Сможем ли мы долететь из Парижа в Нью-Йорк менее чем за час, не усугубляя потепление? | Технологии

Пассажирские самолеты традиционно проектировались с учетом эффективности и безопасности, хотя это все чаще принимается во внимание. климатическая нейтральность. Поэтому возникает вопрос: сможем ли мы когда-нибудь долететь из Парижа в Нью-Йорк менее чем за час, не усугубляя глобальное потепление?

Это то, что предлагает европейский проект СТРАТОФЛАЙ: самолет со скоростью 8 Махов, то есть гиперзвуковой самолет Он достигает скорости не менее 9500 километров в час, что примерно в восемь раз превышает скорость звука. Проект STRATOFLY, реализованный в период с 2018 по 2021 год, в свою очередь основан на трех предыдущих европейских исследовательских проектах по той же теме. «Это будет непросто», — говорит Николь Виола, координатор STRATOFLY и профессор Туринского политехнического института (Италия). «Возможно, мы еще не готовы к 8 Махам, но я уверен, что еще увижу гиперзвуковой самолет в жизни».

Компания STRATOFLY разработала прототип в виде компьютерной модели гиперзвукового самолета с водородным двигателем. Проект был сосредоточен на инновационных способах приведения в действие самолета, способного перевозить триста пассажиров.

Между тем политический интерес в ЕС к сверхзвуковому пассажирскому воздушному транспорту снизился, в основном из-за экологических проблем, к которым следует добавить шум и выбросы загрязняющих веществ, вызывающие изменение климата. Недавние законодательные инициативы ЕС, в том числе новый закон о сокращении авиационных выбросов, подчеркнули политический скептицизм в Европе, поскольку они ограничивают стимулы для коммерческих сверхзвуковых полетов.

Тем не менее, в области гражданской авиации и научных исследований новые амбициозные идеи для разработки более быстрых и экологически чистых самолетов. Хотя на то, чтобы эти технологии заработали, может уйти много десятилетий, ученые считают, что важно мечтать о большем.

Не так быстро

Конструкция STRATOFLY сопряжена со многими технологическими трудностями. Тем не менее, одним из самых больших препятствий было не создание самолета, который может летать быстро, а разработка самолета, который также может летать медленно. «Проблема не в гиперзвуковой фазе, — объясняет Виола.

Гиперзвуковой самолет, о котором мечтали Виола и ее коллеги, должен не только летать на высоких скоростях, но и взлетать и садиться на гораздо меньших скоростях. Это усложняет этап проектирования. Двигатель, способный развивать гиперзвуковые скорости, например, не лучший вариант для более низких скоростей. Гиперзвуковой двигатель также требует большого воздухозаборника, чтобы «всасывать» воздух, смешанный с водородом. «Чем выше скорость, тем больше воздухозаборник», — говорит Виола. Но на более низких скоростях двигатель должен всасывать меньше воздуха, что вынуждает ученых искать золотую середину в конструкции.

Девяносточетырехметровый самолет имеет большой воздухозаборник в носовой части с раздвижными дверями для регулировки воздухозаборника. От взлета до достижения скорости 5000 километров в час всю работу выполняют шесть двигателей меньшего размера. Выше этой скорости огромный двигатель, охватывающий всю длину хвоста, толкает самолет вперед. Помимо чисто конструктивных вопросов, STRATOFLY продемонстрировал преимущества использования жидкого водорода вместо углеводородов в качестве авиационного топлива.

Вернуться в будущее

Предложение STRATOFLY — это просто концепция, призванная продемонстрировать, как будет выглядеть гиперзвуковой самолет. Это позволяет исследователям тестировать и обдумывать новые технологии, на успешную реализацию которых могут уйти десятилетия.

Однако сегодня авиационная промышленность может вернуться к сверхзвуковым самолетам вроде знаменитого «Конкорда», который действовал более тридцати лет. прежде чем они отозвали его в 2003 году. Он использовался Air France и British Airways и обязан своей известностью главным образом маршрутам Париж-Нью-Йорк и Лондон-Нью-Йорк, время в пути в одну сторону от трех до трех с половиной часов.

Американская компания Boom Aerospace уже подписала контракты на проектирование сверхзвуковых самолетов с United Airlines и American Airlines. Гиперзвуковой полет уже привлекает внимание не только гражданской авиации. Космическая промышленность использует эту технологию для создания кораблей, которые могут взлетать как самолеты; разработка, которая может уменьшить потребность в дорогостоящих запусках ракет. «Гиперзвук находится где-то между авиацией и космосом, — говорит Виола. «Итак, в конечном итоге мы увидим, как один из двух лагерей примет эту технологию».

очистить окружающую среду

Независимо от того, возможны ли эти высокоскоростные полеты, повышение чистоты авиационного топлива является растущим приоритетом для ЕС. Сегодня на авиацию приходится примерно 2,5% мировых выбросов CO₂.

По словам профессора Бобби Сети из Крэнфилдского университета в Великобритании, решением может стать водород. «Мы давно занимаемся авиационным водородом, — объясняет Сети. «Однако затраты надолго приглушили энтузиазм, хотя его принятие — вопрос времени, а не условный». он координировал европейский проект ENABLEH2который завершился в ноябре прошлого года после четырех лет изучения потенциала водорода в авиации.

По словам Сети, водород предлагает множество преимуществ. Это один из самых распространенных элементов на Земле, и если он производится с использованием возобновляемых источников энергии, он не выделяет CO₂. Кроме того, исследование ENABLEH2 показало, что системы сжигания водорода будут выделять меньше NOx, еще одного парникового газа, чем керосин.

С другой стороны, самолеты с водородным двигателем могут преодолевать большие расстояния, чем электрические самолеты, которые могут использоваться для полетов на короткие и средние расстояния.

пути перехода

Но не следует пренебрегать затратами. По словам Сетхи, водород ведет себя иначе, чем обычное авиационное топливо, что требует перепроектирования самолетов и некоторых аэропортов, а на этот переход может уйти от 20 до 30 лет.

«Технически мы могли бы перепроектировать существующий самолет, такой как Airbus A380, для работы на водороде», — говорит он. «Но на самолеты должны быть установлены водородные баки. Мы не можем хранить топливо в крыльях, как это делается сегодня, поэтому эта модель не очень конкурентоспособна с обычным или экологичным авиационным топливом».

По этой причине большинство прогнозов предусматривают промежуточный период, в течение которого отрасль может использовать альтернативные экологичные авиационные топлива (SAF), которые обычно изготавливаются из биомассы или отходов и со временем производят меньше CO₂. жизненного цикла, чем обычные.

По словам Сети, было бы лучше «сосредоточиться на поглощении углерода, образующегося в результате авиационных выбросов, в промежуточный период и активно инвестировать в водород, чтобы сократить время перехода». Какой бы путь ни был выбран, ключом для Sethi является долгосрочное и устойчивое будущее отрасли. «Авиация имеет огромные социальные и экономические преимущества, — отмечает он. «Это резко сократило время транспортировки по всему миру и способствовало экономическому росту, например, благодаря туризму. Мы не можем позволить его уничтожить».

Исследование, описанное в этой статье, было поддержано фондами ЕС. Статья первоначально опубликована в Горизонтжурнал Европейского союза по исследованиям и инновациям.

Вы можете следить СТРАНА Технологии в Фейсбук у Твиттер или зарегистрируйтесь здесь, чтобы получать наши информационный бюллетень.