Ndege za kisasa za kiraia zinazokusudiwa kubeba wabebaji wa hewa wa kibiashara lazima zionyeshe sifa za hali ya juu tu, lakini pia zijulikane na gharama ndogo za uendeshaji. Wakati wa kuunda sampuli mpya za vifaa kama hivyo, hitaji la kupunguza gharama zote za msingi huzingatiwa, na chaguzi mpya za kupunguza gharama za matengenezo na ndege zinaibuka kila wakati. Toleo la kupendeza la mjengo, linaloweza kuonyesha ufanisi maalum, lilipendekezwa mwaka huu na mashirika ya NASA na DLR. Mradi wa dhana ya kuahidi unaitwa eRay.
Taasisi ya Kitaifa ya Anga ya Anga na Usimamizi wa Anga (NASA) na Kituo cha Anga cha Anga na Anga (DLR) hutoa michango muhimu katika ukuzaji wa anga katika vikundi vyote vikubwa, pamoja na anga ya kibiashara, ambayo inahusika na kusafirisha watu na bidhaa. Wataalam wa mashirika haya wanatafuta kila wakati maoni mapya, wakija na mapendekezo mapya na kuyajaribu. Katika msimu wa joto wa mwaka huu, mashirika hayo mawili yaliwasilisha dhana ya ndege inayoahidi inayoweza kuonyesha sifa za utendaji wa hali ya juu na kuongezeka kwa viashiria vya uchumi.
Mradi mpya wenye jina la kujaribu la eRay ulikuwa ukifanywa na akiba kwa siku zijazo. Wakati wa kuunda mahitaji yake, utabiri juu ya ukuzaji wa anga ya kibiashara hadi 2045 ulizingatiwa. Utabiri wa sasa unaonyesha kuwa kufikia wakati huu katika nchi zilizoendelea na zinazoendelea, trafiki ya abiria na mizigo itakua sana. Katika suala hili, ukuzaji wa mtandao wa uwanja wa ndege na suluhisho la maswala anuwai ya shirika utahitajika. Kwa kuongezea, teknolojia mpya ya anga na uwezo wa tabia itahitajika kusaidia usafirishaji. Kwa upande wa sifa zake, inapaswa kuzidi sampuli zilizopo.
NASA na DLR wanaamini kuwa ndege za kibiashara za siku zijazo zinapaswa kuwa za kiuchumi zaidi ya 60% kuliko zile za sasa. Inapaswa kuwa na uwezo wa kufanya kazi kwenye uwanja mdogo wa ndege, na pia kutofautishwa na kelele iliyopunguzwa na urahisi wa kufanya kazi. Katika utafiti wao na ripoti juu yake, waandishi wa mradi huo mpya walitumia ndege za uzalishaji zilizopo Airbus A321-200 kama aina ya kumbukumbu. Eay ya kuahidi ilitakiwa kuwa na vigezo sawa vya uwezo na uwezo wa kubeba, lakini wakati huo huo inaonyesha faida katika maeneo mengine yote.
Dhana ya eRay bado haijakusudiwa kwa muundo kamili na uzinduzi wa baadaye wa uzalishaji na utendaji wa vifaa. Katika suala hili, wataalam wa mashirika ya kisayansi hawakuweza kujizuia na kutumia maoni ya kuthubutu ambayo bado hayako tayari kutekelezwa kwa vitendo. Ilikuwa matumizi ya suluhisho kama hizo ambazo zilifanya iwezekane kutatua kazi zilizopewa na "kuunda" toleo jipya la ndege ya siku zijazo.
Kulingana na utabiri wa matumaini zaidi, ndege ya eRay itakuwa nyepesi kwa 30% kuliko uzalishaji A321. Ufanisi wa mmea wa umeme umeongezeka kwa 48%. Ufanisi wa jumla wa bodi huongezeka kwa 64%. Ikumbukwe kwamba ili kupata matokeo kama hayo, wanasayansi na wabunifu walipaswa sio tu kuanzisha maoni mapya, lakini pia kuachana na suluhisho zao za kawaida. Kama matokeo, mjengo uliopendekezwa unatofautiana sana na wawakilishi wa kisasa wa darasa lake.
Mradi wa eRay unapendekeza ujenzi wa ndege ya bawa ya chini ya baiskeli na bawa la kufagia. Kitengo cha mkia hutolewa, pamoja na kiimarishaji na V kubwa kubwa ya kupita. Hakuna keel. Kwa njia ya asili, kwa sababu ya hitaji la kuboresha ufanisi, shida ya kupanga vitu vya mmea wa umeme ilitatuliwa. Vitengo vyake vya kibinafsi vimewekwa katika sehemu tofauti za bawa, na vile vile kwenye mkia wa fuselage.
Fuselage ya ndege, kwa ujumla, inafanana na vitengo vya mashine zilizopo. Ujenzi wa muundo wa chuma-urefu wa urefu mrefu na umbo la aerodynamic unapendekezwa. Sehemu ya upinde hutolewa chini ya chumba cha kulala na vyumba vya kiufundi, nyuma yake kuna saluni kubwa na viti vya abiria. Kiasi cha mizigo hutolewa chini ya chumba cha abiria - kwanza kabisa, kwa mzigo. Sehemu ya mkia lazima iwe na moja ya injini za mmea wa umeme.
Inapendekezwa kuweka kizimbani ndege zilizo safishwa na fuselage. Mrengo unapata wasifu mzuri, na juu ya uso wake hakuna vitu vyenye uwezo wa kuvuruga mtiririko. Kwenye kingo zinazoongoza na zinazofuatia za bawa, utunzaji wa aina ya jadi hutolewa. Mwishowe, wabunifu waliweka jozi za injini za kupita za turbojet na vifaa muhimu.
Badala ya mamlaka ya jadi, mradi wa eRay hutumia mfumo usio wa kawaida. Mwisho wa mkia wa fuselage, kituo cha conical annular imewekwa kwa msukumo wa kituo cha nguvu. Kwenye pande za kituo hiki, wabunifu waliweka ndege mbili za utulivu zilizowekwa na transverse V kubwa. Hakuna keel. Udhibiti wa Yaw unapaswa kufanywa kwa kubadilisha msukumo wa motors za mrengo au kwa njia ya ufundi wa mrengo.
Kulingana na mahesabu ya NASA na DLR, robo tatu ya ongezeko la ufanisi wa nishati inaweza kupatikana tu kupitia njia ya hewa. Kwa mfano, 13% ya ongezeko la jumla la ufanisi hutolewa na mtiririko wa laminar karibu na fuselage. Kuleta mabawa kwa m 45 hutoa ongezeko la 6% nyingine. Kuachana na keel kunapunguza uso wa fremu ya hewa, kupunguza upinzani wa hewa.
Walakini, jukumu la kupunguza taka "ya ziada" ya nishati hutatuliwa sio tu kwa sababu ya aerodynamics. Kwa hivyo, uwezekano wa kuondoa madirisha ya upande wa chumba cha abiria ulizingatiwa. Katika kesi hii, muundo wa fuselage umerahisishwa sana, ambayo husababisha uzani wake mwepesi na kupunguzwa kwa mahitaji ya injini. Walakini, uvumbuzi kama huo haufikiriwi kuwa wa lazima, kwani abiria hawawezi kuipenda. Haiwezekani kwamba mbebaji anataka kupata ufanisi wa nishati, lakini abaki bila wateja.
Mradi wa eRay unatarajia kuandaa ndege na mtambo wa nguvu mseto. Mrengo unapaswa kuwa na vifaa vya injini za turbojet ambazo hutoa msukumo kutoka kwa gesi, na pia kuendesha jozi ya jenereta za umeme. Umeme kupitia waongofu muhimu lazima utolewe kwa betri, na pia kwa motor mkia. Faida kuu ya mmea kama huo wa umeme ni uwezo wa kubadilisha kwa urahisi vigezo vya jumla vya msukumo ili kupata matumizi bora ya mafuta yanayolingana na serikali ya sasa ya kukimbia.
NASA na DLR wanaona jozi za turbojets za kupitisha kama msingi wa mmea wa umeme wa eRay. Bidhaa zilizo na utendaji wa kutosha na vipimo vilivyopunguzwa zinapendekezwa kuwekwa kwenye ncha za mabawa. Katika mfumo wa mradi huo, matumizi ya injini zilizo na mfumo wa ubadilishaji joto, inapokanzwa hewa inayoingia ya anga kutokana na gesi nyuma ya turbine, ilisomwa. Kwa njia zingine, hii hukuruhusu kupunguza matumizi ya mafuta kwa 20%.
Wataalam kutoka kwa mashirika hayo mawili walipitia vifaa vya umeme vilivyopo vya aina zinazohitajika na wakafanya hitimisho fulani. Ilibadilika kuwa jenereta zilizopo, betri na motors huruhusu kujenga mmea wa umeme kwa eRay, lakini sifa zake hazitatarajiwa. Ili kupata vigezo bora, teknolojia mpya na suluhisho zinahitajika. Hasa, uwezekano wa kutumia athari ya superconductivity, ambayo inaweza kuathiri vigezo vya motor umeme, inachukuliwa.
Betri zilizopo za uhifadhi pia haziruhusu kuunda ndege na vigezo unavyotaka. Teknolojia za kiwango cha 2010 hutoa msongamano wa nishati kwa mpangilio wa 335 W * h / kg. Kufikia 2040, parameter hii inatarajiwa kukua hadi 2500 W * h / kg. Walakini, kwa muda mfupi, mtu anapaswa kutegemea betri zilizo na sifa za kawaida zaidi ya karibu 1500 W * h / kg. Kulingana na mahesabu, mmea wa pamoja wa umeme na injini za umeme na turbojet zitatoa muda wa kukimbia wa angalau masaa 6-7 na anuwai ya zaidi ya kilomita 6,000.
Ripoti juu ya mradi wa dhana ya eRay hutoa takwimu za kupendeza zinazoonyesha uwezekano wa mbinu kama hiyo. Waumbaji walihesabu viashiria kuu vya utendaji wa vifaa tofauti wakati wa kutatua shida sawa. Ndege ya A321, wakati wa kufanya ndege ya "kumbukumbu" kwa umbali wa kilomita 4,200, inapaswa kutumia jumla ya chini ya MW 84.5 ya nishati. Ili kufanya hivyo, anahitaji kilo 15881 za mafuta. Ndege hiyo hutumia lita 2.36 za mafuta kusafirisha abiria mmoja kwa kila kilomita 100. Kwa ndege inayoahidi ya eRay, kulingana na mahesabu, jumla ya matumizi ya nishati hufikia 39.57 MW - hii ni kilo 5782 za mafuta. Kusafirisha abiria kwa kilomita 100, unahitaji lita 0.82 tu za mafuta. Kwa hivyo, chini ya hali zilizopewa, mashine inayoahidi inageuka kuwa yenye ufanisi zaidi ya 65.3% kuliko mfano wa serial.
Njia moja ya kuboresha ufanisi wa nishati ni kutumia nafasi katika chumba cha abiria kwa busara. NASA na DLR hutoa chaguzi tatu kwa jogoo wa mjengo na uwezo tofauti. Kwanza kabisa, tunazingatia kabati la darasa la uchumi, iliyoundwa kwa msingi wa kabati ya A321. Katika kesi hii, viti vimewekwa katika safu ya 3 + 3 na aisle kuu. Katika usanidi huu, ndege hubeba watu 200. Katika usanidi wa Uchumi wa Premium, uwezo wa kuketi umeongezeka hadi abiria 222, ambayo viti tofauti hutumiwa na usambazaji wa idadi inayopatikana imeboreshwa. Tofauti na salons ya madarasa matatu pia imefanywa. Darasa la biashara huchukua viti 8, wakati "uchumi" na "uchumi mdogo" huchukua abiria 87 na 105, mtawaliwa.
Katika fomu iliyopendekezwa, ndege ya eRay ina urefu wa meta 43, 7. Ubawa ni 38 m katika usanidi wa kimsingi au m 45 katika ile ya hali ya juu, ambayo inapeana kuongezeka kwa ufanisi wa nishati. Uzito wa ndege tupu imedhamiriwa kwa tani 36.5. Uzito wa juu wa kuchukua ni tani 67. Mshahara ni karibu tani 25, pamoja na tani 21 za abiria na tani 4 za mzigo. Utendaji wa ndege hutegemea vitu vya mmea wa umeme uliotumiwa. Kwa ujumla, wanapaswa kuwa katika kiwango cha mifano iliyopo ya anga ya kibiashara.
***
Dhana ya eRay, iliyofunuliwa mwaka huu na mashirika ya kuongoza ya utafiti huko Merika na Ujerumani, kwa kweli ni jaribio lingine la kutafuta njia za kuendeleza anga ya abiria. Kama ilivyoonyeshwa vizuri katika ripoti ya mradi, katika siku zijazo kutakuwa na mahitaji mapya ya anga ya kibiashara, na wabebaji watahitaji modeli mpya za vifaa vyenye uwezo maalum. Utafutaji wa suluhisho la shida hii hauachi, na mradi wa eRay kwa mara nyingine hutoa maoni ya asili ya aina moja au nyingine.
Katika mradi wa NASA na DLR, malengo makuu yalikuwa kuongeza ufanisi wa nishati na kuboresha aerodynamics, ambayo inapaswa kuathiri vyema ufanisi wa jumla wa ndege. Ili kupata sifa kama hizo, muundo maalum wa safu ya hewa unapendekezwa, unachanganya suluhisho bora na mpya, pamoja na mmea wa kawaida wa mseto wa mseto kulingana na vitu tofauti. Mahesabu yanaonyesha kuwa matumizi bora ya nishati ya mafuta pamoja na aerodynamics iliyoboreshwa inapaswa kuongeza kasi ya utendaji wa ndege na uchumi wa vifaa.
Walakini, hadi sasa matokeo haya yote yanabaki "kwenye karatasi". Dhana ya mjengo wa eRay, kama maendeleo mengine ya aina yake, ina kasoro kubwa, na waandishi wake wanajua hii. Kwa wakati wa sasa na katika siku za usoni, wabunifu hawataweza kutambua faida zote za dhana iliyopendekezwa. Kufanikiwa kwa malengo yaliyowekwa kunakwamishwa na ukosefu wa teknolojia muhimu. Kwa hivyo, wazo la injini ya turbojet na ubadilishaji wa joto na pato la nguvu kwa jenereta inahitaji ufafanuzi zaidi na upimaji wa vitendo. Batri zilizo na sifa zinazohitajika bado hazipatikani, na sura ya tabia ya ndege lazima idhibitishe uwezo wake wakati wa masomo anuwai.
Ukuzaji wa teknolojia inayohitajika kujenga ndege halisi ya eRay ni ya gharama kubwa na inachukua muda. Waandishi wa mradi wanajua vizuri hii, na kwa hivyo wanafikiria ndege inayoahidi katika muktadha wa maendeleo ya anga katika miongo ijayo - hadi 2040-45. Wanaamini kuwa kwa wakati huu sayansi itaunda vifaa muhimu na kufanya utafiti wote unaohitajika, ambao utaruhusu utekelezaji wa dhana mpya: ama eRay au miradi mingine.
Mradi wa dhana ya NASA / DLR eRay - kwa sababu ya kusudi lake maalum - hauwezi kuzingatiwa kama mafanikio au kutofaulu. Lengo lake lilikuwa kuamua njia za ukuzaji wa anga ya kibiashara na kupata muundo bora unaokidhi mahitaji ya siku zijazo. Wanasayansi na wahandisi wa nchi hizi mbili wamejifunza kwa uangalifu swali la sasa na kutoa toleo lao la jibu. Inawezekana kwamba mwishoni mwa miaka ya thelathini, ndege zinazofanana na eRay ya sasa zitaondoka. Walakini, ukuzaji wa anga unaweza kwenda kwa njia zingine, na kwa hivyo wasafiri wa ndege wa baadaye watakuwa na kufanana na dhana zingine za wakati wetu.
