Cải tiến kỹ thuật trong máy bay và hơn thế nữa

Hàng không đang phát triển theo nhiều hướng khác nhau. Máy bay tăng phạm vi bay, trở nên kinh tế hơn, khí động học hơn và tăng tốc tốt hơn. Có những cải tiến về cabin, chỗ ngồi của hành khách và bản thân các sân bay.

Chuyến bay kéo dài mười bảy giờ không nghỉ. Boeing 787-9 Dreamliner Hãng hàng không Úc Qantas với hơn XNUMX hành khách và XNUMX thành viên phi hành đoàn đã thực hiện chuyến bay từ Perth, Úc đến Sân bay Heathrow ở London. Chiếc xe bay qua 14 498 km. Đây là chuyến bay dài thứ hai thế giới chỉ sau chuyến bay của Qatar Airways từ Doha đến Auckland, New Zealand. Tuyến đường cuối cùng này được coi là 14 529 km, dài hơn 31 km.

Trong khi đó, Singapore Airlines đang chờ giao một chiếc mới. Airbus A350-900ULR (chuyến bay đường dài) để bắt đầu dịch vụ trực tiếp từ New York đến Singapore. Tổng chiều dài của tuyến đường sẽ là hơn 15 nghìn km. Phiên bản A350-900ULR khá đặc biệt - nó không có hạng phổ thông. Máy bay được thiết kế cho 67 chỗ ở hạng thương gia và 94 chỗ ở hạng phổ thông cao cấp. Nó có ý nghĩa. Rốt cuộc, ai có thể ngồi chật chội cả ngày trong ngăn rẻ nhất? Chỉ trong số những người khác Với các chuyến bay thẳng dài như vậy trong khoang hành khách, ngày càng có nhiều tiện nghi mới được thiết kế.

cánh bị động

Khi các thiết kế máy bay phát triển, khí động học của chúng thay đổi liên tục, mặc dù không triệt để. Tìm kiếm cải thiện hiệu quả nhiên liệu Giờ đây, các thay đổi về thiết kế có thể được tăng tốc, bao gồm các cánh mỏng hơn, linh hoạt hơn cung cấp luồng không khí thành lớp tự nhiên và chủ động quản lý luồng không khí đó.

Trung tâm Nghiên cứu Chuyến bay Armstrong của NASA ở California đang nghiên cứu về cái mà nó gọi là cánh đàn hồi thụ động (TIỂU SỬ). Larry Hudson, kỹ sư trưởng thử nghiệm tại Phòng thí nghiệm Tải trọng Không khí của Trung tâm Armstrong, nói với giới truyền thông rằng cấu trúc tổng hợp này nhẹ hơn và linh hoạt hơn các loại cánh truyền thống. Máy bay thương mại trong tương lai sẽ có thể sử dụng nó để đạt hiệu quả thiết kế tối đa, tiết kiệm trọng lượng và tiết kiệm nhiên liệu. Trong quá trình thử nghiệm, các chuyên gia sử dụng (FOSS), sử dụng sợi quang học tích hợp với bề mặt của cánh, có thể cung cấp dữ liệu từ hàng nghìn phép đo về biến dạng và ứng suất khi khối lượng công việc.

Cabin máy bay - dự án

Cánh mỏng hơn và linh hoạt hơn giúp giảm lực cản và trọng lượng, nhưng yêu cầu các giải pháp thiết kế và xử lý mới. loại bỏ rung động. Các phương pháp đang được phát triển có liên quan, đặc biệt, với sự điều chỉnh thụ động, đàn hồi của cấu trúc bằng cách sử dụng vật liệu tổng hợp định hình hoặc sản xuất các chất phụ gia kim loại, cũng như với việc kiểm soát chủ động bề mặt chuyển động của cánh để giảm tải trọng nổ và cơ động và làm giảm dao động của cánh. Ví dụ, Đại học Nottingham, Vương quốc Anh, đang phát triển các chiến lược để chủ động điều khiển bánh lái máy bay có thể cải thiện tính khí động học của máy bay. Điều này giúp giảm lực cản không khí khoảng 25%. Nhờ đó, máy bay sẽ bay êm ái hơn, dẫn đến mức tiêu hao nhiên liệu và lượng khí thải COXNUMX thấp hơn.₂.

Hình học có thể thay đổi

NASA đã đưa vào ứng dụng thành công một công nghệ mới cho phép máy bay bay gấp cánh ở các góc độ khác nhau. Chuỗi chuyến bay cuối cùng, được thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu Chuyến bay Armstrong, là một phần của dự án Sải cánh thích ứng - PAV. Nó nhằm mục đích đạt được nhiều lợi ích khí động học thông qua việc sử dụng hợp kim bộ nhớ hình dạng nhẹ sáng tạo cho phép các cánh bên ngoài và bề mặt điều khiển của chúng có thể gập lại ở các góc tối ưu trong quá trình bay. Các hệ thống sử dụng công nghệ mới này có thể nặng hơn đến 80% so với các hệ thống truyền thống. Liên doanh này là một phần của dự án Giải pháp Hàng không Hội tụ của NASA thuộc Cơ quan Quản lý Nhiệm vụ Nghiên cứu Hàng không.

Thiết kế cabin máy bay sáng tạo

Tuy nhiên, gấp cánh khi bay là một sự đổi mới đã được thực hiện vào những năm 60 bằng cách sử dụng máy bay XB-70 Valkyrie, trong số những người khác. Vấn đề là nó luôn gắn liền với sự hiện diện của các động cơ và hệ thống thủy lực thông thường nặng và lớn, vốn không quan tâm đến sự ổn định và kinh tế của máy bay.

Tuy nhiên, việc thực hiện khái niệm này có thể dẫn đến việc tạo ra nhiều loại máy móc tiết kiệm nhiên liệu hơn trước đây, cũng như việc vận chuyển các máy bay đường dài trong tương lai tại các sân bay trở nên dễ dàng hơn. Ngoài ra, phi công sẽ nhận được một thiết bị khác để phản ứng với các điều kiện bay thay đổi, chẳng hạn như gió giật. Một trong những lợi ích tiềm năng đáng kể nhất của việc gập cánh liên quan đến chuyến bay siêu thanh.

, và họ cũng đang làm việc trên cái gọi là. cơ thể mềm mại – cánh hỗn hợp. Đây là một thiết kế tích hợp không có sự phân tách rõ ràng giữa cánh và thân máy bay. Sự tích hợp này có lợi thế hơn so với các thiết kế máy bay thông thường vì hình dạng của thân máy bay tự nó giúp tạo ra lực nâng. Đồng thời, nó làm giảm sức cản và trọng lượng của không khí, có nghĩa là thiết kế mới tiêu thụ ít nhiên liệu hơn và do đó giảm lượng khí thải CO.₂.

Kết xuất thiết kế cánh hỗn hợp X-48B

Khắc lớp ranh giới

Chúng cũng được kiểm tra bố trí động cơ thay thế - phía trên cánh và phía đuôi, để có thể sử dụng các động cơ có đường kính lớn hơn. Các thiết kế với động cơ phản lực hoặc động cơ điện được tích hợp ở đuôi, "nuốt", cái gọi là "nuốt", khác với các giải pháp thông thường. lớp ranh giới không khílàm giảm lực cản. Các nhà khoa học của NASA đã tập trung vào phần kéo khí động học và đang thực hiện một ý tưởng có tên là (BLI). Họ muốn sử dụng nó để đồng thời giảm tiêu thụ nhiên liệu, chi phí vận hành và ô nhiễm không khí.

 Jim Heidmann, Giám đốc Dự án Công nghệ Vận tải Hàng không Tiên tiến của Trung tâm Nghiên cứu Glenn, cho biết trong một buổi thuyết trình trên phương tiện truyền thông.

Khi máy bay bay, một lớp ranh giới được hình thành xung quanh thân máy bay và cánh - không khí chuyển động chậm hơn, tạo ra lực cản khí động học bổ sung. Nó hoàn toàn không có ở phía trước của một chiếc máy bay đang chuyển động - nó được hình thành khi con tàu di chuyển trong không khí, và ở phía sau chiếc ô tô nó có thể dày tới vài chục cm. Trong một thiết kế thông thường, lớp ranh giới chỉ đơn giản là trượt qua thân máy bay và sau đó trộn với không khí phía sau máy bay. Tuy nhiên, tình hình sẽ thay đổi nếu chúng ta đặt các động cơ dọc theo đường đi của lớp ranh giới, ví dụ, ở phần cuối của máy bay, ngay phía trên hoặc phía sau thân máy bay. Sau đó, không khí ở lớp ranh giới chậm hơn sẽ đi vào động cơ, nơi nó được tăng tốc và đẩy ra ở tốc độ cao. Điều này không ảnh hưởng đến công suất động cơ. Ưu điểm là bằng cách tăng tốc không khí, chúng ta giảm lực cản tác dụng bởi lớp biên.

Các nhà khoa học đã chuẩn bị hơn một chục dự án máy bay trong đó một giải pháp như vậy có thể được sử dụng. Cơ quan này hy vọng rằng ít nhất một trong số chúng sẽ được sử dụng trong máy bay thử nghiệm X mà NASA muốn sử dụng trong thập kỷ tới để thử nghiệm công nghệ hàng không tiên tiến trong thực tế.

Nhìn thấy chỗ ngồi mới trên máy bay

Anh trai sinh đôi sẽ nói sự thật

Cặp song sinh kỹ thuật số là phương pháp hiện đại nhất giúp giảm mạnh chi phí bảo trì thiết bị. Như tên của nó, cặp song sinh kỹ thuật số tạo ra một bản sao ảo của tài nguyên vật lý bằng cách sử dụng dữ liệu được thu thập tại một số điểm nhất định trong máy hoặc thiết bị - chúng là bản sao kỹ thuật số của thiết bị đã hoạt động hoặc đang được thiết kế. GE Aviation gần đây đã giúp phát triển máy bay song sinh kỹ thuật số đầu tiên trên thế giới. Hệ thống khung gầm. Cảm biến được lắp đặt tại những điểm thường xảy ra hỏng hóc, cung cấp dữ liệu thời gian thực, bao gồm cả áp suất thủy lực và nhiệt độ phanh. Điều này được sử dụng để chẩn đoán vòng đời còn lại của khung và xác định sớm các hỏng hóc.

Bằng cách giám sát hệ thống song sinh kỹ thuật số, chúng tôi có thể liên tục theo dõi trạng thái của các nguồn tài nguyên và nhận các cảnh báo sớm, dự báo và thậm chí là một kế hoạch hành động, mô hình hóa các tình huống “nếu xảy ra” - tất cả đều nhằm mở rộng tính khả dụng của các nguồn tài nguyên. thiết bị theo thời gian. Theo International Data Corporation, các công ty đầu tư vào cặp song sinh kỹ thuật số sẽ giảm 30% thời gian chu kỳ đối với các quy trình chính, bao gồm cả bảo trì.  

Thực tế tăng cường cho phi công

Một trong những đổi mới quan trọng nhất trong những năm gần đây là phát triển màn hình và cảm biến dẫn đường cho phi công. NASA và các nhà khoa học châu Âu đang thử nghiệm điều này với nỗ lực giúp phi công phát hiện và ngăn chặn các vấn đề và mối đe dọa. Màn hình đã được cài đặt trong mũ bảo hiểm của phi công chiến đấu F-35 Lockheed Martinvà Thales và Elbit Systems đang phát triển các mô hình cho phi công lái máy bay thương mại, đặc biệt là máy bay nhỏ. Hệ thống SkyLens của công ty sau này sẽ sớm được sử dụng trên máy bay ATR.

SkyLens của Elbit Systems

Tổng hợp và tinh chế đã được sử dụng rộng rãi trong các máy bay phản lực kinh doanh lớn hơn. hệ thống thị giác (SVS / EVS), cho phép phi công hạ cánh trong điều kiện tầm nhìn kém. Họ ngày càng hợp nhất thành hệ thống thị giác kết hợp (CVS) nhằm nâng cao nhận thức của phi công về các tình huống và độ tin cậy của lịch trình bay. Hệ thống EVS sử dụng cảm biến hồng ngoại (IR) để cải thiện khả năng hiển thị và thường được truy cập thông qua màn hình HUD (). Đến lượt mình, Elbit Systems có sáu cảm biến, bao gồm cả tia hồng ngoại và ánh sáng khả kiến. Nó không ngừng mở rộng để phát hiện các mối đe dọa khác nhau như tro núi lửa trong khí quyển.

Màn hình cảm ứngđã được lắp đặt trong buồng lái máy bay phản lực kinh doanh, họ đang chuyển sang máy bay có màn hình Rockwell Collins cho chiếc Boeing 777-X mới. Các nhà sản xuất thiết bị điện tử cũng đang tìm kiếm chuyên gia nhận dạng giọng nói như một bước khác để giảm tải cho xe taxi. Honeywell đang thử nghiệm với giám sát hoạt động não Để xác định thời điểm phi công có quá nhiều việc phải làm hoặc sự chú ý của anh ta lang thang ở đâu đó "trên mây" - cũng có khả năng về khả năng điều khiển các chức năng của buồng lái.

Tuy nhiên, những cải tiến kỹ thuật trong buồng lái sẽ không giúp ích gì nhiều khi các phi công chỉ đơn giản là kiệt sức. Mike Sinnett, phó chủ tịch phát triển sản phẩm của Boeing, gần đây nói với Reuters rằng ông dự đoán "41 việc làm sẽ cần thiết trong vòng 600 năm tới." máy bay phản lực thương mại. Điều này có nghĩa là sẽ cần nhiều hơn XNUMX người. thêm nhiều phi công mới. Lấy chúng ở đâu? Một kế hoạch để giải quyết vấn đề này, ít nhất là ở Boeing, ứng dụng trí tuệ nhân tạo. Công ty đã tiết lộ kế hoạch cho việc tạo ra buồng lái không có phi công. Tuy nhiên, Sinnett tin rằng chúng có thể sẽ không trở thành hiện thực cho đến năm 2040.

Không có cửa sổ?

Khoang hành khách là một lĩnh vực đổi mới, nơi có rất nhiều điều đang diễn ra. Giải Oscar thậm chí còn được trao trong lĩnh vực này - Giải thưởng Cabin pha lê, I E. giải thưởng cho các nhà phát minh và nhà thiết kế tạo ra các hệ thống nhằm nâng cao chất lượng nội thất máy bay cho cả hành khách và phi hành đoàn. Tất cả mọi thứ giúp cuộc sống dễ dàng hơn, tăng sự thoải mái và tạo ra khoản tiết kiệm đều được đền đáp ở đây - từ nhà vệ sinh trên máy bay đến tủ để hành lý xách tay.

Trong khi đó, Timothy Clark, Chủ tịch Hãng hàng không Emirates, thông báo: máy bay không có cửa sổthậm chí có thể nhẹ gấp đôi so với các cấu trúc hiện có, nghĩa là xây dựng và vận hành nhanh hơn, rẻ hơn và thân thiện với môi trường hơn. Ở khoang hạng nhất của chiếc Boeing 777-300ER mới, các cửa sổ đã được thay thế bằng màn hình, nhờ camera và kết nối cáp quang, có thể hiển thị hình ảnh bên ngoài mà mắt thường không có bất kỳ sự khác biệt nào. Có vẻ như nền kinh tế sẽ không cho phép chế tạo những chiếc máy bay "tráng men" mà nhiều người mơ ước. Thay vào đó, chúng ta có nhiều khả năng có những hình chiếu lên tường, trần nhà hoặc những chiếc ghế trước mặt.

Ý tưởng cabin với mái che hình ảnh bầu trời

Năm ngoái, Boeing đã bắt đầu thử nghiệm ứng dụng di động vCabin, cho phép hành khách điều chỉnh mức độ ánh sáng ở khu vực gần họ, gọi cho tiếp viên hàng không, gọi đồ ăn và thậm chí kiểm tra xem phòng vệ sinh có trống hay không. Trong khi đó, điện thoại đã được điều chỉnh để phù hợp với các phụ kiện nội thất như ghế thương gia Recaro CL6710, được thiết kế để cho phép các ứng dụng di động nghiêng ghế qua lại.

Kể từ năm 2013, các cơ quan quản lý của Mỹ đã cố gắng dỡ bỏ lệnh cấm sử dụng điện thoại di động trên máy bay, chỉ ra rằng nguy cơ chúng can thiệp vào hệ thống liên lạc trên máy bay ngày càng thấp. Một bước đột phá trong lĩnh vực này sẽ cho phép sử dụng các ứng dụng di động trong suốt chuyến bay.

Chúng tôi cũng đang chứng kiến ​​quá trình tự động hóa xử lý mặt đất tiến bộ. Hãng hàng không Delta ở Mỹ đang thử nghiệm việc sử dụng sinh trắc học để đăng ký hành khách. Một số sân bay trên thế giới đã và đang thử nghiệm công nghệ nhận dạng khuôn mặt để khớp ảnh hộ chiếu với ảnh của khách hàng của họ thông qua xác minh danh tính, được cho là có thể kiểm tra gấp đôi số lượng khách du lịch mỗi giờ. Vào tháng 2017 năm XNUMX, JetBlue đã hợp tác với Cơ quan Hải quan và Bảo vệ Biên giới Hoa Kỳ (CBP) và công ty CNTT toàn cầu SITA để thử nghiệm một chương trình sử dụng sinh trắc học và công nghệ nhận dạng khuôn mặt để sàng lọc khách hàng khi lên máy bay.

Tháng 2035 năm ngoái, Hiệp hội Vận tải Hàng không Quốc tế dự đoán rằng đến năm 7,2, số lượng du khách sẽ tăng gấp đôi lên XNUMX tỷ người. Vì vậy, có lý do tại sao và cho ai để làm việc trên các đổi mới và cải tiến.

Hàng không của tương lai:

Hoạt ảnh của hệ thống BLI: 

Hoạt ảnh lối vào lớp ranh giới | Trung tâm nghiên cứu Glenn của NASA