Намирането на нови начини за олекотяване на глобалния флот се превърна в мания за авиокосмическата индустрия за следващото поколение самолети, които се очаква да започнат да летят преди 2030 г.

иновации

Преди няколко години японската авиокомпания ANA помоли пътниците да отидат до тоалетната, преди да започнат полетите си. Мотивите бяха, че ако всички пътници следват този съвет, товарът на самолета ще бъде по-лек и двигателите ще изразходват по-малко гориво.

Тестът е продължил само месец, но е подчертал манията на космическата индустрия за теглото. Баластът е един от трите най-важни фактора зад аеродинамиката и производителността на двигателя, които влияят върху ефективността на самолета. По-малко гориво означава по-ниски емисии на CO2 и значителни икономии на оперативни разходи за авиокомпаниите.

Намирането на нови начини за олекотяване на световния флот се превърна в мания за аерокосмическата индустрия в лицето на следващото поколение самолети, които се очаква да започнат да летят преди 2030 г.

През октомври правителствата приключиха първото глобално споразумение за изменението на климата за авиационната индустрия, което представлява 2% от общите емисии на CO2. С прогнозата, че броят на пътниците ще нарасне от 3,6 милиарда през миналата година до 16 милиарда до 2050 г., според Международната асоциация за въздушен транспорт (IATA), всеки последен аспект на авиацията се изследва с цел намаляване на нарастващите емисии.

"Отнемането на 454 кг тегло от един двигател се равнява на 1% гориво. Това е значително спестяване на разходи, но е и добро за климата", обяснява Рик Паркър, бивш директор на Rolls-Royce за изследвания и технологии и настоящ президент на EU Clean Sky инициатива. „Всичко, което може да се направи за намаляване на теглото, е добро“.

Използването на нови материали, като подсилен с въглеродни влакна полимер, значително намалява теглото. Композитите са въведени през 1985 г. в задната перка на самолети като широкофюзелажния Airbus A310. Днес Boeing и Airbus отново проправиха пътя за иновации в последните си модели с широко тяло, 787 и A350. Почти половината от тези самолети са направени от пластмаса, подсилена с въглеродни влакна и други композитни материали. Boeing се гордее, че 787, чийто най-малък модел тежи 161 тона, предлага 20% икономия на тегло в сравнение с алуминиевия еквивалент.

Производителите на двигатели също намират начини да облекчат своите турбини, които са средно по 6350 кг за големи самолети. Теглото на двигателя на широкофюзелажен самолет може да бъде намалено с почти 340 кг, като се използват композитни материали за витлата и техните корпуси, според Rolls-Royce. Титаниевият алуминий, още по-нов материал, който замества никеловите сплави, може допълнително да намали теглото на най-горещите части на двигателя. Това е порочен кръг, казва Паркър. "Ако включите острие с една трета от теглото, можете да получите по-лека дискова турбина. И така корпусът може да бъде по-лек и по-тънък. Ползата е очевидна.".

Други съвременни материали, като по-леки метални сплави и графен, също имат значение. Джеф Хънт, главен инженер в UTC Aerospace Systems, казва, че титановите сплави са намалили теглото на колесника с хиляди килограми на най-големия самолет. Стотици други могат да бъдат изрязани с помощта на въглеродна технология, нови техники за боядисване и промени в уплътнителите, според PPG, покривна компания.

„Ако можете да облекчите товара, можете да намалите армировката на конструкцията“, казва Робърт Лафонтан, старши вицепрезидент на инженеринга на Airbus.

Днешните самолети обаче не са непременно по-леки. Много от намалените през последните години килограми оставиха място за въвеждане на нови функции или увеличаване на пътниците. Boeing е включил по-големи прозорци в своя 787, което би имало „непосилно“ въздействие върху теглото, ако не беше запазено другаде, обяснява Лари Шнайдер, 777 главен програмен инженер.

Регулаторите също затягат стандартите за безопасност. Търсенето на по-безопасни места преди десетилетие добави 5 тона към средното тегло на самолет, например.

Recaro, германският доставчик на седалки, обяснява, че е намалил това тегло и повече чрез тънки композитни конструкции. Стандартните наклонени седалки елиминират нуждата от тежки механични съединения, които позволяват движение.

Потреблението на електроенергия също се увеличава, което изисква по-тежко окабеляване и по-добро управление на топлината. Според TE Connectivity големите самолети имат средно с 40% повече електроника, отколкото преди няколко години, изисквайки около един гигават електроенергия. Би било възможно да се намалят до 60% от теглото на окабеляването, което може да възлезе на 5 700 килограма в супержумбо, чрез замяна на мед за алуминий.

Новите производствени методи, като 3D печат, улесняват радикалните дизайни на самолети и компоненти. „С 3D печат можете да поставите ударението там, където е необходимо, и да премахнете тежестта“, казва Боб Смит, главен технически директор на Honeywell Aerospace.

Електрическите самолети, които получават големи средства за развитие, също имат потенциала да бъдат по-леки и да предлагат по-голяма енергийна ефективност.

Рус Дън, старши вицепрезидент в GKN, доставчик на аерокосмическа индустрия в Обединеното кралство, казва, че комбинацията от нови технологии и материали ще революционизира дизайна на самолетите и пътническите пътувания. До 2050 г. тези 16 милиарда пътници може да имат коренно различен опит, с едно изключение: тоалетните може да са направени от по-леки материали, но една компания би трябвало да бъде много смела, за да ги премахне изцяло.