Technische innovaties in vliegtuigen en daarbuiten

De luchtvaart ontwikkelt zich in verschillende richtingen. Vliegtuigen vergroten hun vliegbereik, worden zuiniger, aerodynamischer en accelereren beter. Er zijn cabineverbeteringen, passagiersstoelen en de luchthavens zelf.

De vlucht duurde zeventien uur zonder pauze. Boeing 787-9 Dreamliner De Australische luchtvaartmaatschappij Qantas heeft met ruim tweehonderd passagiers en zestien bemanningsleden aan boord een vlucht gemaakt van Perth, Australië naar Heathrow Airport in Londen. De auto vloog voorbij 14 498 km. Het was de op één na langste vlucht ter wereld, net na de verbinding van Qatar Airways van Doha naar Auckland, Nieuw-Zeeland. Deze laatste route wordt overwogen 14 529 km, die 31 km langer is.

Ondertussen wacht Singapore Airlines al op de levering van een nieuwe. Airbus A350-900ULR (zeer lange afstandsvlucht) om een ​​rechtstreekse dienst van New York naar Singapore te starten. De totale lengte van de route is meer dan 15 duizend km. De A350-900ULR-versie is vrij specifiek - hij heeft geen economy class. Het vliegtuig is ontworpen voor 67 stoelen in het business-gedeelte en 94 in het premium economy-gedeelte. Het is logisch. Wie kan er immers bijna de hele dag krap zitten in het goedkoopste compartiment? Onder andere Met zulke lange directe vluchten in passagierscabines worden er steeds meer nieuwe voorzieningen ontworpen.

passieve vleugel

Naarmate vliegtuigontwerpen evolueerden, onderging hun aerodynamica constante, maar niet radicale, veranderingen. Zoekopdracht verbeterde brandstofefficiëntie Ontwerpwijzigingen kunnen nu worden versneld, inclusief dunnere, flexibelere vleugels die een natuurlijke laminaire luchtstroom bieden en die luchtstroom actief beheren.

NASA's Armstrong Flight Research Center in Californië werkt aan wat het noemt passieve aero-elastische vleugel (STALEMATE). Larry Hudson, hoofd testingenieur bij het Air Load Laboratory van het Armstrong Center, vertelde de media dat deze composietstructuur lichter en flexibeler is dan traditionele vleugels. Toekomstige commerciële vliegtuigen zullen het kunnen gebruiken voor maximale ontwerpefficiëntie, gewichtsbesparing en brandstofverbruik. Tijdens het testen gebruiken experts (FOSS), die optische vezels gebruikt die zijn geïntegreerd in het oppervlak van de vleugel, die gegevens kunnen leveren van duizenden metingen van spanningen en spanningen bij werkbelastingen.

Vliegtuigcabines - project

Dunnere en flexibelere vleugels verminderen de weerstand en het gewicht, maar vereisen nieuwe ontwerp- en handlingoplossingen. eliminatie van trillingen. De methoden die worden ontwikkeld, houden met name verband met passieve, aero-elastische aanpassing van de structuur met behulp van geprofileerde composieten of de vervaardiging van metaaladditieven, evenals met actieve controle van de bewegende oppervlakken van de vleugels om manoeuvreer- en explosieve belastingen te verminderen en vleugeltrillingen dempen. De Universiteit van Nottingham, VK, ontwikkelt bijvoorbeeld strategieën voor het actief besturen van vliegtuigroeren die de aerodynamica van vliegtuigen kunnen verbeteren. Dit maakt het mogelijk om de luchtweerstand met ongeveer 25% te verminderen. Hierdoor zal het vliegtuig soepeler vliegen, wat resulteert in een lager brandstofverbruik en een lagere COXNUMX-uitstoot.₂.

Veranderlijke geometrie

NASA heeft met succes een nieuwe technologie in de praktijk gebracht waarmee vliegtuigen kunnen vliegen vleugels vouwen onder verschillende hoeken. De laatste reeks vluchten, uitgevoerd in het Armstrong Flight Research Center, maakte deel uit van het project Adaptieve spanwijdte — Oppervlakteactieve stof. Het heeft tot doel een breed scala aan aerodynamische voordelen te bereiken door het gebruik van een innovatieve lichtgewicht legering met vormgeheugen waarmee de buitenste vleugels en hun stuurvlakken tijdens de vlucht onder optimale hoeken kunnen vouwen. Systemen die deze nieuwe technologie gebruiken, kunnen tot 80% minder wegen dan traditionele systemen. Deze onderneming maakt deel uit van NASA's Converged Aviation Solutions-project onder de Aeronautical Research Missions Administration.

Innovatief ontwerp van de vliegtuigcabine

Het vouwen van vleugels tijdens de vlucht is een innovatie die echter al in de jaren zestig werd doorgevoerd met onder meer het XB-60 Valkyrie-vliegtuig. Het probleem was dat het altijd werd geassocieerd met de aanwezigheid van zware en grote conventionele motoren en hydraulische systemen, die niet onverschillig waren voor de stabiliteit en zuinigheid van het vliegtuig.

De implementatie van dit concept kan echter leiden tot het creëren van zuinigere machines dan voorheen, en het taxiën van toekomstige langeafstandsvliegtuigen op luchthavens vereenvoudigen. Daarnaast krijgen piloten nog een apparaat om te reageren op veranderende vliegomstandigheden, zoals windstoten. Een van de belangrijkste potentiële voordelen van vleugelvouwen heeft te maken met supersonische vlucht.

, en ze zijn ook bezig met de zogenaamde. pluizig lichaam - gemengde vleugel. Dit is een geïntegreerd ontwerp zonder een duidelijke scheiding van de vleugels en romp van het vliegtuig. Deze integratie heeft een voordeel ten opzichte van conventionele vliegtuigontwerpen omdat de vorm van de romp zelf helpt bij het genereren van lift. Tegelijkertijd vermindert het de luchtweerstand en het gewicht, waardoor het nieuwe ontwerp minder brandstof verbruikt en dus de CO-uitstoot vermindert.₂.

Weergave van X-48B mixed-wing ontwerp

Grenslaag etsen

Ze zijn ook getest alternatieve indeling van de motor - boven de vleugel en op de staart, zodat motoren met een grotere diameter kunnen worden gebruikt. Ontwerpen met in de staart ingebouwde turbofanmotoren of elektromotoren, het “slikken”, het zogenaamde “slikken”, wijken af ​​van conventionele oplossingen. lucht grenslaagwat de weerstand vermindert. NASA-wetenschappers hebben zich gericht op het deel van de luchtweerstand en werken aan een idee genaamd (BLI). Ze willen het gebruiken om tegelijkertijd het brandstofverbruik, de bedrijfskosten en de luchtvervuiling te verminderen.

 Jim Heidmann, Glenn Research Center Advanced Air Transportation Technology Project Manager, zei tijdens een mediapresentatie.

Wanneer een vliegtuig vliegt, wordt er een grenslaag gevormd rond de romp en vleugels - langzamer bewegende lucht, wat extra luchtweerstand creëert. Het is volledig afwezig voor een bewegend vliegtuig - het wordt gevormd wanneer het schip door de lucht beweegt, en aan de achterkant van de auto kan het tot enkele tientallen centimeters dik zijn. Bij een conventioneel ontwerp schuift de grenslaag eenvoudig over de romp en vermengt zich met de lucht achter het vliegtuig. De situatie verandert echter als we de motoren langs het pad van de grenslaag plaatsen, bijvoorbeeld aan het einde van het vliegtuig, direct boven of achter de romp. De langzamere lucht uit de grenslaag komt dan de motoren binnen, waar het wordt versneld en met hoge snelheid wordt uitgestoten. Dit heeft geen invloed op het motorvermogen. Het voordeel is dat we door de lucht te versnellen de weerstand van de grenslaag verminderen.

Wetenschappers hebben meer dan een dozijn vliegtuigprojecten voorbereid waarin een dergelijke oplossing zou kunnen worden gebruikt. Het bureau hoopt dat er in ieder geval één van zal worden gebruikt in het X-testvliegtuig, dat NASA het komende decennium wil gebruiken om geavanceerde luchtvaarttechnologie in de praktijk te testen.

Nieuwe stoelen zien in een vliegtuig

Tweelingbroer zal de waarheid vertellen

Digitale tweeling is de modernste methode om de onderhoudskosten van apparatuur drastisch te verlagen. Zoals de naam al aangeeft, maken digitale tweelingen een virtuele kopie van fysieke bronnen met behulp van gegevens die op bepaalde punten in machines of apparaten zijn verzameld - ze zijn een digitale kopie van apparatuur die al werkt of wordt ontworpen. GE Aviation heeft onlangs geholpen bij de ontwikkeling van 's werelds eerste digitale tweeling. Chassissysteem. Sensoren worden geïnstalleerd op punten waar doorgaans storingen optreden en leveren realtime gegevens, onder meer voor hydraulische druk en remtemperatuur. Dit werd gebruikt om de resterende levenscyclus van het chassis te diagnosticeren en storingen vroegtijdig te identificeren.

Door het digital twin-systeem te monitoren, kunnen we constant de status van resources volgen en vroegtijdige waarschuwingen, voorspellingen en zelfs een actieplan ontvangen, waarbij we 'wat als'-scenario's modelleren - allemaal om de beschikbaarheid van resources te vergroten. apparatuur in de loop van de tijd. Volgens International Data Corporation zullen bedrijven die investeren in digitale tweelingen de cyclustijden voor belangrijke processen, inclusief onderhoud, met 30 procent verminderen.  

Augmented reality voor de pilot

Een van de belangrijkste innovaties van de afgelopen jaren is de ontwikkeling displays en sensoren piloten leiden. NASA en Europese wetenschappers experimenteren hiermee om piloten te helpen problemen en bedreigingen op te sporen en te voorkomen. Het display zat al in de helm van de gevechtspiloot F-35 Lockheed Martinen Thales en Elbit Systems ontwikkelen modellen voor piloten van commerciële vliegtuigen, met name kleine vliegtuigen. Het SkyLens-systeem van laatstgenoemd bedrijf zal binnenkort worden gebruikt op ATR-vliegtuigen.

SkyLens van Elbit Systems

Synthetisch en geraffineerd worden al veel gebruikt in grotere zakenvliegtuigen. zichtsystemen (SVS / EVS), waarmee piloten kunnen landen bij slecht zicht. Ze gaan steeds meer samen in gecombineerde zichtsystemen (CVS) gericht op het vergroten van het bewustzijn van piloten over situaties en de betrouwbaarheid van vluchtschema's. Het EVS-systeem maakt gebruik van een infrarood (IR)-sensor om de zichtbaarheid te verbeteren en is meestal toegankelijk via het HUD-display (). Elbit Systems heeft op zijn beurt zes sensoren, waaronder infrarood en zichtbaar licht. Het breidt zich voortdurend uit om verschillende bedreigingen zoals vulkanische as in de atmosfeer te detecteren.

Aanraakschermenal geïnstalleerd in de cockpits van zakenjets, verhuizen ze naar vliegtuigen met Rockwell Collins-displays voor de nieuwe Boeing 777-X. Fabrikanten van luchtvaartelektronica zijn ook op zoek naar spraakherkenningsspecialisten als een volgende stap in de richting van het verminderen van de belasting van de cabine. Honeywell experimenteert met hersenactiviteit monitoren Om te bepalen wanneer de piloot te veel werk te doen heeft of zijn aandacht afdwaalt ergens "in de wolken" - mogelijk ook over het vermogen om cockpitfuncties te besturen.

De technische verbeteringen in de cockpit zijn echter van weinig nut als de piloten gewoon uitgeput zijn. Mike Sinnett, vice-president productontwikkeling bij Boeing, vertelde onlangs aan Reuters dat hij voorspelt dat er de komende twintig jaar 41 banen nodig zullen zijn. commerciële straalvliegtuigen. Dit betekent dat er meer dan 600 mensen nodig zullen zijn. meer nieuwe piloten. Waar ze te krijgen? Een plan om dit probleem op te lossen, in ieder geval in Boeing, toepassing van kunstmatige intelligentie. Het bedrijf heeft al plannen onthuld voor de oprichting ervan cockpit zonder piloten. Sinnett gelooft echter dat ze waarschijnlijk pas in 2040 werkelijkheid zullen worden.

Geen ramen?

Passagierscabines zijn een gebied van innovatie waar veel gebeurt. Op dit gebied worden zelfs Oscars uitgereikt - Crystal Cabin Awards, d.w.z. onderscheidingen aan uitvinders en ontwerpers die systemen creëren die gericht zijn op het verbeteren van de kwaliteit van vliegtuiginterieurs voor zowel passagiers als bemanning. Alles wat het leven gemakkelijker maakt, het comfort verhoogt en besparingen oplevert, wordt hier beloond - van het toilet aan boord tot de kluisjes voor handbagage.

Ondertussen kondigt Timothy Clark, President van Emirates Airlines, aan: vliegtuig zonder ramendie zelfs twee keer zo licht kan zijn als bestaande constructies, wat betekent sneller, goedkoper en milieuvriendelijker in constructie en gebruik. In de eerste klasse van de nieuwe Boeing 777-300ER zijn de ramen al vervangen door schermen die dankzij camera's en glasvezelverbindingen het buitenaanzicht kunnen weergeven zonder dat er met het blote oog zichtbare verschillen zijn. Het lijkt erop dat de economie de bouw van "verglaasde" vliegtuigen, waar velen van dromen, niet zal toestaan. In plaats daarvan hebben we eerder projecties op de muren, het plafond of de stoelen voor ons.

Cabineconcept met een dak dat de lucht visualiseert

Vorig jaar begon Boeing met het testen van de mobiele app vCabin, waarmee passagiers de verlichtingsniveaus in hun directe omgeving kunnen aanpassen, stewardessen kunnen bellen, eten kunnen bestellen en zelfs kunnen controleren of het toilet leeg is. Ondertussen zijn de telefoons aangepast aan de interieurinrichting zoals de Recaro CL6710 business chair, ontworpen om mobiele apps de stoel heen en weer te laten kantelen.

Sinds 2013 proberen Amerikaanse regelgevers het verbod op het gebruik van mobiele telefoons in vliegtuigen op te heffen, waarbij ze erop wijzen dat het risico dat ze het communicatiesysteem aan boord verstoren, steeds kleiner wordt. Een doorbraak op dit gebied maakt het gebruik van mobiele applicaties tijdens de vlucht mogelijk.

We zien ook een voortschrijdende automatisering van grondafhandeling. Delta Airlines in de VS experimenteert met het gebruik van biometrische gegevens voor passagiersregistratie. Sommige luchthavens over de hele wereld testen of testen al gezichtsherkenningstechnologie om pasfoto's te matchen met die van hun klanten door middel van identiteitsverificatie, die naar verluidt twee keer zoveel reizigers per uur kan controleren. In juni 2017 werkte JetBlue samen met de Amerikaanse douane en grensbescherming (CBP) en het wereldwijde IT-bedrijf SITA om een ​​programma te testen dat gebruikmaakt van biometrie en gezichtsherkenningstechnologie om klanten te screenen bij het instappen.

Afgelopen oktober voorspelde de International Air Transport Association dat in 2035 het aantal reizigers zou verdubbelen tot 7,2 miljard. Er is dus waarom en voor wie te werken aan innovaties en verbeteringen.

Luchtvaart van de toekomst:

Animatie van het BLI-systeem: 

Animatie grenslaag ingang | NASA Glenn Research Center