Электросамолеты: как авиация готовится к революции
Как устроены электросамолеты
Под термином «электросамолет» понимают электрифицированный летательный аппарат. Специалисты в области авиации различают три уровня электрификации самолетов: «более электрический», «полностью электрический» и «гибридный».
«Более электрический», или самолет с повышенной электрификацией
Этот аппарат, как и обычный самолет, оснащен двигателем внутреннего сгорания. Мотор преобразует химическую энергию сгорающего топлива в механическую и создает тягу — силу, которая толкает его сквозь поток воздуха. Но большую часть работы оборудования (регулировку крыла, выпуск шасси и так далее) выполняют электроприводы. Они питаются от системы электроснабжения и преобразуют электрическую энергию в механическую.
«Полностью электрический самолет»
Летательный аппарат, у которого отсутствуют двигатели внутреннего сгорания, а все оборудование работает на электроэнергии. Для создания тяги в таких самолетах используют электродвигатели, которые питаются от аккумуляторов.
В начале 2000-х годов начался бум создания «полностью электрических самолетов», где основным источником энергии были литий-ионные аккумуляторные батареи.
Применение батарей в качестве основных источников энергии ограничивало возможности летательных аппаратов — дальность, время полета, грузоподъемность. Поэтому специалисты в области авиации стали рассматривать альтернативные варианты получения энергии. Среди них:
- солнечные батареи — преобразуют энергию излучения в электроэнергию;
- топливные элементы — преобразуют химическую энергию топлива в электрическую без процессов горения; чаще всего в качестве топлива используется водород.
Сергей Кравченко, руководитель проекта «Контур» Фонда перспективных исследований:
«Применение водорода обусловлено его высокими энергетическими свойствами как топлива и отсутствием загрязнения окружающей среды. Поэтому он имеет большой потенциал в области развития полностью электрических технологий».
«Гибридный самолет»
Оснащен гибридной силовой установкой. Она преобразует энергию дважды: сначала в механическую с помощью двигателей внутреннего сгорания, затем в электрическую с помощью генераторов.
Сергей Кравченко:
«Гибридный двигатель состоит из электрической части (электромотор, генератор, аккумуляторная батарея) и двигателя внутреннего сгорания, который использует химическое топливо. И если сейчас это керосин, то в будущем это будет водород, что открывает огромные перспективы для авиационной техники, разрабатываемой по технологии «полностью электрического самолета».
Кто создает и тестирует электросамолеты сегодня
Разработчики по всему миру, включая Россию, работают над созданием электросамолетов. Мы собрали примеры нескольких успешных проектов.
Стартап Kitty Hawk — персональный электросамолет
В 2017 году стартап Kitty Hawk, в который инвестирует сооснователь Google Ларри Пейдж, показал прототип первого персонального электросамолета Heaviside. Одноместный аппарат может вертикально взлетать и садиться, причем для этого ему достаточно площадки размером примерно 10х10 м.
Pipistrel — двухместный электросамолет
Компания Pipistrel представила двухместный электрический самолет Velis Electro, который прошел сертификацию Европейского агентства авиационной безопасности EASA. Аппарат получает энергию от двух аккумуляторов, развивает скорость до 181 км/ч и может находиться в воздухе до 50 мин.
MagniX и AeroTEC — самый крупный коммерческий самолет
В 2020 году компании MagniX и AeroTEC испытали самый большой коммерческий самолет Cessna Caravan 208B с электрическим двигателем. По словам исполнительного директора Роя Ганзарски, самолет может перевозить 4–5 пассажиров на расстояние до 160 км.
Siemens — электросамолет с максимальной скоростью
Компания Siemens запустила самолет Extra 330LE с электродвигателем на аккумуляторных батареях. Аппарат побил рекорд среди аналогов: во время полета в 2017 году он достиг максимальной скорости 340 км/ч.
ЦИАМ — первый пилотируемый российский электросамолет
На международной авиационной выставке МАКС-2021 Центральный институт авиационного моторостроения имени Баранова (ЦИАМ) представил первый полностью электрический пилотируемый российский самолет «Сигма-4». Он развивает максимальную скорость до 100 км/ч и рассчитан на полеты дальностью 100 км — это примерная протяженность МКАД.
ЦИАМ — летающая лаборатория с уникальной гибридной силовой установкой
На МАКС-2021 ЦИАМ также представил летающую лабораторию Як-40ЛЛ. В носовой части аппарата установлен воздушный винт, который приводится в движение электродвигателем. А электроэнергию он получает от генератора, который вращается двигателем внутреннего сгорания.
Электродвигатель создан по уникальной технологии — на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП). При определенной температуре ВТСП проводят электрический ток без сопротивления и потери энергии. Это позволит увеличивать КПД двигателей: наращивать мощность и при этом снижать их массу и габариты, что важно при строительстве самолетов. Разработку двигателя проводили в рамках совместного проекта Фонда перспективных исследований и ЗАО «СуперОкс». Во время выставки МАКС-2021 летающая лаборатория совершила первый полет, в процессе которого был включен электродвигатель.
Зачем переводить авиацию на электричество
Очевидная причина повышенного спроса на электрификацию — экология. По данным Международной ассоциации воздушного транспорта IATA, на долю коммерческой авиации приходится около 2–3% выбросов углекислого газа. Причем за один короткий перелет, например из Лондона в Рим, образуется 234 кг углекислого газа на одного человека — больше, чем производят граждане некоторых стран за целый год.
Переход на электричество поможет решить экологические и другие проблемы современной авиации.
Сокращение количества выбросов в атмосферу
«Полностью электрический самолет» не создает выхлопа. Но его пока не считают абсолютно экологичными, так как производство аккумуляторов загрязняет окружающую среду, а из-за структуры и химического состава их сложно утилизировать.
Авиакомпания Airbus представила проект развития авиации будущего «Умное небо». По ее прогнозам, к 2050 году будут распространены самолеты с гибридными силовыми установками и электродвигателями. Аэропорты откажутся от двигателей внутреннего сгорания даже на земле: беспилотные электротягачи будут доставлять самолеты на взлетно-посадочную полосу и обратно. Все это поможет снизить количество выбросов в атмосферу.
Снижение затрат на топливо
Именно эта перспектива мотивирует многие крупные авиакомпании вкладывать средства в разработку электросамолетов. Расходы на топливо составляют до 30% их затрат и значительно влияют на прибыль.
В 2020 году электросамолет компаний MagniX и AeroTEC Cessna 208B совершил успешный 30-минутный полет. Исполнительный директор Рой Ганзарски отметил, что цена полета составила всего $6. А если бы они использовали обычное моторное топливо, полет обошелся бы в $300-400.
По словам главы ЦИАМ Михаила Гордина, применение гибридных силовых установок позволит в будущем уменьшить расход топлива на 70%.
Снижение количества шума
Электрические и гибридные летательные аппараты гораздо тише обычных с ДВС. Например, вертолет на высоте 500 м создает звук в 60 дБ, который по громкости можно сравнить с проезжающим мимо мотоциклом. А электросамолет Heaviside (разработка компании Kitty Hawk) во время полета на той же высоте создает звук в 38 дБ — примерно тот же уровень громкости, что и во время разговора людей.
В результате переход авиации на электричество позволит бороться с шумовым загрязнением и строить аэропорты ближе к черте города.
Снижение затрат на эксплуатацию
Электрические двигатели устроены проще двигателей внутреннего сгорания. У них меньше движущихся и соприкасающихся частей, а значит, они менее подвержены износу. Специалисты авиационной промышленности предполагают, что электрические самолеты будут реже нуждаться в техобслуживании, что снизит эксплуатационные расходы.
«Полностью электрический самолет»: в чем сложность
Первые «полностью электрические самолеты» уже существуют и проходят успешные испытания. Но говорить о том, что они станут альтернативой пассажирским лайнерам, рано. Причина в аккумуляторных батареях, которые нуждаются в улучшении.
Даже самые современные батареи уступают топливу в удельной энергоемкости — количестве энергии, которую они могут накопить. Реактивное топливо содержит примерно в 30 раз больше энергии, чем литий-ионная батарея.
Самый большой в мире пассажирский самолет Airbus A380 может пролететь 15 000 километров за один рейс и перевезти до 700 пассажиров. По подсчетам преподавателя кафедры прикладной аэродинамики университета Лафборо Дункана Уолкера, тот же самолет сможет преодолеть максимум 1 000 км с батареями в качестве источника энергии. Чтобы Airbus A380 пролетел на аккумуляторах свой максимум, ему понадобится комплект батарей весом в 30 раз больше, чем его текущий расход топлива. То есть из-за веса он просто не сможет оторваться от земли.
Кроме того, самолет с традиционными двигателями во время полета сбрасывает топливо. Так судно становится легче, поэтому расход топлива, которое необходимо для полета, уменьшается. А вес аккумуляторов остается постоянным на протяжении всего полета, даже когда заряд израсходован.
По оценкам экспертов в области авиации, для безопасных и рентабельных полетов можно будет использовать батареи с энергоемкостью 2 000 Вт·ч/кг. Сейчас это показатель не превышает 250 Вт·ч/кг, а за год энергоемкость батарей растет примерно на 3%.
Сергей Кравченко:
«По мнению специалистов, батареи как источник энергии станут коммерчески привлекательными при достижении удельной мощности 600 кВт/кг (удельная мощность — количество тока, которое может выдавать аккумулятор на единицу веса. Показатели современных батарей находятся в пределах 10 кВт/кг. — РБК Тренды).
На текущий момент 100%-го решения указанных проблем не существует. Фонд перспективных исследований в том числе работает над созданием новых аккумуляторов, систем электроснабжения и электродвижения для транспортных средств».
Какие перспективы у электрических самолетов
Очевидно, что перспективы электрифицированных самолетов напрямую зависят от прогресса в области электротехники. По мнению директора проектного комплекса «Гражданские самолеты» НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского» Сергея Гальперина, коммерческий электросамолет, который мог бы летать на приличные для России расстояния только на батареях или топливных элементах, появится нескоро.
Сергей Кравченко:
«Полностью электрические самолеты вышли из стадии диковинок и в ряде стран уже успешно используются в коммерческих задачах. Ожидается, что и в России данные разработки в ближайшие годы достигнут стадии перехода от экспериментов к опытным технологиям и коммерческому использованию. Однако объем вопросов, которые мешают скорейшему массовому использованию данных типов авиационной техники, еще существенный. И это в большинстве случаев задачи по обеспечению безопасности пассажиров и окружающих объектов».
Глава ЦИАМ Михаил Гордин отметил, что в ближайшем будущем крупные пассажирские лайнеры будут использовать именно гибридные силовые установки. А полностью электрические самолеты, вероятно, найдут применение только в малой авиации из-за ограниченной дальности и вместимости пассажиров.
Сергей Кравченко:
«В среднесрочной перспективе ожидается широкое распространение летательных аппаратов с гибридной силовой установкой. Появление полностью электрических систем будет связано с успехами электрохимии. Однако текущие достижения не позволяют ожидать существенного прогресса в этой области в ближайшее время.
Рассматриваются технические решения, в которых источник электрической энергии — топливный элемент, а потребитель — электромотор. Расчеты показывают, что данная компоновка реализуема для широкого класса региональных самолетов. Именно такое решение может составить конкуренцию газотурбинному двигателю, но требуется создать и испытать данную технологию, чтобы подтвердить расчеты».
Российские ученые поднимутся в воздух на сверхпроводниковом двигателе
5 февраля в Новосибирске начались наземные отработки самолета — летающей лаборатории с демонстратором гибридной силовой установки (ГСУ), оснащенной сверхпроводниковым (ВТСП) электродвигателем мощностью 500 кВт.
В авиации с 2011 году перспективным направлением признаны самолеты с электродвигателями. Ряд инновационных проектов инициированы известными компаниями и организациями (Airbus, Boeing, NASA, DARPA, JAXA). Достигнуты значимые результаты в виде демонстраторов технологий.
Так, год назад Европейская авиастроительная корпорация Airbus совместно с компаниями Rolls-Royce и Siemens начала реализовывать программу E-Fan X, с конечной целью — создание «электрического» самолета. Демонстратор технологий должен был совершить первый полет в 2020 году, но в апреле 2020 года программа была свернута из-за пандемии COVID-19. В рамках этой программы Airbus намеревалась поднять в воздух среднеразмерный пассажирский реактивный самолет BAe 146, оснащенный одним опытным электродвигателем, мощность которого составляла бы 2 МВт (в штатном варианте BAe 146 имеет четыре турбовентиляторных реактивных двигателя).
В России разработкой электросамолетов занимается Фонд Перспективных Исследований, а конкретно — реализующее проект Фонда московское ЗАО «СуперОкс» (разработки на основе оксидных сверхпроводников). Как рассказал эксклюзивно для «Наука» заместитель генерального директора по аэрокосмическим технологиям ЗАО «СуперОкс» Алексей Сергеевич Воронов «В апреле 2021 года планируется завершение научно-технического проекта ФПИ «Контур» по созданию электродвигателя на основе высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов 2-го поколения. В рамках проекта разработан демонстратор авиационной интегрированной электроэнергетической системы (АИЭС) для перспективных летательных аппаратов на основе единой ВТСП-платформы, включающей подсистемы выработки электроэнергии, ее преобразования и передачи, а также высокоэффективного привода воздушного винта. Основные элементы АИЭС представлены на рисунках 1, 1а, 1б.
Схема авиационной интегрированной электроэнергетической системы (АИЭС) на основе единой ВТСП-платформ
Фото: Фото предоставлено компанией “СуперОкс”
Рис. 1а. ВТСП-двигатель
Фото: Фото предоставлено компанией “СуперОкс”
Рис. 1б. ВТСП-кабель
Фото: Фото предоставлено компанией “СуперОкс”
Схема авиационной интегрированной электроэнергетической системы (АИЭС) на основе единой ВТСП-платформ
Фото: Фото предоставлено компанией “СуперОкс”
Рис. 1а. ВТСП-двигатель
Фото: Фото предоставлено компанией “СуперОкс”
Рис. 1б. ВТСП-кабель
Фото: Фото предоставлено компанией “СуперОкс”
Мощность двигателя составляет 500 кВт. Ключевыми отличиями разработанной электроэнергетической системы от существующих образцов является принцип сверхпроводимости и технология получения высокотемпературных сверхпроводников в виде провода (ленты) и возможность производства из ВТСП-лент 2-го поколения элементов электрических и электромагнитных систем. Разработка защищена десятками патентов и Ноу-Хау. Созданный в ходе выполнения проекта «Контур» научно-технический задел обеспечивает возможность:
- повышения удельной мощности электрических машин до 5 кВт/кг и более;
- снижения расхода топлива до 30%;
- снижения шумности на 20%;
- повышения транспортной эффективности на 10%.
На период с 2021 по 2026 годы запланирована разработка технологии создания полностью электрического самолета, что позволит Российской Федерации стать мировым лидером в переходе от традиционного парка самолетов, к аппаратам нового поколения».
Эффективность применения авиационной техники в терминах расхода топлива и стоимости пассажиро-километра или тонно-километра определяется весовой эффективностью используемой силовой установки. Традиционные подходы к созданию силовых установок, когда энергия топлива при сжигании преобразуется в тягу напрямую (турбореактивный двигатель – реактивная тяга, турбовентиляторный двигатель – воздушная тяга второго контура, турбовинтовой двигатель – тяга винта), достигли своего предела ввиду отсутствия потенциала для модернизации и оптимизации за приемлемую стоимость и время.
Концепция гибридных силовых установок (ГСУ) позволяет наиболее эффективно реализовывать расход топлива (источника энергии) вне зависимости от профиля полета летательного аппарата. Такой эффект достигается за счет того, что в гибридной схеме используются электрические приводы винта или вентилятора, а также существует энергетический буфер в виде аккумуляторных батарей. Применение подхода, когда генерация, передача и распределение энергии производится по электрическим проводам, позволяет управлять расходом топлива имея прогноз потребления энергии на борту ЛА.
В настоящее время ГСУ реализованы и серийно выпускаются для образцов автомобильной техники. А.С.Воронов убежден, что единственным подходом к созданию высокоэффективной ГСУ, способной конкурировать с существующими энергоустановками, является использование ВТСП-материалов, которые кратно отличаются от традиционных проводников (медь, алюминий и их сплавы) по токо-несущей способности. Они позволяют создавать эффективные электродвигатели, силовые кабели, системы защиты от токов короткого замыкания, которые отличают предельно высокие удельные мощностные характеристики. Развитие технологий производства ВТСП-лент привело к созданию более совершенных ВТСП-двигателей и значительному расширению сфер их применения. Снижение потерь на переменном токе в ВТСП-ленте 2-го поколения более чем в 10 раз обеспечило возможность в ходе проекта «Контур» впервые в мире изготовить из ВТСП-материалов статорные обмотки и разработать для демонстратора ВТСП-АИЭС эффективные электрические машины с меньшими массо-габаритными характеристиками и заданной скоростью вращения вала. В основе этих электрических машин лежит принцип построения синхронной электрической машины с использованием сверхпроводников в качестве токонесущих элементов.
Более высокая плотность тока, допустимая в ВТСП-материалах, приводит к значительному улучшению основных характеристик электрической машины и кабелей. С целью обеспечения криогенных температур, необходимых для функционирования сверхпроводников, были использованы доступные технологии криостатирования (вакуумные криостаты с многослойной изоляцией) и криоохлаждения (криокулеры, жидкий азот в качестве криогенной жидкости).
За счет усовершенствования технологии производства и повышения инженерной плотности тока ВТСП-ленты представляется возможным модернизировать имеющиеся технологии и создавать электрические машины на ВТСП мегаваттного класса. Степень надежности как электрической машины, так и других элементов ВТСП-системы и системы криогенного обеспечения при этом выходит на более высокий уровень.
Основные технологические проблемы, решенные в ходе проекта «Контур», заключались в необходимости создания ВТСП-провода, обеспечивающего возможность работы элементов статора двигателя в переменном магнитном поле с критическим током более 150 Ампер при частоте 250-300 Гц, а также интеграции криогенной среды в «теплую» электрическую машину с необходимостью теплоизоляции криогенного объема. «Нами решена задача объединения ВТСП-элементов в единую систему с общим криогенным охлаждением!» — доволен результатом Воронов.
При создании нового двигателя также решена задача повышения выживаемости ВТСП-обмоток при многократном ударном термоциклировании с комнатной температуры до температуры жидкого азота. Обеспечение необходимого криогенного охлаждения ВТСП-элементов системы достигнуто за счет увеличения скорости и объема прокачки хладагента, эффективными тепловыми развязками и мостами, обеспечением работы с переохлажденным жидким азотом в диапазоне температур от 77 К до 70 К. Контроль уровня охлаждения обеспечивался организацией сбора требуемых параметров (температуры, давления и т.д.) и передачу собранной информации в систему управления.
ЗАО «СуперОкс»
Изготовление компонентов ВТСП освоено на производственной площадке ЗАО «СуперОкс» в Москве (технопарк на Калужской). Разработкой заинтересовалось Минпромторговли РФ.
Первый самолет Тесла потерпел крушение в Норвегии
Первый норвежский самолет с питанием от аккумуляторов потерпел крушение на озере. Это нанесло удар по авиационной стратегии страны. По данным полиции пилот и пассажир спаслись и не получили травм. Владелец самолета, оператор аэропорта Avinor, говорил в прошлом году, что надеется увидеть коммерческие пассажирские рейсы на электрических самолетах к 2025 году. Вероятно, теперь сроки изменятся. Двухместный самолет Alpha Electro G2 пилотировал генеральный директор компании Avinor Даг Фальк-Петерсен. Он проводил серию полетов с высокопоставленными пассажирами, чтобы продемонстрировать возможности электрификации. На фотографиях, опубликованных норвежскими СМИ, изображен самолет Alpha Electro G2, носом вниз и частично затопленный у берега озера на юге Норвегии. Причина крушения пока не названа. Пилот Фальк-Петерсен сообщил, что аварию потерпел, когда искал место посадки.
Его пассажиром во время крушения был Аас Марте Хорригмо, младший министр правительства. Еще один чиновник, министр окружающей среды Ола Элвестуен, летал на этом аппарате ранее в тот же день. Согласно данным производителя, двигатель двухместного Alpha Electro G2 имеет мощность около 50 киловатт и батарею на 21 кВт. Этого достаточно для поддержания воздушного судна в небе до часа. Диапазон полета в настоящее время составляет около 130 км. Примерно год назад словенская компания Pipistrel по заказу норвежского оператора аэропортов Avinor испытала в столице Норвегии электросамолет Alpha Electro G2. Самолет пилотировал лично норвежский министр транспорта Кетил Солвик-Олсен, в качестве пассажира на борту был Даг Фальк-Петерсен. Словенская компания Pipistrel по заказу норвежского оператора аэропортов Avinor испытала в столице Норвегии электросамолет Alpha Electro G2.
Как и планировалось, полет длился всего несколько минут, Alpha Electro G2 летал вокруг аэропорта Осло, пишет Digital Trends. Самолет пилотировал лично норвежский министр транспорта Кетил Солвик-Олсен, в качестве пассажира на борту был Даг Фальк-Петерсен, глава государственного предприятия Avinor, которое управляет большинством аэропортов страны. Солвик-Олсен сказал, что демонстрационный полет был доказательством того, что коммерческая компания, использующая электрические самолеты, “не далекое видение будущего, а реальность, достижимая в течение нескольких лет”. Проект норвежских властей предполагает, что уже к 2025 году жителям будут предоставляться услуги коммерческих перевозок с использованием электрических самолетов, а 2040 году страну ожидает электрификация всего местного воздушного транспорта. Норвегия рассматривается как идеальное место для коротких перелетов с использованием электрических самолетов, так как у нее большое количество удаленных островов, а также фьордов, которые по воздуху можно было преодолеть гораздо быстрее, чем по суше.
Электрические самолеты должны значительно улучшить экологическое влияние авиационной промышленности. Также полеты могут стать дешевле, поскольку эксплуатационные расходы для нескольких моделей самолетов будут значительно снижены, что скажется на ценах на билеты, – уверен глава Avinor Даг Фальк-Петерсен.
Согласно данным производителя, двигатель двухместного Alpha Electro G2 имеет мощность около 50 киловатт и батарею на 21 кВт. Этого достаточно для поддержания воздушного судна в небе до часа. Диапазон полета в настоящее время составляет около 130 км.
Самолет-НЛО Николы Теслы – плод гения или “помощи извне”
Следующая новость
Завтра выходит приключение Scanner Sombre от создателей Prison Architect
Автор
- инопланетяне,
- летающая тарелка,
- Никола Тесла,
- самолет-НЛО
Поделись статьей
Никола Тесла до сегодняшнего дня считается одним из самых гениальных и самых загадочных людей, живших когда-либо на планете. До сих пор неизвестно, как мог физик и инженер Тесла разработать самолет-НЛО, первую летающую тарелку в начале XX века.
Инновационность мышления физика поражает ученых до сих пор. Сторонники теории заговора утверждают, что Тесла владел намного большей информацией, чем это было общеизвестно. Уфологи утверждают, что он контактировал с инопланетянами.
В начале ХХ века Тесла подал заявку в патентное бюро на необычный летательный аппарат, который он сам назвал летающей тарелкой. Аппарат имел необычный для того времени дизайн. Помимо необычного самолета-НЛО на счету гениального физика множество других изобретений, которые опередили свое время.
Нестандартные идеи физика вызывают вполне резонный вопрос: не был ли необычный, опередивший время летательный аппарат результатом «помощи извне», или это был плод его гениальности. Кстати, чертеж НЛО соответствует рассказам людей, побывавших внутри инопланетного корабля.
Аппарат Теслы не предусматривал собственные источники энергии, которые двигали бы его. Для этого предполагались особые башни, осуществлявшие беспроводную передачу энергии НЛО.
Электрические самолеты Tesla-Styled
Электрические самолеты Tesla-Styled будут созданы Airbus, Rolls-Royce и Siemens
Три крупные компании планируют совместную работу по созданию авиационной истории, дебютируя на региональном гибридном электрическом самолете к 2020 году.
Airbus, Rolls-Royce и Siemens объявили о планах сотрудничества на гибридно-электрическом испытательном самолете, который будет летать к 2020 году. Компании сформировали партнерство для создания демонстратора технологии с электродвигателем, заменяющего газовую турбину для испытания гибридных двигателей в условиях полета. Они нацелены на создание коммерчески жизнеспособного гибридного регионального пассажирского самолета. Все большее число компаний изучают потенциал гибридной электроэнергии в авиации. Boeing также принял участие в создании аэронавигационного центра «Zunum».
Роланд Бергер, консультант по вопросам управления, подсчитал, что в мире запущено 70 программ электрических двигателей. Партнерство будет сосредоточено на разработке самолета, способного перевозить 50-100 пассажиров. Испытания будут проводиться на региональном воздушном судне BAe146, и одна из четырех турбин будет заменена двух мегаваттным электродвигателем.
«Это первый конкретный шаг, чтобы доказать, что это возможно», – сказал Марк Кузин, глава группы Airbus. Он подсчитал, что экономия топлива гибридного двигателя будет «двузначной цифрой».
В то время как гибридные электромобили становятся все более распространенными на дорогах, внедрение технологии в авиации сдерживается весом и удельной мощностью батарей.
Франк Антон, вице-президент Siemens eAircraft, сказал, что это препятствие может быть устранено за относительно короткое время, так как технология батарей развивается экспоненциально в ответ на спрос со стороны автомобильного сектора.
«Нам придется получить в 10 раз больше энергии из того же веса», – сказал он. «Это наша домашняя работа. Но мы считаем, что мы можем с этим справится».
Инновации
Новейшие разработки в
архитектуре и не только
Какие уже Электросамолеты, летают в небе?
В борьбе за чистоту окружающей среды хороши все методы. Уже становятся привычными электромобили на улицах городов, которые называют транспортом будущего, потому что это самый экологичный транспорт. Но электричество завоевывает и небо! Его в недалеком будущем бороздить будут исключительно электросамолеты.
Пришло время экспериментов Mauro Solar Riser
Впервые в воздух в 1979 году с пилотом на борту поднялся электросамолет Mauro Solar Riser, на борту которого стол «бошевский» электромотор, мощность которого составляла всего 3,5 л. с, а питание осуществлял никель-кадмиевый аккумулятор, который «позаимствовали» у вертолета.
Электросамолет Mauro Solar Riser
Solar-Powered Aircraft Developments
Спустя пару месяцев повторили эксперимент британцы, подняв в небо электросамолет Solar-Powered Aircraft Developments. Затем в 1981 году свои силы пробовали французы, за ними немцы (1987 год). С тех пор технологии шагнули далеко вперед. Создание электросамолетов продолжается. При этом, каждая модель последующая становится более совершенной: увеличивается грузоподъемность и дальность полета, скорость, а также улучшается внутренняя отделка. И в наши дни уже речь идет о серийном производстве.
Электросамолет Solar-Powered Aircraft Developments
Китайцы заняли лидирующую позицию в освоении неба — Yuneec International E430
Впервые полноценный электросамолет появился всего шесть лет назад. Это была китайская разработка Yuneec International E430. Двухместная конструкция весила 430 кг и заряжалась от обычной розетки в течение 3-4 часов. В небо ее поднимал 54-сильный двигатель. С 2012 года начато его серийное производство.
Электросамолет Yuneec International E430
Electravia ElectroLight 2, Pipistrel Taurus Electro G2, Cessna и Schempp-Hirth Flugzeugbau
С того момента многие предприятия свои усилия направили на создание собственных электрических летательных аппаратов: Electravia ElectroLight 2, Pipistrel Taurus Electro G2, даже Cessna и Schempp-Hirth Flugzeugbau.
Электросамолет Electravia ElectroLight 2
Электросамоелет Pipistrel Taurus Electro G2
Электросмалет Schempp-Hirth Flugzeugbau
Конкуренты китайским электросамолета — Panthera Electro
У китайцев появились достойные конкуренты, например, представленный в 2012 году версия электрическая Panthera Electro (есть бензиновый вариант — Pipistrel Panthera), привлекающий внешней красотой и дороговизной материалов, использованных для внутренней и наружной отделки. Совсем немного не дотягивает по мощности электродвигатель до своего бензинового собрата, выдавая вместо 160 кВт пока только 145. Зато дальность полета, составляющая четыреста километров – вполне приличная. Предусмотрен на случай разрядки парашютный спуск самолета.
Электросамолет Panthera Electro
Пока эта модель не имеет возможности зарядиться в воздухе, но в этом направлении ведутся работы.
Elektra Two
Анонсировала свою двухместную модель и компания PC-Aero: Elektra Two должна, по всем прогнозам, быть лучшей среди прошедших уже испытания китайской и немецкой конструкций.
Электросамолет Elektra Two
Сложности в создании электросамолетов
В чем они? Казалось бы, что их не должно быть – всего-то и нужно заменить двигатель бензиновый на электрический. Но, масса играет большую роль, хотя в случае с электромобилями, она практически незаметна. Но, если там, увеличивая мощность батареи, можно добиться увеличение дальности, то в случае с летательными аппаратами этого допустить нельзя. Самолет, чтобы не потерять полетные качества, должен оставаться легким.
Если удастся конструкторам преодолеть проблему дальности полетов и очень быстрого разряда батареи, то топливные братья электросамолетов покинут небо.
Сложности не могут, однако, соперничать с плюсами электрических самолетов: отсутствие вибрации и шума, т.е. повышение комфортности; экологичность; низкая стоимость эксплуатации.
Предложение от Элон Маска
Конечно, в стороне от этой проблемы не мог остаться создатель лучшего на данный момент электроавтомобиля Тесла, Элон Маск. Как только он успевает везде?! Все его разработки отличаются высокой скоростью: Тесла и электронные переводы, перевозка на небольшие расстояния пассажиров и грузов с использованием Hyperloop. Нет предела его претенциозности. Теперь он говорит о замысле, поистине грандиозном – создании электросамолета.
Зная его, нет сомнений, что и в завоевании воздушного пространства он добьется успеха. Маск уже представил зарисовку слушателям, как всегда, не слишком вдаваясь в подробности. Но, когда речь идет о специалисте такого уровня, который не просто занимается бизнесом, а до мелочей знает все об автомобиле и ракетах, ему нельзя не доверять.
Перед своими конкурентами он выигрывает уже тем, что имеет собственные аккумуляторы, технологии космические собственной разработки и неудержима энергия, ведущая к успеху.
Электрический самолет Airbus E-FAN
Ну, и конечно, нельзя не вспомнить о первом, уже поднимавшемся в небо, действующем электросамолете Airbus E-FAN, черпающем энергию от батареи, емкость которой 40 ампер-часов, которая состоит из ста двадцати литий-полимерных аккумуляторов, может находиться в полете почти час и летать со скоростью 220 км/час.
Весит E-FAN пол тонны, в длину он 6.67 м, в полете не шумит, лишь издает негромкий звук, как от работающего фена. Технологий, которые способны в малой авиации устроить революцию много, но и недостатков хватает. Поэтому специалисты работают над их устранением, после чего можно будет говорить о серийном выпуске летательного аппарата.
В Новосибирске испытали первый в мире самолет с электродвигателем
На аэродроме СибНИА им. Чаплыгина в Новосибирске начались наземные испытания летающей лаборатории на базе самолета Як-40 с гибридной силовой установкой на борту. В состав ее входит и сверхпроводящий электрический двигатель, впервые созданный в летном исполнении для крылатых машин такого класса.
– Это историческое событие, потому что на сегодняшний день в гражданской авиации практически все традиционные технологии исчерпаны и идет жесткая конкурентная борьба за будущее авиации. За зеленую авиацию, за региональную, за новые виды топлива, – подчеркнул по завершению первой выкатки самолета генеральный директор НИЦ “Институт им. Жуковского” Андрей Дутов. – Сегодня мы демонстрируем прорыв в создании электрического самолета, которого удалось добиться благодаря Федеральному фонду перспективных исследований, благодаря финансированию правительства в лице Минпромторга РФ.
По словам специалиста, это первый шаг к созданию электросамолета. Авиация такого типа по оценкам мировых экспертов должна появиться в районе 2030 года. Однако на сегодняшний день представленный в Новосибирске двигатель, система управления и генератор, который создан на базе сверхпроводимости, является единственным. Как отметил Андрей Дутов, с предложениями о сотрудничестве в этой области к российским ученым обращаются крупнейшие мировые компании, действующие в сферах самолетостроения и энерготехники.
Несмотря на то, что Як-40 – самолет далеко не новый, этот экземпляр значительно отличается от своих собратьев. Новосибирские инженеры создали на его борту летающую лабораторию, оснащенную воздушным винтом в носовой части, с заменой штатных турбореактивных двигателей, установленным электрогенератором и литий-ионными аккумуляторными батареями.
Сам электрический двигатель, мощностью 500 кВт создан российской компанией “СуперОкс”. Он стал частью демонстратора гибридной силовой установки в летающей лаборатории, которую в свою очередь разрабатывает Центральный институт авиационного моторостроения.
– Выполнен запуск маршевого двигателя, запуск электрического двигателя. Это не полет, но, тем не менее, один из этапов летных испытаний, – отметил глава СибНИА им. Чаплыгина Владимир Барсук. – Главная задача сегодня – испытать совместное функционирование систем электрического двигателя с использованием сверхпроводимости полупроводников с системами самолета, что не было наводок, каких-то отклонений в работе самолетных систем. Ну и непосредственно проверка работы электрического мотора.
Как рассказал летчик-испытатель, все системы сработали на отлично, в штатном режиме. Летающая лаборатория позволит подобрать наиболее оптимальный вариант для преобразования электрической энергии в тягу двигателя. При этом, по словам Владимира Барсука, большие токи могут влиять на работу самолетных систем, создавать так называемые наводки, однако по результатам сегодняшних испытаний таковых выявлено не было.
Андрей Дутов: Наши разработки уже сейчас совершают инновационный прорыв в отрасли
Вот как ответил на этот вопрос “Российской газеты” генеральный директор НИЦ “Институт имени Н.Е. Жуковского” Андрей Дутов:
– Сегодня НИЦ “Институт имени Н.Е. Жуковского” представил самолет с инновационным электрическим двигателем. Пока он гибридный, но именно разрабатываемые нашим Центром технологии позволят примерно к 2030 году представить полностью электрический самолет – с принципиально иными экономическими и экологическими показателями, в том числе по шумности и выбросам. Кроме того, в связи с тем, что авиационные требования к технологиям наиболее жесткие, это дает возможность их использования в других отраслях промышленности при создании новой техники.
Это одно из тех направлений, которое способно вывести нашу авиацию на передовые позиции. Проблемы нашей прикладной науки, главным образом, находятся в нормативно-правовой плоскости. Прикладные научно-исследовательские работы, направленные на получение прорывных технологий, чаще всего длительные и высокорискованные. Только государство имеет необходимые ресурсы, чтобы брать на себя эти риски и с учетом национальных интересов доводить такие технологии до готовности и содержать дорогостоящую экспериментальную базу, необходимую для проведения научных исследований и сертификации техники. По сути, это одна из форм субсидий, которая не противоречит нормам ВТО и которую активно используют на Западе. Необходимо четко зафиксировать на законодательном уровне роль, место, полномочия и ответственность организаций прикладной науки в национальной инновационной и научно-технологической системе.
Научно-исследовательский потенциал НИЦ “Институт имени Н.Е. Жуковского” и наши разработки уже сейчас совершают инновационный прорыв в отрасли. Мы сделаем все, чтобы их было как можно больше.
346 трупов и просека в лесу под Парижем: как разбился один из самых надёжных самолётов в мире
Самое главное в этой трагедии — что её могло бы вообще не быть, если бы не руководство компании McDonnell Douglas, которая выпускала самолёты DC-10. Однако трагедия всё-таки случилась и огромный широкофюзеляжный самолёт упал в лесу Эрменонвиль, не оставив шанса на выживание ни одному из пассажиров. Причиной катастрофы стала взрывная декомпрессия на борту из-за дефекта одной дверцы.
Фото © Getty Images / J. Cuinieres / Roger Viollet via Getty Images
В аварии могло бы погибнуть значительно меньше пассажиров, если бы не трагическое стечение обстоятельств, а именно совершенно не вовремя случившаяся забастовка работников двух других авиакомпаний (BEA и Air France), из-за чего многие приехавшие в аэропорт Орли (Париж) путешественники были вынуждены покупать билеты на рейс Париж — Лондон авиакомпании Turkish Airlines. Жители Великобритании возвращались из Парижа с соревнований по регби — матча “Кубка пяти наций” между сборными Франции и Англии.
Фото © Getty Images / J. Cuinieres / Roger Viollet via Getty Images
Так, полупустой самолёт, следовавший по маршруту Стамбул — Париж — Лондон, оказался набит, что называется, под завязку как пассажирами, так и багажом. Однако груз был сбалансирован правильно и количество пассажиров не превышало никаких норм. Проблема оказалась в паре небольших штифтов и недостатках конструкции одной багажной двери, о которой чуть позже.
Итак, борт TC-JAV в 11:30 взлетает из аэропорта Орли, пройдя все предполётные процедуры и получив разрешение на взлёт. Через несколько минут диспетчер даёт экипажу разрешение занять эшелон FL60 (высота 1800 метров), ещё через две минуты экипаж самолёта получает разрешение на подъём до эшелона FL230 (7000 метров). И спустя всего три минуты диспетчер замечает, что вместо одной точки рейса TK 981 на радарах появляется вторая точка. Одна из них остаётся на месте, а вторая движется по намеченному курсу.
В 11:40 экипаж борта пытается связаться с землёй, но авиадиспетчеры слышат только смешанную англо-турецкую речь на фоне постоянно звучащей сигнализации внутри самого самолёта. Одни сигналы говорят о падении давления внутри лайнера, а другие — о превышении скорости. Спустя ещё минуту связь с бортом прерывается окончательно. Единственное, что внятно услышал диспетчер, — “фюзеляж взорвался”.
Через несколько минут после этого вызовы регистрируют уже спасательные службы на земле, и не с самолёта, а от жителей близлежащих городков и деревень. Они сообщили пожарным, что видели густой чёрный дым над лесом Эрменонвиль, который находится в 15 километрах от Сен-Патю и всего в 37 километрах к северо-востоку от Парижа.
Удар самолёта о лес и землю был такой мощности, что даже авиакеросин не успел воспламениться и взорваться. Лайнер разорвало на мелкие куски на площади 700 на 100 метров. Визуально смогли опознать лишь несколько десятков погибших, остальных идентифицировали по стоматологическим медицинским картам.
И вот теперь мы переходим к истории бессовестного головотяпства производителя и игнорирования всех требований комиссий, которые и ранее отмечали проблемную грузовую дверь DC-10.
Что же произошло с надёжным широкофюзеляжный самолётом, который эксплуатируется рядом грузовых компаний и по сей день, хотя впервые он поднялся в воздух в далёком 1970 году?
В 1972 году DC-10, аналогичный тому, что эксплуатировался компанией Turkish Airlines, следовавший по маршруту Лос-Анджелес — Детройт — Буффало — Нью-Йорк, подвергся взрывной декомпрессии в результате самопроизвольного открывания и отрыва двери грузового отсека. Происходит этот инцидент практически на той же высоте, на которой начал разрушаться злополучный рейс из Парижа в Лондон. Однако эта поломка летом 1972 года не вызывает столь тяжёлых последствий и экипажу удаётся вернуться в аэропорт Детройта, сохранив жизни всех пассажиров. Разумеется, этот инцидент повлёк за собой расследование, в ходе которого выяснилось, что причиной аварии стал недостаток конструкции багажной двери. Запорный механизм двери был выполнен таким образом, что экипаж самолёта мог не знать о том, что на самом деле дверь закрыта не полностью! Дверные защёлки могли быть закрыты неправильно и не зафиксированы должным образом, однако датчики у пилотов информировали их об обратном.
Фото © Getty Images / J. Cuinieres / Roger Viollet via Getty Images
Комиссия, расследовавшая инцидент в небе над Детройтом, постановила что McDonnel Douglas обязана устранить недостатки конструкции. И… компания-производитель игнорирует требования комиссии!
Через два года работник наземной службы в аэропорту Орли, знакомый с недостатками DC-10, перепроверяет себя и убеждается в том, что дверь защёлкнулась и вроде бы все необходимые действия выполнены им правильно. Однако внутри самого самолёта в этом должен убедиться ещё и бортинженер, а сотрудник наземной службы обязан был удостовериться в правильности закрытия двери через специальное контрольное окошко.
Помните про забастовку работников двух авиакомпаний и ажиотажный спрос на рейс Стамбул — Париж — Лондон? Всё дело в них. Ни турки на борту самолёта, ни работники Орли не ожидали суеты вокруг их рейса. И, когда она случилась, они просто забыли проконтролировать эту дверь в суматохе перераспределения багажа и рассадки новых пассажиров.
Более тысячи раз с октября 1973-го по март 1974-го McDonnell получала сообщения о проблемах с запиранием грузовой двери до той самой катастрофы. Но фирма не сделала ничего для устранения этого конструктивного недостатка и в итоге погибло 346 человек. На тот момент эта катастрофа была самой масштабной в истории авиакрушений с участием одного самолёта.
Почему Huawei и Google приостановили сотрудничество
Что случилось
Принадлежащая Alphabet Inc. компания Google приостановила сотрудничество с Huawei Technologies в сферах, требующих передачи оборудования, программного обеспечения и технических услуг, за исключением тех, которые являются общедоступными по открытой лицензии, сообщило агентство Reuters со ссылкой на источник, знакомый с ситуацией. Причина — включение китайского производителя в так называемый Entity List — список предприятий, которым будет ограничен доступ к американским товарам и технологиям.
Позднее представители Google и Huawei частично подтвердили информацию Reuters, но пока не предоставляют развернутых комментариев. В пресс-службе Google лишь заявили, что компания «следует законодательству и анализирует последствия». «Google Play и средства защиты Google Play Protect продолжат функционировать на существующих устройствах Huawei», — сообщил представитель компании.
Спикер Huawei напомнил, что производитель является одним из ключевых партнеров операционной системы Android, которую развивает Google, и пообещал, что «продолжит предоставлять обновления для систем безопасности и постпродажного обслуживания всех существующих смартфонов и планшетов Huawei и Honor, которые уже используются или есть в наличии в магазинах на мировом рынке».
Почему Google решила прекратить сотрудничество с Huawei
15 мая Департамент торговли США объявил о внесении Huawei в черный список и объяснил свое решение так: «Такое решение было принято на основе полученной департаментом информации, которая дает […] причины сделать вывод, что Huawei причастна к действиям, которые противоречат интересам национальной безопасности США». В частности, Министерство юстиции США располагает данными о предоставлении Ирану финансовых услуг в обход американского законодательства, уточнили в торговом ведомстве.
Попадание Huawei в Entity List означает, что американские компании не смогут продавать ей технологии без получения специальной лицензии от Бюро промышленности и безопасности (часть Департамента торговли). На практике большинство ходатайств о выдаче таких лицензий отклоняется, утверждает The Financial Times со ссылкой на неназванных чиновников, курирующих контроль над экспортом из США.
Как это отразится на пользователях устройств
По данным IDC, в первом квартале этого года производители по всему миру отгрузили в каналы продаж 310,8 млн смартфонов. Лидером рынка была южнокорейская Samsung с долей 23,1%. Следом шли Huawei (19%), американская Apple (11,7%) и китайские Xiaomi (8%), Vivo (7,5%) и OPPO (7,4%). Среди перечисленных компаний лишь у Huawei и Vivo поставки выросли по сравнению с первым кварталом 2018 года.
В России в первом квартале 2019 года, по данным сети «Связной» — «Евросеть», было продано 6,7 млн смартфонов на общую сумму 107 млрд руб., что на 8% больше в натуральном выражении и на 13% — в денежном, чем годом ранее. На Huawei пришлось 9% проданных гаджетов, на Honor — 26%. Их совокупная выручка составила 29% указанной суммы. В третьем квартале 2018 года Huawei впервые стала лидером российского рынка смартфонов по количеству проданных устройств. Ее доля составляла 28,3%, а у Samsung, который до этого был лидером рынка, — 24,8%, у Apple — 11,7%. По оценке группы «М.Видео-Эльдорадо», по итогам января—марта российский рынок смартфонов вырос на 8% в штуках (до 7 млн устройств) и на 18% в деньгах (до 113 млрд руб.). «Пятерка лидеров телеком-рынка в штучных продажах осталась неизменной с 2018 года: Honor, Samsung, Apple, Huawei и Xiaomi. Доля китайских производителей в штучных продажах приближается к 50%», — отметила представитель компании Валерия Андреева.
Ведущий аналитик Mobile Research Group Эльдар Муртазин пояснил, что для владельцев Huawei ситуация означает, что они не будут получать обновления для своих смартфонов и патчи безопасности. «Нельзя сказать, что эти последствия критичны. Другой вопрос — новые пользователи. Те, кто успеет купить смартфоны в ближайшие три месяца, еще смогут активировать устройства. Для остальных активация нового гаджета будет уже невозможна», — сказал он.
Глава «Связной» — «Евросеть» Александр Малис отметил, что говорить о последствиях для пользователей пока рано. «Кажется, что должен будет найтись компромиссный вариант, позволяющий использовать Android на устройствах Huawei», — уверен он.
По словам Андреевой, так как компания Huawei официально подтвердила, что продолжит предоставлять обновления для систем безопасности и постпродажного обслуживания устройств, которые уже используются или есть в наличии в магазинах, те, кто купил гаджеты или только собирается это сделать, смогут пользоваться ими в обычном режиме.
Как это отразится на Huawei
По мнению Муртазина, для Huawei ситуация означает потерю доли рынка. «По данным компании, в прошлом году они продали 60 млн аппаратов по миру. Можно прогнозировать падение продаж примерно на 25%. В России Huawei занимает треть рынка, и, естественно, заявление Google сильно повлияет на позицию производителя в нашей стране. Новые аппараты, скорее всего, просто не будут поступать в продажу, так как на них не будет спроса», — уверен аналитик.
По его словам, выход для Huawei — это выпуск на рынок собственной операционной системы, но степень ее готовности пока под вопросом. «Если учесть, что у компании есть и средства, и технические возможности, и большой охват аудитории, их операционная система вполне сможет заменить Android в перспективе двух-трех лет», — отметил Эльдар Муртазин.
В 2018 году выручка Huawei выросла более чем на 19% по сравнению с показателем 2017 года, до 721,2 млрд юаней ($105,19 млрд), а чистая прибыль — на 25%, до 59,345 млрд юаней ($8,656 млрд). 48% выручки компании приходилось на продажи смартфонов и других устройств потребителям, чуть меньше (40,8%) — на продажу телекоммуникационного оборудования. В своем отчете компания отмечала, что ее продукцией пользуются более 500 млн человек в 170 странах мира. Компания разрабатывает собственные сервисы для просмотра видео, прослушивания музыки, платежную систему для мобильных устройств и т.д. и является одним из крупнейших в мире держателей патентов (на конец 2018 года имела 87,8 тыс. патентов).
Как это отразится на Google
Для Google последствия также будут негативными, предполагает Муртазин. «Очевидно, что другие производители гаджетов более активно начнут разрабатывать собственные операционные системы, альтернативные. А это означает потерю рынка для Google», — пояснил он.
Однако старший аналитик по телекоммуникациям и медиа Райффайзенбанка Сергей Либин считает, что для Google последствия будут некритичными. «Не стоит забывать, что большая часть выручки Google приходится на их поисковый бизнес. И даже если Huawei разработает свою операционную систему, скорее всего, пользователи смогут, как и раньше, загружать на нее поисковик Google. Этот факт значительно смягчает последствия для компании», — полагает Либин.
По его словам, вероятность, что альтернативная система сможет заменить Android в ближайшее время, очень мала. «На данный момент удачных примеров, которые могли бы конкурировать с Android или IOS, нет», — заключил аналитик.
