Ще пътуваме с чисти и безшумни самолети, задвижвани от йонизиран въздух

Бъдещето на въздушния транспорт включва разработването на нови горива и по-ефективни самолети с по-чисти и по-тихи двигатели. Стратегията, предложена от Европейската комисия за 2050 г. чрез проекта „Чисто небе 2“, цели 40% от използваното гориво в авиацията да бъде с ниски емисии на въглероден диоксид (CO2), без да се отказва енергийната мощност на керосина. Той също така се стреми да премахне боклука, генериран при търговски полети - около 5,7 милиона тона годишно, според IATA, които в крайна сметка са заровени в сметища - с проекти като Digestair, система за рециклиране чрез анаеробно разграждане, която би заменила сегашните резервоари на съхранение на борда и ще превърне органичните отпадъци в компост и чиста енергия, преди да се суши.

viajero

Това, което експертите са съгласни, е, че има още дълъг път. Засега трябва да се задоволим с устройства като новия Airbus 320 Neo, еднопътен самолет с по-ефективни горива и усъвършенствана аеродинамика, който е успял да намали разхода на гориво и замърсяването с 15% в сравнение със самолет с подобен размер, който означава 3600 тона по-малко емисии на CO2 на самолет годишно.

Водородни двигатели и електрически самолети

Задвижването на базата на водород е друга обещаваща линия на изследвания в търсенето на алтернативи на изкопаемите горива. Проектът Cryoplane, финансиран от Европейския съюз, предлага пътнически самолет, задвижван от водородни двигатели, получени чрез електролиза на вода с електричество от възобновяеми източници. Тъй като продуктът от изгарянето на водород е водна пара, това ще бъде самолет с нулеви емисии. Друга инициатива на Европейската комисия е проектът Hycarus, самолет, задвижван от електродвигатели, задвижвани от водородни горивни клетки, еднакво беземисионна система, която вече се използва в електрическите автомобили. Горивните клетки използват водород, съхраняван в резервоари, и кислород във въздуха, за да произвеждат електричество чрез реакция на окисление, която освобождава електрони под формата на електрически ток и произвежда вода като единствен отпадък.

Компании като израелския производител Eviation Aircraft и норвежката Bye Aerospace постигнаха голям напредък в търговски жизнеспособните електрически самолети, въпреки че все още са далеч от големите пътнически самолети. Проблемът е как да се съхранява енергията: въпреки че капацитетът на батериите се е увеличил, керосинът все още е 50 пъти по-ефективен по отношение на масата и 20 пъти по обем от най-модерните горивни клетки.

Хибридни самолети

Airbus, в сътрудничество с Rolls-Royce и Siemens, разработи през 2018 г. своя иновативен E-Fan X, хибриден прототип на самолет, който ще замени една от четирите си турбини с 2 MW електрически мотор, захранван от батерии. Литий (макар и с излизането на Siemens от проекта, това е спряно). Испанската нискотарифна фирма Volotea и Dante Aeronautical си партнираха миналия септември за разработване на хибриден пътнически самолет за маршрути на къси разстояния.

Тъй като мечтанията не струват, европейският аеронавигационен консорциум EADS, собственик на дъщерното дружество за производство на самолети Airbus, представи през 2011 г. своя проект ZEHST (Zero Emission Hipersonic Transportation), хиперзвуков пътнически самолет, който би могъл да покрие (поне през 2050 г.) разстоянието между Мадрид и Ню Йорк за по-малко от час и половина. На теория този кораб би могъл да превози сто пътника и ще бъде оборудван с два вида горива: някои конвенционални, експлоатирани от биогориво, за излитане и кацане, а други от ракетен тип, задвижвани от водород и кислород, да летят отлично височина, почти до ръба на пространството.

НАСА и Масачузетският технологичен институт (MIT) изучават използването на интелигентни материали (метаматериали), които биха могли да модифицират формата на самолета в средата на полета, като се адаптират в реално време към околната среда, за да постигнат много по-ефективен полет от сега има предвидени крила на крилата и бионични структури, които имитират костния състав на птиците, намалявайки теглото, без да губят съпротива. Airbus Concept Plane 2019, концептуален модел, наречен Хищна птица (Хищна птица), е вдъхновен от ефективната механика на птиците, с гъвкави крила и отворени роторни двигатели, по-тихи и ефективни от настоящите реактори от турбовентилатор.

Йонно задвижване

Вече почти в областта на научната фантастика, дългосрочното бъдеще преминава през EAD (електроаеродинамични) задвижващи устройства, които биха използвали самия атмосферен въздух, йонизиран и ускорен от мощно електрическо поле, за задвижване на самолета. През ноември 2018 г. група изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) за първи път успяха да летят със самолет без движещи се части, използвайки йонно задвижване, което е безшумно и не използва конвенционално гориво. Учените са проектирали артефакт с размери пет метра и тегло два килограма и половина, с акумулаторна клетка и преобразувател на мощност с високо напрежение, който е успял да лети успешно 10 пъти, покривайки разстояние от 60 метра със средна височина на полета. метър и скорост от 4,8 метра в секунда. Резултатите от публикуваното изследване са публикувани в научното списание Nature.

Йонните или плазмените двигатели са известни отдавна, въпреки че досега те се оказаха полезни само във вакуума на пространството. Космически кораб не изисква твърде голяма тяга, тъй като във вакуум аеродинамичното съпротивление за преодоляване е много ниско или нулево. Самолетите, от друга страна, се движат през атмосферата, където аеродинамичното съпротивление е значително, а необходимата тяга много по-голяма.

Плазмата е йонизиран газ, което означава, че атомите са се разбили на положително заредени йони и отрицателно заредени електрони. С подреждането на електроди и магнити, йоните могат да бъдат ускорени и освободени с висока скорост чрез създаване на сила на изтласкване в обратна посока. С тази система могат да се достигнат много високи скорости в космоса, повече от 40 километра в секунда, в сравнение с пет километра в секунда за химически двигател. Първият междупланетен космически кораб, задвижван от йони, е Deep Space 1. Смарт 1 на ESA също пътува до Луната с плазмено гориво SPT, задвижвано от ксенонов газ. Йонното задвижване се използва в търговските спътници, за да ги поддържа в правилното им положение в орбита.