JetZero: Революционен демонстрационен самолет със „смесено крило“, разрешен за полет

Основният дизайн на търговските самолети не се е променил много през последните 60 години. Съвременните самолети като Boeing 787 и Airbus A350 имат същата обща форма като Boeing 707 и Douglas DC-8, които са построени в края на 50-те години на миналия век и втвърдяват форм фактора „тръба и крило“, който все още се използва днес.

Това е така, защото търговската авиация дава приоритет на безопасността, предпочитайки изпитани и тествани решения, и защото други разработки - например в материалите и двигателите - означават, че традиционният дизайн е все още актуален.

Предстои обаче сеизмичен трус. Изцяло нова форма на самолет е разрешена за излитане в небето на Калифорния. В края на миналия месец JetZero, базиран в Лонг Бийч, обяви, че Pathfinder, неговият демонстрационен самолет със смесено крило в мащаб 1:8, е получил сертификат за летателна годност на FAA и предстоят тестови полети.

Тъй като индустрията отчаяно търси начини за намаляване на въглеродните емисии, тя е изправена пред малко по-трудно предизвикателство от другите сектори, точно защото нейните основни технологии се оказаха толкова трудни за отдалечаване. Време е за иновации.

„Смесеното тяло на крилото“ изглежда подобно на дизайна на „летящо крило“, използван от военни самолети, като емблематичния бомбардировач B-2, но смесеното крило има повече обем в средната част. Както Boeing, така и Airbus се занимават с идеята, а новият крайъгълен камък на JetZero го доближава малко по-близо до амбициозната му цел да пусне в експлоатация самолет със смесени крила веднага след 2030 г.

„Смятаме много силно за пътя към нулеви емисии при големите джетове, а корпусът на смесеното крило може да осигури 50% по-ниско изгаряне на гориво и емисии“, каза Том О'Лиъри, съосновател и главен изпълнителен директор на JetZero, пред CNN през август 2023 г. „Това е зашеметяващ скок напред в сравнение с това, с което индустрията е свикнала.“

Под напрежение

Концепцията за смесено крило далеч не е нова и най-ранните опити за изграждане на самолети с този дизайн датират от края на 20-те години в Германия. Американският авиоконструктор и индустриалец Джак Нортроп създава дизайн на летящо крило с реактивен двигател през 1947 г., което вдъхновява B-2 през 90-те години.

Като нещо като хибрид между летящо крило и традиционна „тръба и крило“, смесеното крило позволява на целия самолет да генерира повдигане, минимизирайки съпротивлението. НАСА казва, че тази форма „спомага за увеличаване на икономията на гориво и създава по-големи зони за полезен товар (товарни или пътнически) в централната част на тялото на самолета“. Агенцията го е тествала чрез един от своите експериментални самолети, X-48.

Над около 120 тестови полета между 2007 и 2012 г. два безпилотни, дистанционно управлявани X-48 демонстрираха жизнеспособността на концепцията. „Самолет от този тип би имал размах на крилете малко по-голям от Boeing 747 и би могъл да оперира от съществуващи летищни терминали“, казва агенцията, добавяйки, че самолетът също така „ще тежи по-малко, ще генерира по-малко шум и емисии и ще струва по-малко за експлоатация отколкото еднакво усъвършенстван конвенционален транспортен самолет.

През 2020 г. Airbus построи малък демонстратор на смесено крило с дължина около шест фута, което сигнализира за интерес към преследване на самолет в пълен размер в бъдеще. Но ако формата е толкова ефективна, защо все още не сме преминали към изграждане на самолети въз основа на нея?

Според О’Лиъри има едно основно техническо предизвикателство, което спира производителите. „Това е херметизирането на нецилиндричен фюзелаж“, казва той, посочвайки факта, че самолет с форма на тръба е по-способен да се справи с постоянните цикли на разширяване и свиване, които идват с всеки полет.

„Ако мислите за „тръба и крило“, това разделя натоварванията – имате натоварването от налягане върху тръбата и натоварването на огъване върху крилата. Но едно смесено крило по същество ги смесва. Едва сега можем да направим това с композитни материали, които са едновременно леки и здрави.“

Такава радикално нова форма би направила интериора на самолета да изглежда и да се усеща по различен начин от днешния широкофюзелажен самолет. „Това е просто много, много по-широк фюзелаж“, казва О’Лиъри. „Вашият типичен самолет с една пътека има три на три седалки, но това е нещо като по-къса и по-широка тръба. Получавате същото количество хора, но може да имате 15 или 20 реда в кабината, в зависимост от това как всяка конкретна авиокомпания ще го конфигурира.

„Това просто им дава изцяло нова палитра, с която да го оформят. Мисля, че ще бъде невероятно да видим каква ще бъде тяхната интерпретация на това много по-широко пространство.“

Революционен потенциал

О’Лиъри казва, че най-близкият еквивалент по отношение на размерите би бил Boeing 767 – широкофюзелажен, двумоторен самолет, въведен през 80-те години, който обикновено превозва около 210 пътници. Все още се произвежда като товарен самолет, но е заменен от Boeing 787 като пътнически самолет. Има и модерен военен вариант KC-46, който ВВС на САЩ използват за презареждане във въздуха.

По същия начин JetZero иска да разработи едновременно три варианта: пътнически самолет с места за над 200 пътници, товарен самолет и танкер за гориво. Смесената форма на крилото се поддава толкова добре на последното, че миналата година ВВС на САЩ отпуснаха на JetZero 235 милиона долара за разработване на пълномащабен демонстратор и валидиране на ефективността на концепцията за смесено крило. Военната версия на самолета е планирана да поведе пътя и може би да подпомогне развитието на търговските модели.

Наскоро одобреният от FAA Pathfinder, с размах на крилете му 23 фута, е 12,5% мащабна версия на пълномащабния демонстратор, който се очаква да полети до 2027 г. Самолетът е проектиран за 100% съвместимост с устойчиво авиационно гориво ( SAF) и да има вътрешен обем, за да поеме водород с нулеви въглеродни емисии.

Изграждането на изцяло нов самолет от нулата обаче е огромна задача и целите на JetZero звучат амбициозно, като се има предвид, че пълният процес на сертифициране дори за вариант на съществуващ самолет може да отнеме години. Едно предимство, което JetZero има в тази област, е, че самолетът първоначално ще заимства двигатели от днешните теснокорпусни самолети, като Boeing 737 - въпреки че планът е в крайна сметка да се премине към напълно беземисионно задвижване, задвижвано от водород, което ще изисква нови двигатели, които нямат все още не е разработен.

JetZero не е обявил никакви поръчки за своя самолет, но О'Лиъри каза пред CNN миналата година, че авиокомпаниите проявяват интерес. „Вече разговаряме с всички големи авиокомпании в световен мащаб, защото те са развълнувани да чуят за повишаването на ефективността.“

Остава да видим дали 50% намаление на потреблението на гориво е действително възможно. Както НАСА, така и Еърбъс цитираха по-скромните 20% за своите проекти, докато ВВС на САЩ казват, че самолет със смесено крило може да „подобри аеродинамичната ефективност с най-малко 30% в сравнение със сегашните танкери и самолети за мобилност на ВВС“.

Източник: cnn.com