Военное обозрение

Меньше шума и расхода топлива: в США придумали гибридный лайнер для ВВС

29

Американские изобретатели продолжают экспериментировать с новыми моделями суперсовременных самолетов. Одну из таких моделей на днях представила Исследовательская лаборатория Военно-воздушных сил США.


Начнем с того, что 6 января 2020 года в Орландо, штат Флорида, открылись форум и выставка SciTech Американского института аэронавтики и космонавтики. На ней и была представлена модель экспериментального авиалайнера, которую изобретатели называют концептуальным транспортным средством с распределенным движением.

Конструкция на газовых турбинах


Новую конструкцию по достоинству оценили представители Командования Военно-воздушных сил США. Они утверждают, что модель может стать прототипом нового грузового самолета с возможностью короткого взлета. Плюс к тому важнейшее значение, по мнению военных, имеет способность экономить топливо за счет газовых турбин, вырабатывающих энергию для электрических вентиляторов.

Представленная исследовательской лабораторией ВВС гибридная модель очень напоминает конструкцию, разработанную компанией Empirical Systems Aerospace, Inc. или ESAero. Эта компания была основана еще в 2003 году и уже почти 20 лет занимается продвижением концепций самолетов, в которых используются газовые турбины, установленные вдоль внешнего крыла, для питания электрических генераторов.

Базовая концепция нового авиалайнера, разрабатываемая ESAero, позволяет повысить эффективность использования топлива, а также снизить уровень загрязнения окружающей среды. С 2016 года компания разрабатывает полностью электрический проект самолета X-57A Maxwell, который по сути повторяет конструкцию Tecnam P2006T.


Модель X-57A включает шесть маленьких вентиляторов на каждом крыле, два больших винта с электрическим приводом также по одному на каждом крыле. Инженеры считают, что вентиляторы меньшего размера смогут обеспечивать достаточную подъемную силу во время взлета, но в полете будут отключены, а тягу вперед обеспечат лишь два больших винта.

Чем полезен американской авиации новый концепт гибридного самолета


В Командовании ВВС США убеждены, что новый грузовой самолет с большей дальностью полёта и высокой экономией топлива станет замечательным решением для повышения эффективности воздушных операций. В первую очередь, он позволит снизить расходы на воздушные перевозки на большие расстояния, что особенно актуально в контексте проведения американскими вооруженными силами военных операций по всему миру.

Кроме того, снижение уровня шума позволит снизить и уязвимость нового транспортного самолета для противовоздушной обороны противника, что также представляется для американских военных весьма значимым достижением.

Новая конструкция будет оптимальна для тех районов, в которых нет доступа к развитой аэродромной инфраструктуре с хорошими условиями для взлета и посадки самолетов. Например, речь может идти о зонах ведения боевых действий или об отдаленных территориях со сложными географическими и климатическими условиями.

Добавим, что модернизация Военно-воздушных сил в настоящее время рассматривается руководством США как одна из наиболее приоритетных задач национальной политики в сфере вооружений, поскольку именно ВВС, вместе с Военно-морскими силами, обеспечивают американскому государству возможность действий на очень отдаленных от своих границ расстояниях.

Автор:
Использованы фотографии:
Courtesy Guy Norris
29 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.

Уже зарегистрированы? Войти

  1. Uhu
    Uhu 10 января 2020 15:04 Новый
    +1
    Угу 6 пропеллеров даже в режиме авторотации - НИХРЕНА не влияют на лобовое сопротивление, то есть, на расход топлива! Пока что идея выглядит в одном ряду с Гиперлупом и собраном кувалдой под открытым небом взорваным Старлайнером. Т.е. очередным "чудо-пылесосом"
    1. Владимир_2У
      Владимир_2У 10 января 2020 17:25 Новый
      +3
      Цитата: Uhu
      Угу 6 пропеллеров даже в режиме авторотации
      Вы перепутали авторотацию несущего винта с флюгированием тягового винта, а в этом режиме сопротивление минимально.
      1. Uhu
        Uhu 10 января 2020 21:11 Новый
        -3
        Я наземный. Это дает в лоб сопротивление?
        1. Владимир_2У
          Владимир_2У 10 января 2020 21:14 Новый
          0
          Само собой, но минимальное, т.к. лопасть встаёт к потоку ребром.
      2. Uhu
        Uhu 10 января 2020 21:47 Новый
        -3
        Я - знаете, что-то о наземке знаю... Не летун. А если можно - подробней? Флюгирование - разница, что вы ставите в авторотацию? Проблема с лобовой и расходом. Где я неправ?
        1. ProkletyiPirat
          ProkletyiPirat 11 января 2020 02:06 Новый
          0
          Цитата: "википедия"
          Флюгирование винта — поворот (во время полёта самолёта) лопастей воздушного винта регулируемого шага в такое положение, при котором предотвращается авторотация винта,

          Цитата: Uhu
          Проблема с лобовой и расходом. Где я неправ?

          На расход топлива влияет не только лобовое сопротивление но и многие другие параметры, в некоторых ЛА(и некоторых маршрутах полёта) именно эти параметры являются наибольшей причиной трат топлива.
          Например у ЛА с несущим винтом, для примера это вертолёт, часть топлива тратится на торможение, это как у машины во время езды передние колёса вращать вперёд, а задние назад, и ехать вперёд за счёт того что передние чуточку быстрее вращаются, так вот у несущего винта чем выше горизонтальная скорость и чем больше диаметр винта, тем больший процент топлива тратится на торможение.
          Если вернуться к самолётам то там повышенный расход топлива в процессе взлёта\посадки и много топлива сжигается в пустую не принося полезную тягу, вот эту проблему и предлагается решать с помощью гибрида. Эта же проблема решается установкой не 2-ух, а 4-ех двигателей на некоторых ЛА(например ближнемагистральные транспорты), в таких моделях экономия достигается за счёт ограничения полётных скоростей и работы СУ на более низких параметрах где КПД выше, а так же экономии на ресурсе двигателя и следовательно ТО.
          p.s.В общем "не всё так однозначно".
          1. Uhu
            Uhu 11 января 2020 03:17 Новый
            -3
            Цитата: ProkletyiPirat
            p.s.В общем "не всё так однозначно".

            winked
        2. Владимир_2У
          Владимир_2У 11 января 2020 04:39 Новый
          0
          Ну ёлки, в поисковик забейте флюгирование и авторотацию,, на видео сразу разница видна будет. А на словах, авторотация (по другому можно назвать парашютированием, но это не точно) - режим вращения НЕСУЩЕГО винта ВЕРТОЛЁТА при выключенном двигателе от набегающего потока воздуха, с целью создать наибольшее сопротивление и обеспечить спасение вертолёта и экипажа. Флюгирование же, наоборот, разворот лопастей тягового винта (неважно, тянущего или толкающего) для наименьшего сопротивления, при этом винт почти, а то и вовсе, не вращается.
          1. ProkletyiPirat
            ProkletyiPirat 11 января 2020 09:25 Новый
            0
            Цитата: Владимир_2У
            авторотация ... с целью ... обеспечить спасение вертолёта и экипажа.

            Сие утверждение очень сильно преувеличено, особенно в сегодняшних вертолётах, ВОТ РАНЬШЕ в эпоху поршневых(ДВС)-СУ и на самой заре газотурбинных-СУ когда часто ломались редукторы и как следствие исчезала тяга, но, при этом, сохранялась взаимосвязь "несущий винт и стабилизирующий винт" польза от авторотации была. Но сегодня и механика более надёжна и нету жесткой связи, а все аварии приводят к закручиванию ЛА и неконтролируемому падению, да ещё и при горизонтальном смещении, и как итог спасение за счёт авторотации не действует. Кто-то может не согласится со мной и таким людям я предлагаю поискать и скинуть сюда информацию о том когда, где и как авторотация помогла в спасении ЛА и экипажа в последние десятилетия, я например такую информацию не смог обнаружить.
            1. Владимир_2У
              Владимир_2У 11 января 2020 09:53 Новый
              0
              Цитата: ProkletyiPirat
              Сие утверждение очень сильно преувеличено, особенно в сегодняшних вертолётах

              Однако этот режим применялся
              В целом авторотация, конечно, полезное явление и, как аварийный режим уже неоднократно (и успешно! :-))использовался летчиками, как самолетов, так и вертолетов. Известен самый длительный спуск на авторотации французского вертолета Aerospatiale SA.315B Lama, который осуществил летчик Jean Boulet в 1972 году. При осуществлении рекордного полета он достиг высоты 12440 метров после чего двигатель вертолета аварийно остановился. Посадка была осуществлена безопасно и мягко.

              И что важнее, разбираем разницу между авторотацией и флюгированием.
              Цитата: ProkletyiPirat
              Но сегодня и механика более надёжна и нету жесткой связи
              Что, правда? На Ми-8 или UН-60 тоже нет жёсткой связи?
    2. BlackMokona
      BlackMokona 10 января 2020 17:54 Новый
      +2
      Старлайнер не взрывался и кувалдой его никто не собирал, winked
      1. zavyalov4leksandr
        zavyalov4leksandr 11 января 2020 01:38 Новый
        0
        Угушеньке это не интересно, он же ура-демагог
  2. Дилетант
    Дилетант 10 января 2020 15:04 Новый
    +6
    Очередной "перпетуум мобиле". Дополнительная ступень преобразования тепловой энергии в механическую повышает КПД системы! what
    1. dvina71
      dvina71 10 января 2020 16:06 Новый
      +2
      Цитата: Дилетант
      повышает КПД системы!

      Понижает..
      1. Дилетант
        Дилетант 10 января 2020 16:53 Новый
        0
        Конечно понижает. Вы что, сарказма не уловили? Там еще смайлик голову чешет.
  3. knn54
    knn54 10 января 2020 15:23 Новый
    +4
    Энергию самолёт получает от установленных внутри ЛИАБов которые занимают около 70 % объёма самолёта. Заряжаться они могут как от сети на земле, так и от солнечных батарей в полёте. Без подзарядки на одном заряде самолёт способен пролететь до 160 км. У батарей тоже имеется предел,так что на большие расстояния как то сомнительно..
    Вот когда появятся компактные реакторы.тогда другой разговор.
    Первым пассажиром д.б Грета.
  4. Окорок
    Окорок 10 января 2020 15:24 Новый
    +3
    футуристичненько...но к реальности как водится не имеет ни малейшего отношения
  5. gridasov
    gridasov 10 января 2020 16:30 Новый
    +2
    Продолжают переливать из пустого в порожнее- большой диаметр ,маленький.В то врем как ума не хватает на технологии управления плотностью потоков.
    1. NN52
      NN52 10 января 2020 17:30 Новый
      +3
      gridasov
      Вы нормальным человеческим языком заговорили? Однако...
  6. eklmn
    eklmn 10 января 2020 17:46 Новый
    +3
    Для любознательных:
    “Модифицированный от Tecnam P2006T, X-57 будет электрическим самолетом с 14 электромоторами, приводящими в движение пропеллеры, установленные на передних кромках крыла. Все 14 электродвигателей будут использоваться во время взлета и посадки, и только два внешних двигателя будут использоваться во время круиза. Дополнительный воздушный поток над крыльями, создаваемый дополнительными двигателями, создает большую подъемную силу, позволяя сузить крыло. Самолет вмещает два человека. Его дальность полета составит 160 км, а максимальное время полета - около одного часа. Конструкторы X-57 надеются сократить в пять раз энергию, необходимую для полета легкого самолета со скоростью 282 км / ч. Тройное снижение должно происходить от переключения с поршневых двигателей на аккумуляторные. Распределенная тяга увеличивает количество и уменьшает размеры двигателей самолета. Электродвигатели существенно меньше и легче, чем реактивные двигатели эквивалентной мощности. Это позволяет им размещаться в разных, более выгодных местах. В этом случае двигатели должны быть установлены выше и распределены вдоль крыльев, а не подвешены под ними. Пропеллеры установлены над крылом. Они будут увеличивать воздушный поток над крылом на более низких скоростях, увеличивая его подъемную силу. Увеличенный подъем позволяет ему работать на более коротких взлетно-посадочных полосах. Такое крыло может составлять лишь треть ширины заменяемого крыла, что снижает вес и затраты на топливо. Типичные крылья легкого самолета относительно велики, чтобы предотвратить сваливание (что происходит при низкой скорости полета, когда крыло не может обеспечить достаточную подъемную силу). Большие крылья неэффективны на крейсерской скорости, потому что они создают избыточное сопротивление. Крылья будут оптимизированы для крейсерского полета, моторы защищают его от низкоскоростных сваливаний и достигают стандарта для небольших самолетов 113 км/ч.
    Теперь самое интересное:
    Скорость каждого воздушного винта может регулироваться независимо, предлагая возможность изменять схему воздушного потока в крыле, чтобы справиться с условиями полета, такими как порывы ветра. Во время крейсерского полета пропеллеры, расположенные ближе к фюзеляжу, можно откинуть назад, чтобы еще больше уменьшить сопротивление, оставляя их по направлению к кончикам крыльев для перемещения самолета. Такие самолеты не будут иметь выбросов в полете, будут работать с меньшим уровнем шума и уменьшат эксплуатационные расходы примерно на 30%. Ожидается, что крейсерская эффективность вырастет в 3,5-5 раз. ”
    1. gridasov
      gridasov 10 января 2020 20:54 Новый
      +1
      Пытаетесь убедить ,что возврат к маленькому радиусу лопастей энергетически эффективней. Ошибаетесь !Мы впервые построили модель турбины с запредельной скоростью ,при которой современные и турбины и винты и любые вращающиеся роторы разрушаются. Естественно при соответствующем радиусе и скорости вращения. При этом мы и ориентировались на то ,что что поток воздуха не должен вызывать шум .Причины понятны.
      1. eklmn
        eklmn 10 января 2020 21:44 Новый
        +2
        Я не специалист, НАСА - да.
        Из статьи:
        “Инженеры считают, что вентиляторы меньшего размера смогут обеспечивать достаточную подъемную силу во время взлета, но в полете будут отключены, а тягу вперед обеспечат лишь два больших винта. ”
        1. gridasov
          gridasov 11 января 2020 11:26 Новый
          +2
          Видимо стоит напомнить ,что воздушное пространство это энергетически активная среда и постоянно меняющая свои физические параметры. Поэтому не стоит строить иллюзии насчёт полёта в этой среде. Это в том случае если желаете чтобы количество взлётов равнялось количеству посадок.
    2. Михаил2019
      Михаил2019 14 января 2020 20:13 Новый
      0
      "Дополнительный воздушный поток над крыльями, создаваемый дополнительными двигателями, создает большую подъемную силу.." - про эффект Коанда, конечно же, никто не слышал, как и про серийные самолеты, его использующие.
      "Электродвигатели существенно меньше и легче, чем реактивные двигатели эквивалентной мощности." - ага, если брать только двигатель без "обвеса" и источника энергии.. Иначе выяснится, что даже поршневой ДВС мощностью в 1000 л.с. вместе с топливом на 4 часа полёта (АН-2) гораздо легче, чем любой электродвигатель с литий-ионной батарейкой на это же время полёта. Я даже сомневаюсь, что он такую "батарейку" поднять в воздух то сможет..
      Одна дельная мысль - дифференцированное управление подъёмной силой на крыле за счёт раздельного обдува разных участков верхней поверхности крыла. Но сопротивление такой "батареи" движков над крылом в крейсерском режиме, как мне кажется, сведет к нулю все преимущества.
      Короче, инженерно-технический уровень - журнал "Юный техник" конца 80-х, раздел, где свои идеи пацаны в журнал присылают. Хотя там зачастую даже более толковые и реализуемые идеи были.
  7. Авиатор_
    Авиатор_ 10 января 2020 20:06 Новый
    0
    Бред какой-то. AIAA - солидная контора, а тут под её флагом выступает младшая группа детсадовцев авиамодельного кружка.
    в которых используются газовые турбины, установленные вдоль внешнего крыла, для питания электрических генераторов.

    А газовая турбина чем раскручиваться будет?
    1. eklmn
      eklmn 10 января 2020 21:53 Новый
      +1
      Желаю удачи:
      https://www.nasa.gov/centers/armstrong/news/FactSheets/FS-109.html
  8. MakStVik
    MakStVik 10 января 2020 20:30 Новый
    +1
    Если американцы говорят о снижении расходов, получается очень дорогой самолёт.
  9. кандидат
    кандидат 14 января 2020 01:47 Новый
    0
    Переход на электродвижение - шаг прогрессивный, необходимый. Однако винт - это вентиляторная нагрузка для электромотора. При стандартном решении из-за высоких уровней токов и потерь это влечет за собой проблему охлаждения при требовании малых габаритов. Использование же сверхпроводников позволит решить проблему только отчасти, поскольку энергоэффективность хотя и увеличится, но не радикально. А ведь всё затевается из-за неё, родимой, поскольку в целом она определяет развитие общества, его дружеское отношение к природе. Наиболее радикальное решение связано с отходом от традиционного подхода к системе электродвижения, но для этого требуется новое поколение электродвигателей со своей технологией. Предпосылки для этого есть - они заложены в уравнениях Максвелла, правда, в иной форме представления, расширенной. Чтобы подтвердить или опровергнуть это нужны экспериментальные исследования, как говорится дъявол в деталях. Так что дело за малым – начать.
  10. Михаил2019
    Михаил2019 14 января 2020 19:12 Новый
    0
    Чет вся эта байда сильно напоминает "Орлёнок" с Каспийским Монстром от Ростислава Алексеева. Только с применением современных технологий - не более того..