Millised näevad välja tuleviku reisilennukid

Kui 1968. aastast pärit ajarändurid satuksid täna lennujaama, näeksid nad palju muudatusi, mis neid üllataksid. Kuid lennukid näeksid üllatavalt tuttavad välja. Vaatamata materjalide, mootorite ja avioonika olulistele täiustustele, mis tegid 2017. aastal lennunduse ajaloo ohutuim aasta, jäävad kommertslennukite struktuurilt sarnased 1960. aastate lennukitega. Tegelikult tõusis Boeing 737, mis on oma paljudes versioonides üks ajaloo enimmüüdud lennukitest, esimest korda õhku 1967. aastal.

Põhjus on selles, et kommertslennundus seab esikohale turvalisuse, eelistades tõestatud lahendusi, ja kuna muud arengud – näiteks materjalide ja mootorite vallas – tähendavad, et traditsiooniline disain on endiselt asjakohane. Kuna aga tööstus otsib meeleheitlikult võimalusi süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamiseks, seisab see teistest tööstusharudest pisut tõsisema väljakutse ees just seetõttu, et selle põhitehnoloogiatest on nii raske loobuda. Võib-olla on aeg midagi uut proovida. Milline võiks siis välja näha lennureisid 50 aasta pärast?

Loe ka: Ukraina võidurelvad: Westland Sea Kingi helikopterid

Reisilennukite tulevik

Aastate jooksul on tehtud mitmeid katseid muuta lennukidisaini paradigmat. 1970. aastad lubasid ülehelikiirusega reisimise tulevikku, mis ei saanud kunagi reaalsuseks, välja arvatud piiratud Concorde'i lennud. Aeg-ajalt on reklaamitud Northrop B-2 vargpommitajaga sarnase "segatiivalise" lennuki ideed, kuid seni pole see õnnestunud.

Tehniliste ja rahaliste põhjuste kombinatsioon sundis lennukitööstust neist üsna veidratest ettepanekutest loobuma ja keskenduma kanoonilisematele kujundustele, mis on tänapäeval normiks. Kas järgmised 50 aastat jätkavad viimase poole sajandi aeglast ja ühtlast teed? Kas näeme taas kiiret tehnoloogilist läbimurret, mis iseloomustas lennundust I maailmasõja lõpu ja Kuule maandumise vahel Apollo? Ärge laske end petta suurejooneliste läbimurrete ilmsest puudumisest. Mõned suured muudatused on kohe nurga taga.

Loe ka: Ukraina võidurelvad: Storm Shadow / SCALP-EG tiibraketid

Elektrilised lennukid

Suurem osa lähilendudest muutuvad tõenäoliselt järgmise paarikümne aasta jooksul elektriliseks ja see muudab meie suhtumist lennureisidest. Väiksemad elektrimootorid võimaldaksid hajutatud tõukejõudu, mis on sarnane NASA X-57 prototüübiga. Madalam müratase ja madalamad tegevuskulud võimaldavad elektrimootoriga lennukitel lennata palju lähemale kohtadele, kus inimesed elavad ja töötavad.

Tegelikult ei ole mitme nüüdisaegse elektrilise lennukiprojekti eesmärk mitte ainult asendada linnadevahelist maismaatransporti, nagu plaanivad 9–12 reisijaga Zunumi ja Eviationi kontseptsioonid, vaid ka nende sees. Lendavad taksod saavad peagi reaalsuseks, kuid näha on, kas futuristliku välimusega Vahana ja CityAirbusi kontseptsioonid esindavad tõesti tulevikku. Igal juhul ei ole ukselt-ukseni lennud elektrilennukite ainuõigus.

Kuigi see ei ole uus kontseptsioon, on rootorlennukite kasutamine, st lennukid, mis suudavad üle minna vertikaalselt tõstevõimelt fikseeritud tiivaga konfiguratsioonile, on siiani olnud suuresti piiratud USA sõjaväega.

Itaalia helikopteritootja Leonardo valmistab aga praegu ette tsiviilmudelit kommertskäivitamiseks AW609, mis edu korral võib potentsiaalselt muuta täidesaatvat ja piirkondlikku lennundust. AW609 ühendab endas nii lennukite kui ka helikopterite disainielemendid.

Paljud ettevõtted arendavad elektrilisi tõukejõusüsteeme õhutaksodele, pendellennukitele ja elektrilistele vertikaalselt õhkutõusvatele ja maanduvatele (eVTOL) sõidukitele, millest paljud on autonoomsed. Näiteks teeb elektrimootorite tootja MagniX koostööd akude tarnijaga H55, et muuta Vancouveris asuva vesilennuki operaatori Harbour Airi lennukid täiselektriliseks lennukipargiks. Ja Iisraeli firma Eviation on välja töötanud Alice’i, maailma esimese täiselektrilise pendellennuki, mille akutehnoloogia sarnaneb mobiiltelefonile ja mille lennuulatus on ~800 km.

Hübriidenergia on teine ​​võimalus. 2020. aastal läbis Ameerika startup Ampaire’i hübriid-elektriline Eel 550 km pikkuse katselennu, mille ninas oli elektrimootor ja taga oli tavaline sisepõlemismootor. Ja siis on veel vesinik, millel on suur potentsiaal, kui seda saab toota fossiilkütuste asemel madala süsinikusisaldusega allikatest. Airbus investeerib palju tehnoloogiasse, mis on vajalik lennukite varustamiseks taastuvatest energiaallikatest toodetud vesinikuga, lootes ühel päeval kasutada seda hiiglaslike reaktiivlennukite toiteks, mis sõidavad pikki vahemaid ilma CO2-heitmeteta. Boeing katsetab ka oma vesinikkütusega lennukeid.

Loe ka: Saab JAS 39 Gripen - valikuna Ukraina õhujõududele: saame teada, mis lennukiga on tegu

Kiirust taga ajades

On üks valdkond, kus kommertslennundus näib olevat läinud tagurpidi, mitte edasi. Varem oli võimalik üle Atlandi lennata ülehelikiirusel, kuid tänapäeval on isegi kõige sügavamate taskutega inimesed sunnitud leppima allahelikiirusega. Mõned idufirmad töötavad selle parandamiseks.

Startup Boom Supersonic, mille investorite hulka kuuluvad Silicon Valley inkubaator Y Combinator ja Japan Airlines, arendab kommertslennukit, mis peaks lendama kiirusega 2,2 Machi ja maksab vähem kui Concorde.

Aerion AS2 on veel üks tsiviilülehelikiirusega lennukiprojekt, mis on suunatud juhtivtöötajate teenuste turule. Kuigi see on alles arendusjärgus, on sellel juba 2,4 miljardi dollari suurune tellimus reaktiivlennukite operaatorilt Flexjet 20 Mach 2 AS1,5 lennuki jaoks. Kuid isegi need kiirused kahvatuvad mõne ambitsioonika uurimisprogrammi ennustatud hüperhelikiiruste kõrval.

Saksa lennundusuuringute instituudi DLR juhitud projekt Spaceliner sõidab kosmose piirile, et lennata helikiirusest 25 korda kiiremini. Nii oleks võimalik lennata näiteks Londonist Austraaliasse umbes 90 minutiga.

"Väga sageli ei ole kosmosetööstuses väljakutse tehnoloogiline, vaid rahaline või operatiivne," ütleb Saksa lennundusuuringute instituudi DLRi kosmoseuuringute juhatuse liige Rolf Henke. "Segatiibadest on räägitud juba 1920. aastatel ja hüperhelilendudest alates 1930. aastatest, aga vaja on kedagi, kes on valmis riskima ja tohutuid summasid investeerima."

Kui reaalne on hüperhelikiirusega lennukite revolutsioon? Kas jõuame punktini, kus uusimad tehnoloogiad eksisteerivad koos?

Loe ka: 6 mandritevahelist ballistilist raketti (ICBM), mis võivad maailma lõpetada

Mõiste "segatiib"

Üks inseneride ettepanekutest on "segatud tiivakere", mida olen juba korduvalt maininud. See täiesti uus lennukikuju sarnaneb "lendava tiiva" disainiga, mida kasutatakse sõjalennukites, näiteks ikoonilises B-2 pommitaja, kuid segatiival on keskmises osas suurem maht. Idee kallal töötavad nii Boeing kui ka Airbus, nagu ka kolmas mängija, Californias asuv JetZero, mis on seadnud endale ambitsioonika eesmärgi panna segatiivaga lennuk kasutusele juba 2030. aastal.

"Oleme väga tõsiselt suhtunud suurte lennukite heitkoguste vähendamise poole ning segatiivaga lennukiraam võib pakkuda 50% vähem kütust ja heitmeid," ütles JetZero kaasasutaja ja tegevjuht Tom O'Leary. "See on tohutu samm edasi võrreldes sellega, millega tööstus harjunud on."

Olles omamoodi hübriid lendava tiiva ja traditsioonilise "toru ja tiiva" vahel, võimaldab segatud tiib kogu lennukil tekitada tõstejõudu, minimeerides samal ajal takistust. NASA teatab, et see kuju "aitab suurendada kütusesäästu ja loob lennuki kere keskosas suurema kandepinna (kauba või reisija). Agentuur katsetas seda ühel oma katselennukil, X-48. Aastatel 120–2007 toimunud umbes 2012 testlennu ajal näitasid kaks mehitamata X-48 kaugjuhitavat lennukit kontseptsiooni elujõulisust.

O'Leary sõnul hoiab tootjaid tagasi üks suur tehniline probleem. "See on rõhk mittesilindrilises keres," ütleb ta, viidates tõsiasjale, et torukujuline lennuk suudab paremini toime tulla pidevate paisumis- ja kokkutõmbumistsüklitega, mis iga lennu ajal tekivad. „Kui mõelda „toru ja tiiva“ peale, siis see jagab koormuse – toru kannab survest tulenevat koormust, tiivad aga paindumisest. Kuid segatud tiib koondab nad sisuliselt kokku. Alles nüüd saame seda teha komposiitmaterjalidega, mis on nii kerged kui ka tugevad." See radikaalselt uus kuju annab tulemuseks lennuki sisemuse, mis näeb välja ja tundub täiesti teistsugune kui tänapäeva laia kerega lennukitel. JetZero loodab saada oma lennukid kasutusse 2030. aastaks.

Loe ka: TOP-5 moodsaimat tuumaallveelaeva

Ülehelikiirusega lennud

Ligi pool tosinat ettevõtet võistleb selle nimel, et olla esimene, kes pakub avalikkusele ülehelikiirusega reisimist. See on huvitav huvi ajal, mil suur osa transpordi investeeringutest ja uuendustest on suunatud puhtamate, kliimasõbralikumate võimaluste väljatöötamisele, mis kasutavad vähem kütust või alternatiivsed tõukejõutehnoloogiad, nagu akud või vesinik.

Denveris asuv Boom Supersonic kavatseb oma ülehelikiirusega reisilennuki nimega Overture debüüdi teha 2029. aastal. Ettevõtte tegevjuhi Blake Scholli sõnul mahutab lennuk eeldatavasti 64–80 reisijat. See sõidab kiirusega 1,7 Machi, mis on 1,7 korda suurem helikiirusest – rohkem kui kaks korda kiiremini kui tavaline reisilennuk.

Tööstusanalüütikud ütlevad, et riskikapital ja idee, et kommertslikud ülehelikiirusega lennukid kõlavad hea ideena, on suuresti kaasa aidanud projekti taaselustamisele.

Ettevõtted ütlevad, et nende uue põlvkonna ülehelikiirusega lennukitel on väiksem süsiniku jalajälg, peamiselt seetõttu, et neid toidab keskkonnasõbralik reaktiivkütus. See kütus on valmistatud põllumajandustoodetest, sealhulgas sojaubadest ja loomsetest rasvadest. Kuid kriitikud väidavad, et lubadus ignoreerib mõnda olulist tegelikkust. Näiteks ei jätku tänapäeval olemasolevate lennukite jaoks piisavalt keskkonnasõbralikku lennukikütust. Ja see, mis olemas on, on kallim – mõnel hinnangul kaks kuni neli korda kallim kui fossiilkütused.

Ja olenemata kütusest, reaalsus on see, et ülehelikiirusega lennukid kasutavad seda alati rohkem. Rahvusvahelise puhta transpordi nõukogu uuringu kohaselt võivad ülehelikiirusega lennukid 2022. aastaks kasutada seitse kuni üheksa korda rohkem kütust kui tavalised kommertslennukid, vedades samal ajal vähem reisijaid. Kuid NASA ütleb, et ülehelikiirusega reisimine moodustab vähemalt esialgu väga väikese osa CO2 koguheitest ja väga väikese osa kommertslennundusest. Siiski, kuna lennufirmad lubavad saavutada 2050. aastaks süsinikuheite nulli, ütlevad mõned, et on raske mõista, kuidas ülehelikiirusega lennukid sellesse raamistikku sobivad.

Analüütikutel on aga kahtlusi, arvestades, kui raske on kommertslennufirmadel pinnal püsida. Ülehelikiirusega lennukid veavad vähem reisijaid ja kasutavad rohkem kütust. Kui see kütus on keskkonnasõbralik lennukikütus, siis kulud tõusevad veelgi.

Atlantas asuv Hermeus on vaid üks ettevõtetest, kes uurib võimalust ehitada veelgi kiirem ülihelikiirusega kommertsreisija. Kui ülehelikiirusega lennukid liiguvad helikiirusest kiiremini, siis hüperhelikiirusega lennukid liiguvad viis või enam korda kiiremini.

Ettevõtte reaktiivlennuk Halcyon liigub 5 Machi kiirusega ehk viis korda helikiirusest kiiremini. Kuid ettevõte on avatud tehnoloogiliste väljakutsete osas, millega ta sellise kiire lennuki väljatöötamisel silmitsi seisab. Täna on selle pressiesindaja sõnul tõenäosus Halcyoni õhus lendu saada alla 50%, kuid nad eeldavad, et need võimalused aja jooksul paranevad.

Kuid isegi siis peavad Hermeus ja kõik idufirmad veenma avalikkust oma projekti uskuma ja tegelema kasvava murega lennureiside keskkonnamõju pärast. See võib olla keeruline ülesanne.

Ülehelikiirusega reisimise taastumist ümbritsevad optimism ja põnevus ning tehnoloogia areneb edasi. Ülehelikiirusega lend avab lõputud võimalused teadusuuringuteks ja innovatsiooniks, juhatades sisse uue lennureisi ajastu.

Visnovki

Ehkki homsete futuristlike lennukite lendamisega peame võib-olla veidi kauem ootama, saame siiski keskenduda materjalidele ja protsessidele, mis võimaldavad tänapäevaseid dekarboniseeritud lennukeid. Kinnitage turvavööd, teekond on just alanud.

Loe ka:

• 5. ja 6. põlvkonna võitlejad: mis vahe on ja kus on piir?
• Mida peate teadma enne veebisaidi käivitamist