Зеленый пассажирский: Следующее поколение авиалайнеров

Какими будут пассажирские авиалайнеры в 2035 году? Их разработка идет уже сейчас. Проект «N+3», включающий в себя серии D и H - это концепция самолета будущего, основанная на тщательно проработанных технических решениях.

Команда под руководством исследователей Массачусетского технологического института разработала «зеленый» самолет, который будет использовать на 70% меньше топлива по сравнению с современными авиалайнерами, при этом снизив уровень шума и выбросы окислов азота (NOx), что может создать предпосылки для перехода коммерческой авиации на качественно новый уровень.

Эта разработка является одним из двух проектов команды MIT, представленных NASA в прошлом месяце в рамках исследовательского контракта на разработку экологичных и эффективных решений, над усовершенствованием и внедрением которых NASA будет работать в течение следующих 25 лет. Известный под обозначением «N+3», указывающим на три поколения коммерческого воздушного флота, проект имеет цель определить ключевые технологии и решения, такие как улучшенная конструкция планера и системы двигателей, благодаря которым в 2035 году в небо смогут подняться «зеленые» самолеты.

В рамках исследования четыре команды (MIT, Boeing, GE Aviation и Northrop Grumman) работали над созданием концепции дозвукового коммерческого самолета, а две других ( Boeing и Lockheed-Martin) – сверхзвукового.

Целью проекта MIT была разработка концепции и оценка потенциала дозвукового пассажирского лайнера, который будет сжигать на 70% меньше топлива и выбрасывать в атмосферу на 75% меньше NOx, чем существующие коммерческие самолеты. Среди дополнительных задач, поставленных NASA, также была возможность взлета с коротких взлетно-посадочных полос. Ожидается, что к 2035 году объем воздушных перевозок удвоится. С учетом этого проектирование самолета, удовлетворяющего жестким требования NASA, потребовало существенных изменений конструкции. Несмотря на то, что, например, дизайн автомобилей претерпел за последние полвека радикальные изменения, внешний облик пассажирских самолетов за эти 50 лет остался практически таким же.

Команда MIT по заданию NASA разработала конструкции двух самолетов: серии D («Double bubble») – лайнер на 180 пассажиров, который должен прийти на смену Boeing 737, выполняющему перелеты внутри страны, и серии H («Hybrid wing body») - международный лайнер, вмещающий до 350 пассажиров, призванный заменить Boeing 777.

Для серии D инженеры применили более широкую конструкцию фюзеляжа, представляющую собой не один цилиндр, а два «накладывающихся» друг на друга. Двигатели были перемещены с их обычного места под крылом в заднюю часть фюзеляжа. В отличие от двигателей большинства самолетов, которые работают в ламинарном потоке набегающего воздуха, обладающем большой скоростью, двигателям самолетов серии D из-за их расположения за фюзеляжем достается более медленный поток. Подобная система, использующая снижение скорости воздушного потока в пограничном слое, позволяет двигателям расходовать меньше горючего для развития той же тяги, хотя и имеет ряд недостатков – например, значительное повышение механической нагрузки на конструкцию двигателя. В результате новый самолет будет летать на 10% медленнее Боинга 737.

Для дальнейшего снижения аэродинамического сопротивления и, следовательно, расхода топлива, разработчики сделали крылья длиннее и тоньше, а хвост меньше. В отдельности каждое из этих улучшений вносит небольшой вклад в общую картину, но, как говорит Марк Дрела (Mark Drela), ведущий разработчик серии D, «из маленьких пятипроцентных изменений складывается одно большое». Не смотря на то, что самолет будет летать несколько медленнее, чем Boeing 737, по словам Дрела, часть этой потери во времени будет компенсироваться за счет того, что более широкий фюзеляж позволит ускорить погрузку и разгрузку.

Помимо высокотехнологичного варианта серии D, обеспечивающего 70%-ную экономию топлива, разработчики из MIT предложили её модификацию, которая может быть построена уже на базе современных технологий самолетостроения и будет обеспечивать 50%-ное снижение потребления горючего. Этот вариант является более привлекательным для инвесторов благодаря меньшему коммерческому риску проекта и возможности его осуществления в ближайшее время.

Одним из преимуществ cерии D является то, что её дизайн не слишком отличается от современного, и, в отличие от более радикальных проектов, такие самолеты смогут легко вписаться в инфраструктуру существующих аэропортов.

Несмотря на то, что серия H использует многие технические решения серии D, перелет с большим числом пассажиров на длинные дистанции требует увеличения размеров самолета. Чтобы улучшить аэродинамические свойства конструкции, разработчики применили компоновку «летающее крыло» и продолжают экспериментировать с различными конфигурациями силовой установки (например, система небольших двигателей, распределенных по поверхности крыла).

Разработчики надеются, что их проект будет выбран для дальнейшего развития на втором этапе программы NASA и получит возможность из концепции стать реальностью.