Tekniska innovationer inom flygplan och vidare

Flyget utvecklas åt olika håll. Flygplan ökar sin flygräckvidd, blir mer ekonomiska, mer aerodynamiska och accelererar bättre. Det finns kabinförbättringar, passagerarsäten och själva flygplatserna.

Flygningen varade i sjutton timmar utan paus. Boeing 787-9 Dreamliner Det australiska flygbolaget Qantas med mer än tvåhundra passagerare och sexton besättningsmedlemmar ombord gjorde ett flyg från Perth, Australien till Heathrow Airport i London. Bilen flög förbi 14 498 km. Det var världens näst längsta flygning strax efter Qatar Airways anslutning från Doha till Auckland, Nya Zeeland. Denna sista väg övervägs 14 529 km, som är 31 km längre.

Samtidigt väntar Singapore Airlines redan på leverans av en ny. Airbus A350-900ULR (mycket långdistansflyg) för att starta en direktlinje från New York till Singapore. Ruttens totala längd blir mer än 15 tusen km. A350-900ULR-versionen är ganska specifik - den har ingen ekonomiklass. Flygplanet var designat för 67 platser i affärssektionen och 94 i premiumekonomisektionen. Det är vettigt. När allt kommer omkring, vem kan sitta nästan hela dagen trångt i det billigaste facket? Bara bland annat Med så långa direktflyg i passagerarkabiner designas fler och fler nya bekvämligheter.

passiv vinge

När flygplanskonstruktioner utvecklades, genomgick deras aerodynamik konstanta, men inte radikala, förändringar. Sök förbättrad bränsleeffektivitet Designförändringar kan nu påskyndas, inklusive tunnare, mer flexibla vingar som ger naturligt laminärt luftflöde och aktivt hanterar det luftflödet.

NASA:s Armstrong Flight Research Center i Kalifornien arbetar med vad det kallar passiv aeroelastisk vinge (DÖDLÄGE). Larry Hudson, chefstestingenjör vid Armstrong Centers Air Load Laboratory, berättade för media att denna sammansatta struktur är lättare och mer flexibel än traditionella vingar. Framtida kommersiella flygplan kommer att kunna använda den för maximal designeffektivitet, viktbesparingar och bränsleekonomi. Under testning använder experter (FOSS), som använder optiska fibrer integrerade med ytan på vingen, som kan ge data från tusentals mätningar av töjningar och spänningar vid arbetsbelastning.

Flygplanshytter - projekt

Tunnare och mer flexibla vingar minskar motståndet och vikten, men kräver ny design och hanteringslösningar. eliminering av vibrationer. Metoderna som utvecklas är i synnerhet förknippade med passiv, aeroelastisk justering av strukturen med hjälp av profilerade kompositer eller tillverkning av metalltillsatser, samt med aktiv kontroll av vingarnas rörliga ytor för att minska manövrerings- och explosiva laster och dämpa vingvibrationer. Till exempel utvecklar University of Nottingham, Storbritannien, aktiva styrstrategier för flygplansroder som kan förbättra flygplanens aerodynamik. Detta gör det möjligt att minska luftmotståndet med cirka 25 %. Som ett resultat kommer flygplanet att flyga smidigare, vilket resulterar i lägre bränsleförbrukning och COXNUMX-utsläpp.₂.

Föränderlig geometri

NASA har framgångsrikt implementerat en ny teknik som gör att flygplan kan flyga fällbara vingar i olika vinklar. Den senaste serien av flygningar, som genomfördes vid Armstrong Flight Research Center, var en del av projektet Adaptivt vingspann — Tensid. Det syftar till att uppnå ett brett utbud av aerodynamiska fördelar genom användningen av en innovativ lätt formminneslegering som gör att de yttre vingarna och deras kontrollytor kan vikas i optimala vinklar under flygning. System som använder denna nya teknik kan väga upp till 80 % mindre än traditionella system. Denna satsning är en del av NASA:s Converged Aviation Solutions-projekt under Aeronautical Research Missions Authority.

Innovativ flygplanskabindesign

Att fälla vingar under flygning är en innovation som dock genomfördes redan på 60-talet med hjälp av bland annat flygplanet XB-70 Valkyrie. Problemet var att det alltid var förknippat med förekomsten av tunga och stora konventionella motorer och hydraulsystem, som inte var likgiltiga för flygplanets stabilitet och ekonomi.

Implementeringen av detta koncept kan dock leda till skapandet av mer bränslesnåla maskiner än tidigare, samt förenkla taxningen av framtida långdistansflygplan på flygplatser. Dessutom kommer piloter att få en annan enhet för att reagera på ändrade flygförhållanden, såsom vindbyar. En av de viktigaste potentiella fördelarna med vingfällning har att göra med överljudsflygning.

, och de arbetar också med den sk. fluffig kropp - blandad vinge. Detta är en integrerad design utan en tydlig separation av flygplanets vingar och flygkropp. Denna integration har en fördel jämfört med konventionella flygplanskonstruktioner eftersom formen på själva flygkroppen hjälper till att generera lyftkraft. Samtidigt minskar det luftmotståndet och vikten, vilket innebär att den nya designen förbrukar mindre bränsle och därför minskar CO-utsläppen.₂.

Rendering av X-48B mixed-wing design

Gränsskiktets etsning

De är också testade alternativ motorlayout - ovanför vingen och på stjärten, så att motorer med större diameter kan användas. Konstruktioner med turbofläktmotorer eller elmotorer inbyggda i svansen, "svälja", den så kallade "svälja", avviker från konventionella lösningar. luftens gränsskiktvilket minskar luftmotståndet. NASA-forskare har fokuserat på den aerodynamiska dragdelen och arbetar på en idé som kallas (BLI). De vill använda den för att minska bränsleförbrukningen, driftskostnaderna och luftföroreningarna samtidigt.

 Jim Heidmann, Glenn Research Center Advanced Air Transportation Technology Project Manager, sa under en mediapresentation.

När ett flygplan flyger bildas ett gränsskikt runt flygkroppen och vingarna - långsammare rörlig luft, vilket skapar ytterligare aerodynamiskt motstånd. Det är helt frånvarande framför ett flygplan i rörelse - det bildas när fartyget rör sig genom luften, och i bilens bakre del kan det vara upp till flera tiotals centimeter tjockt. I en konventionell design glider gränsskiktet helt enkelt över flygkroppen och blandas sedan med luften bakom flygplanet. Situationen kommer dock att förändras om vi placerar motorerna längs vägen för gränsskiktet, till exempel i slutet av flygplanet, direkt ovanför eller bakom flygkroppen. Det långsammare gränsskiktet luft kommer sedan in i motorerna, där den accelereras och stöts ut i hög hastighet. Detta påverkar inte motoreffekten. Fördelen är att vi genom att accelerera luften minskar motståndet som gränsskiktet utövar.

Forskare har förberett mer än ett dussin flygplansprojekt där en sådan lösning skulle kunna användas. Byrån hoppas att åtminstone en av dem ska användas i X-testflygplanet, som NASA vill använda under det kommande decenniet för att testa avancerad flygteknik i praktiken.

Ser nya säten på ett flygplan

Tvillingbror kommer att berätta sanningen

Digitala tvillingar är den modernaste metoden för att drastiskt minska kostnaderna för utrustningsunderhåll. Som namnet antyder skapar digitala tvillingar en virtuell kopia av fysiska resurser med hjälp av data som samlas in på vissa punkter i maskiner eller enheter - de är en digital kopia av utrustning som redan fungerar eller designas. GE Aviation hjälpte nyligen till med att utveckla världens första digitala tvilling. Chassisystem. Sensorer installeras på punkter där fel vanligtvis uppstår, vilket ger realtidsdata, inklusive för hydraultryck och bromstemperatur. Detta användes för att diagnostisera chassits återstående livscykel och identifiera fel tidigt.

Genom att övervaka det digitala tvillingsystemet kan vi ständigt övervaka resursernas status och få tidiga varningar, prognoser och till och med en handlingsplan, som modellerar "tänk om"-scenarier - allt för att utöka tillgången på resurser. utrustning över tid. Företag som investerar i digitala tvillingar kommer att se en 30-procentig minskning av cykeltiderna för nyckelprocesser, inklusive underhåll, enligt International Data Corporation.  

Augmented reality för piloten

En av de viktigaste innovationerna de senaste åren har varit utvecklingen displayer och sensorer leda piloter. NASA och europeiska forskare experimenterar med detta i ett försök att hjälpa piloter att upptäcka och förhindra problem och hot. Displayen var redan installerad i stridspilotens hjälm F-35 Lockheed Martinoch Thales och Elbit Systems utvecklar modeller för kommersiella flygplanspiloter, särskilt småflygplan. Det sistnämnda företagets SkyLens-system kommer snart att användas på ATR-flygplan.

SkyLens från Elbit Systems

Syntet och raffinerat används redan i stor utsträckning i större affärsjets. visionsystem (SVS / EVS), vilket gör att piloter kan landa under förhållanden med dålig sikt. De smälter alltmer in i kombinerade visionsystem (CVS) som syftar till att öka piloternas medvetenhet om situationer och tillförlitligheten i flygscheman. EVS-systemet använder en infraröd (IR) sensor för att förbättra sikten och nås vanligtvis via HUD-skärmen (). Elbit Systems har i sin tur sex sensorer, inklusive infrarött och synligt ljus. Den expanderar ständigt för att upptäcka olika hot som vulkanaska i atmosfären.

Pekskärmarredan installerade i affärsjetcockpits flyttar de till flygplan med Rockwell Collins-skärmar för den nya Boeing 777-X. Flygelektroniktillverkare letar också taligenkänningsspecialister som ytterligare ett steg mot att minska belastningen på hytten. Honeywell experimenterar med övervakning av hjärnans aktivitet Att avgöra när piloten har för mycket arbete att göra eller hans uppmärksamhet vandrar någonstans "i molnen" – potentiellt också om möjligheten att styra sittbrunnens funktioner.

Tekniska förbättringar i cockpit kommer dock inte att hjälpa mycket när piloterna helt enkelt är utmattade. Mike Sinnett, Boeings vicepresident för produktutveckling, sa nyligen till Reuters att han förutspår "41 600 jobb kommer att behövas under de kommande tjugo åren." kommersiella jetflygplan. Det betyder att det kommer att krävas mer än XNUMX personer. fler nya piloter. Var får man tag i dem? En plan för att lösa detta problem, åtminstone i Boeing, tillämpning av artificiell intelligens. Företaget har redan avslöjat planerna för dess skapelse cockpit utan piloter. Sinnett tror dock att de förmodligen inte kommer att bli verklighet förrän 2040.

Inga fönster?

Passagerarhytter är ett innovationsområde där mycket händer. Oscars utdelas till och med på detta område - Crystal Cabin Awards, dvs. utmärkelser till uppfinnare och designers som skapar system som syftar till att förbättra kvaliteten på flygplansinteriörer för både passagerare och besättning. Allt som gör livet enklare, ökar komforten och skapar besparingar belönas här – från toaletten ombord till skåpen för handbagage.

Samtidigt meddelar Timothy Clark, president för Emirates Airlines: flygplan utan fönstersom till och med kan vara dubbelt så lätta som befintliga konstruktioner, vilket innebär snabbare, billigare och miljövänligare i konstruktion och drift. I den första klassen av nya Boeing 777-300ER har fönstren redan ersatts med skärmar som tack vare kameror och fiberoptiska anslutningar kan visa utsidan utan att några skillnader är synliga för blotta ögat. Det verkar som att ekonomin inte kommer att tillåta byggandet av "glaserade" flygplan, som många drömmer om. Istället är det mer sannolikt att vi har utsprång på väggarna, taket eller sätena framför oss.

Hyttkoncept med tak som visualiserar himlen

Förra året började Boeing testa mobilappen vCabin, som låter passagerare justera belysningsnivåer i sin omedelbara närhet, ringa flygvärdinnor, beställa mat och till och med kontrollera om toaletten är tom. Samtidigt har telefonerna anpassats till inredningsdetaljer som Recaro CL6710 affärsstol, designad för att tillåta mobilappar att luta stolen fram och tillbaka.

Sedan 2013 har amerikanska tillsynsmyndigheter försökt häva förbudet mot användning av mobiltelefoner på flygplan och påpekat att risken för att de ska störa kommunikationssystemet ombord nu blir lägre och lägre. Ett genombrott på detta område kommer att möjliggöra användning av mobila applikationer under flygningen.

Vi ser också progressiv markhanteringsautomation. Det amerikanska flygbolaget Delta experimenterar med användningen av biometri för passagerarregistrering. Vissa flygplatser runt om i världen testar eller testar redan ansiktsigenkänningsteknik för att matcha passfoton med sina kunder genom identitetsverifiering, som sägs kunna kontrollera dubbelt så många resenärer per timme. I juni 2017 samarbetade JetBlue med US Customs and Border Protection (CBP) och det globala IT-företaget SITA för att testa ett program som använder biometri och teknik för ansiktsigenkänning för att screena kunder vid ombordstigning.

I oktober förra året förutspådde International Air Transport Association att 2035 skulle antalet resenärer fördubblas till 7,2 miljarder. Så det finns varför och för vem man ska arbeta med innovationer och förbättringar.

Framtidens flyg:

Animering av BLI-systemet: 

Ingångsanimation för gränsskikt | NASA Glenn Research Center