yksi viime vuosien tärkeimmistä innovaatioista on ollut kehitys näytöt ja anturit johtavia lentäjiä. NASA ja eurooppalaiset tutkijat kokeilevat tätä yrittääkseen auttaa lentäjiä havaitsemaan ja ehkäisemään ongelmia ja uhkia. Näyttö oli jo asennettu hävittäjälentäjän kypärään F-35 Lockheed Martinja Thales ja Elbit Systems kehittävät malleja kaupallisten lentokoneiden lentäjille, erityisesti pienille lentokoneille. Jälkimmäisen yhtiön SkyLens-järjestelmä otetaan pian käyttöön ATR-koneissa.

Elbit Systemsin SkyLens

Synteettisiä ja jalostettuja tuotteita käytetään jo laajalti suuremmissa liikekoneissa. näköjärjestelmät (SVS / EVS), jonka avulla lentäjät voivat laskeutua huonoissa näkyvyysolosuhteissa. Ne sulautuvat yhä enemmän yhteen yhdistetyt näköjärjestelmät (CVS) pyrkii lisäämään lentäjien tietoisuutta tilanteesta ja lentoaikataulujen luotettavuutta. EVS-järjestelmä käyttää infrapuna-anturia (IR) parantamaan näkyvyyttä, ja siihen pääsee yleensä HUD-näytön (). Elbit Systemsillä puolestaan ​​on kuusi anturia, mukaan lukien infrapuna- ja näkyvä valo. Se laajenee jatkuvasti havaitsemaan erilaisia ​​uhkia, kuten vulkaanista tuhkaa ilmakehässä.

KosketusnäytötJo asennettuna liikesuihkukoneiden ohjaamoihin, ne ovat siirtymässä lentokoneisiin, joissa on Rockwell Collins -näytöt uuteen Boeing 777-X:ään. Myös ilmailutekniikan valmistajat etsivät puheentunnistuksen asiantuntijat toisena askeleena ohjaamon kuormituksen vähentämisessä. Honeywell kokeilee aivojen toiminnan seuranta Selvittää, milloin lentäjällä on liikaa tehtävää tai hänen huomionsa vaeltelee jonnekin "pilvessä" - mahdollisesti myös ohjaamon toimintojen ohjaamisesta.

Ohjaamon tekniset parannukset eivät kuitenkaan auta paljon, kun lentäjät ovat yksinkertaisesti uupuneita. Mike Sinnett, Boeingin tuotekehitysjohtaja, kertoi äskettäin Reutersille, että hän ennustaa, että "seuraavien kahdenkymmenen vuoden aikana tarvitaan 41 600 työpaikkaa". kaupalliset suihkukoneet. Tämä tarkoittaa, että tarvitaan enemmän kuin XNUMX henkilöä. lisää uusia lentäjiä. Mistä niitä saa? Suunnitelma tämän ongelman ratkaisemiseksi, ainakin Boeingissa, tekoälyn soveltaminen. Yhtiö on jo paljastanut suunnitelmansa sen perustamiseksi ohjaamo ilman lentäjiä. Sinnett kuitenkin uskoo, että niistä tulee todellisuutta vasta vuonna 2040.

Ei ikkunoita?

Matkustamökit ovat innovaatioalue, jossa tapahtuu paljon. Oscar-palkintoja jaetaan jopa tällä alueella - Crystal Cabin Awards, eli palkinnot keksijöille ja suunnittelijoille, jotka luovat järjestelmiä, joiden tarkoituksena on parantaa lentokoneiden sisätilojen laatua sekä matkustajille että miehistölle. Täällä palkitaan kaikki mikä helpottaa elämää, lisää mukavuutta ja luo säästöjä - laivan wc:stä käsimatkatavaroiden kaappeihin.

Sillä välin Timothy Clark, Emirates Airlinesin presidentti, ilmoittaa: lentokone ilman ikkunoitajoka voi olla jopa kaksi kertaa kevyempi kuin olemassa olevat rakenteet, mikä tarkoittaa nopeampaa, halvempaa ja ympäristöystävällisempää rakentamisessa ja käytössä. Uuden Boeing 777-300ER:n ensimmäisessä luokassa ikkunat on jo vaihdettu näyttöihin, jotka kameroiden ja valokuituliitäntöjen ansiosta voivat näyttää ulkokuvan ilman paljaalla silmällä havaittavia eroja. Näyttää siltä, ​​​​että talous ei salli "lasitettujen" lentokoneiden rakentamista, josta monet haaveilevat. Sen sijaan meillä on todennäköisemmin ulokkeita seinillä, katolla tai edessämme olevilla istuimilla.

Mökkikonsepti katolla, joka visualisoi taivaan

Boeing aloitti viime vuonna testaamaan vCabin-mobiilisovellusta, jonka avulla matkustajat voivat säätää valaistustasoa välittömässä läheisyytensä, soittaa lentoemännille, tilata ruokaa ja jopa tarkistaa, onko wc tyhjä. Samaan aikaan puhelimet on mukautettu sisätiloihin, kuten Recaro CL6710 -yritystuoliin, joka on suunniteltu mahdollistamaan mobiilisovellusten kallistaminen tuolia edestakaisin.

Vuodesta 2013 lähtien Yhdysvaltain sääntelyviranomaiset ovat yrittäneet purkaa matkapuhelimien käyttökieltoa lentokoneissa huomauttaen, että riski niiden häiritsemisestä lentokoneen viestintäjärjestelmään on nyt pienempi ja pienempi. Tämän alueen läpimurto mahdollistaa mobiilisovellusten käytön lennon aikana.

Näemme myös edistyksellistä maahuolintaautomaatiota. Yhdysvaltain lentoyhtiö Delta kokeilee käyttöä biometriset tiedot matkustajien rekisteröintiä varten. Jotkut lentokentät eri puolilla maailmaa testaavat jo kasvojentunnistustekniikkaa, jotta passikuvia voidaan yhdistää asiakkaidensa omiin henkilöllisyyden todentamisen avulla, jonka sanotaan pystyvän tarkastamaan kaksi kertaa enemmän matkustajia tunnissa. Kesäkuussa 2017 JetBlue teki yhteistyötä Yhdysvaltain tulli- ja rajavartiolaitoksen (CBP) ja maailmanlaajuisen IT-yrityksen SITA:n kanssa testatakseen ohjelmaa, joka käyttää biometrisiä tietoja ja kasvojentunnistustekniikkaa asiakkaiden seulomiseen koneeseen nousemisen yhteydessä.

Viime lokakuussa International Air Transport Association ennusti, että vuoteen 2035 mennessä matkustajien määrä kaksinkertaistuu 7,2 miljardiin. Joten on syytä ja kenelle tehdä innovaatioita ja parannuksia.

Tulevaisuuden ilmailu:

BLI-järjestelmän animaatio: 

Rajakerroksen sisäänkäyntianimaatio | NASA Glenn Research Center