AIRBUS, взгляд в будущее

[zzaharr.livejournal.com]

Оригинал взят у zzaharr в AIRBUS, взгляд в будущее

Если взглянуть на современный самолеты отвлеченным взором, то может показаться, что нынешняя инженерная мысль находится в легком ступоре. Почти каждый год в воздух поднимаются новые модели пассажирских лайнеров, и что? Все они похожи, как две капли воды – двухдвигательные низкопланы, нормальной аэродинамической схемы. Означает ли это, что все интересное в авиации уже придумали? В корпорации AIRBUS далеки от такого мнения. Более того, уже сейчас дают нам возможность заглянуть в завтрашний день, и представить, как будут выглядеть самолеты будущего. А кое что, из этого будущего можно потрогать собственными руками уже сейчас.


Фюзеляж.





Современные технологии в принципе уже позволяют построить фюзеляж, любого размера и формы. Вот чем реально озабочены инженеры, так это его весом. Современные металлические сплавы, конечно же хороши, но радикально проблему не решают, а потому ставка сделана на композит, а вернее Carbon-fiber-reinforced polymer, он же CFRP. Легкий, прочный, технологичный, имея такие качества, композит стремиться полностью вытеснить металл из самолета, и пока конкуренцию держат только титановые сплавы. В новейшем А350 доля композитов уже перевалила за половину и составила 53%.





А вот почему панели панели называют "черными", хотя самолеты белые. Фрагмент фюзеляжа А350





Тут мы как бы должны плавно отойти от темы фюзеляжа и перейти к крыльям, ибо у уже строящихся самолетов крылья тоже не совсем металлические. На фото - торец закрылков А380. Предкрылки, кстати, тоже композитные, и элероны тоже, и интерцепторы.





При условии, что размах плоскостей у этого гиганта превышает длину футбольного поля, а вес пустого крыла – 40 тонн, можно представить сколько избыточного веса удалось ликвидировать.





Крылья.





Использование современных материалов делает крыло не просто легче и прочнее, композиты развязывают руки специалистам по аэродинамике, позволяя создавать крылья просто фантастической аэродинамической и геометрической крутки и большего удлинения. Это хорошо видно на А350 – где заканчивается крыло, а где начинается шарклет понять практически невозможно.





Но пожалуй самым видимым отличием самолетов будущего, по замыслам инженеров AIRBUS будет отсутствие киля и заднего горизонтального оперения. Вместо него планируется устанавливать два аэродинамических элемента, которые и плоскостями то назвать язык не поворачивается. Это даже не V-образное, а U-образное оперение.



Вторым положительным свойством композитов является возможность создания очень гладких поверхностей. Абсолютно гладкое крыло лучше работает, а значит его можно сделать меньше и соответственно – легче.


Двигатели.

Винтовентиляторный открытого типа, именно такая концепция обкатывается сейчас в AIRBUS, в качестве перспективной. Тут ни каких америк инженеры не открыли, преимущества именно такой схемы (экономичность и малошумность) хорошо известны. Интерес вызывают два момента - во первых, на них планирую установить толкающие, а не тянущие винты, а во вторых, убрать двигатели с крыльев и поместить в хвост самолета. Да, фюзеляж будет утяжелен, но зато крылья будут работать более эффективно, а значит их можно сделать меньше и легче. Значительно повышается звуковой комфорт, а значит можно подсэкономить на звукоизоляции. И в третьих – плоскость винтов вынесена за габариты пассажирского салона, а значит можно не устанавливать защитные кожухи, а это опять же вес.





Топливо.


До свиданья керосин. Этот горючий углеводород может скоро уйти в историю, впрочем, как и вся турбовинтовая и турбореактивная авиация. Ему на смену придут водород, электродвигатели и топливные элементы. И объясняется это не только заботой об окружающей среде. Все опять упирается в вес и КПД. Если выкинуть из самолета километры всяких топливопроводов и десятки насосов и клапанов, постоянно гоняющих керосин из бака в бак, а потом еще и в двигатели, а потом еще заменим здоровенные турбины, на соответствующей мощности электродвигатель, то получим экономию в весе, измеряемую тоннами. Приплюсуйте к этому КПД топливных элементов, доходящий до 80%, и тогда вам станет ясно, почему за эту технологию так плотно взялись инженеры AIRBUS.




Так что же нас ждет в ближайшем будущем? В ответ инженеры AIBUS пожимают плечами. Ведутся испытания, продувки моделей, расчеты и снова испытания. Только найденный оптимальный вариант из десятков и сотен, получит шанс для воплощения в реальности.

Спасибо за внимание.

Comments

[drvit.livejournal.com]

ещё бы про вопрос утилизации этих композитов хоть кто-нибудь вспомнил... сейчас их относительно мало, а когда станут использоваться широко, проблема утилизации этого весьма неэкологичного материала встанет острее
и, как видно из этого сообщения, в ближайшие лет 50-100 о полётах быстрее 800 км/ч можно и не мечтать

[zzaharr.livejournal.com]

Вот, кстати, хороший вопрос. Тут один случай вспомнился, к другу обратились другие знакомые из одного научно-исследовательского центра с просьбой распилить на его лазерном резаке одну свою композитную хрень (хотя у самих два мощных станка стоят). Так вот положили эту деталь на разделочный стол, нажали кнопку "вкл", дымище, искры во все стороны! Достают, а она ссука, даже не нагрелась!

[rutinin.livejournal.com]

А когда ожидать это ближайшее будущее? Или только детям?

[zzaharr.livejournal.com]

Ну, через пару лет уже можно полетать на аэрофлотовских А350

[bloody-potato.livejournal.com]

даа, располагать киль в возмущённой зоне за крылом - шедевр дизайнерской мысли.

[bloody-potato.livejournal.com]

про защитные кожухи на винтовентиляторе тоже высше!

[capitainelesang.livejournal.com]

спасибо за отличный пост!

[zzaharr.livejournal.com]

Рад, что понравилось! )

[ubpskh.livejournal.com]

Я так понимаю, электрический лайнер - это пока что чисто концепт, а не реальная разработка?

[zzaharr.livejournal.com]

Да, в железе пока нет. Говорят - ждать после 2020.

[nasty-naz.livejournal.com]

Про керосина замену футуризм в явном виде. Пока энергии а) легче и б) дешевле керосина для самолетов нет. И два этих компонента делают его незаменимым

[zzaharr.livejournal.com]

Если мне память не изменяет, то теплотворность водорода раза в три выше чем у керосина.

[mdmx.livejournal.com]

незаметный счетчик незаметен...

[zzaharr.livejournal.com]

Смущает? В отличии от жж-шной статистики - очень полезная приспособа

[sergeoural.livejournal.com]

(http://moemesto.ru/sergeoural/photo/14626764/)

[mikhail pronko (from livejournal.com)]

Важные характеристики самолета
1) потребление топлива на пассажира
2) колическтво мест
3) дальность
4) надежность

Остальные параметры мало интересуют авиакомпании.
Плюс боинг со своим новым 777х сейчас уверенно в лидерах по количеству заказов.

[qimip.livejournal.com]

эксплуатационные затраты на пассажиро-километр

[vvizyr.livejournal.com]

*В новейшем А350 доля композитов уже перевалила за половину и составила 53%.*

Всё это очень хорошо, про переработку уже отметились, но коммент про другое. Композитное крыло оно же монолитное, его нельзя склепать как дюралевые крылья - а теперь представте алюминиевую форму в которой такое крыло формуется. Какая поковка должна быть сколько это всё стоит, какой ресурс у такой формы - интересно было бы почитать.

[antontsau.livejournal.com]

вроде как это все наконец научились склеивать, ы? про 380 именно так заявлялось, что там вся эта композитчина клееная.

AIRBUS, взгляд в будущее

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь ide_i сослался на вашу запись в записи «AIRBUS, взгляд в будущее (http://ide-i.livejournal.com/1763654.html)» в контексте: [...] Оригинал взят у в AIRBUS, взгляд в будущее [...]

AIRBUS, взгляд в будущее

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь romanov_roman сослался на вашу запись в записи «AIRBUS, взгляд в будущее (http://romanov-roman.livejournal.com/697060.html)» в контексте: [...] Оригинал взят у в AIRBUS, взгляд в будущее [...]

[d3edun.livejournal.com]

При просмотре картинок с "революционным" аппаратом сразу возник вопрос. А как сие чудо будет взлетать? При рассмотрении боковой проекции фюзеляжа мы видим, что скос в хвосте идет не снизу вверх, как на всех нормальных самолетах, а наоборот сверху вниз. Плюс еще добавляется проекция двигателей, расположенных ближе к хвосту. Очевидно, что при взлете удар жопой о планету неизбежен...

[zzaharr.livejournal.com]

Стоечки им высокие надо делать, ага. Ато еще он в воздухозаборники весь мусор с бетона соберет.

[serijwolk.livejournal.com]

Водород?
То есть, в случае катастрофы будет быстро и уже не больно?

[xj-philphil.livejournal.com]

А также весело и оень зрелищно.

[chek.livejournal.com]

а как же пврд и сверхзвук?

[zzaharr.livejournal.com]

Деньги же!

[xj-philphil.livejournal.com]

ЕМНИП топливные ячейки не работают при больших отрицательных температурах.
Или айрбасу придется новую физику придумывать)))

[phis.livejournal.com]

а теплоизолировать и слегка подогревать не вариант?

[pyrcus.livejournal.com]

Почему дельфин и акула так похожи? Потому что живут одинаково и в одинаковых условиях. Тоже самое и с современными самолётами. Они достигли своего оптимума. Первыми реактивными лайнерами были "Каравела", Ту-104 и В-707. Из-за шума в салоне и его малой вместимости первые два превратились в "Тридент" и Ту-134/154. А В-707 так и остался. Из-за того, что двигатели стояли в хвосте самолёты получились "тупиковыми". Т.е. их нельзя было модифицировать поставив другой двигатель - сместится центровка. А двигатели были сравнительно слабые, прожорливые и горластые. И эта схема умерла. А В-707 так и остался. И сейчас ещё в Пакистане 5 штук летает на регулярных линиях. Не говоря уж про армейцев. У них последний 707-й планируют списать аж в 2040-м году. Без малого 100-лет в строю. А почему?
Потому что моторы под крылом это: удобно в эксплуатации (подлезть можно с любой стороны); можно без проблем поставить другой мотор с несколько иной массой (центровка не поменяется); в салоне тихо; ширина фюзеляжа может варьироваться в широких пределах; поскольку баки в крыльях и центроплане, то длинна топливных магистралей минимальна (меньше труб - меньше веса и течей).
Кроме того классическое оперение имеет самую незамысловатую кинематику, а что проще, то надёжней и легче.

Что касается этих "концептов", то это есть детище одного лишь дизайнера. А аэродинамик там и близко не бродил. Такая схема, когда центр масс и центр парусности находятся очень близко и отнесены к хвосту характерна для сверхзвуковых самолётов ("Конкорд", Ту-144, Су-27 и т.д.) при этом носовая часть фюзеляжа - типичный дозвуковой "грузовик". Так не бывает.
А такое расположение двигателей предполагает: шумоизоляцию салона; термоизоляцию топливных систем и элементов планера; крыло "планерное", т.е тонкое и узкое, в фюзеляже моторы, пассажиры и багаж а где топливные баки?
Но картинки красивые, это да. х))))

[zzaharr.livejournal.com]

Все таки у Ту-144 и Конкорда оживальное крыло, а Су-27 вообще с интегральной схемой. Ну а современные "черные" крылья именно длинные, узкие и тонкие, взгляните на Б787 и А350.

[pyrcus.livejournal.com]

Толкающий винт всегда проигрывает в КПД такому же, но тянущему - он затенён, как минимум, двигателем.
Кроме того есть такое понятие, как "обдув". Это когда поток воздуха от винта обдувает, например, крыло. Это даёт прирост подъёмной силы. А если есть обдув оперения, то это даёт рост управляемости.
Всё это относится к схемам в которых движителем является воздушный винт или вентилятор. У реактивных двигателей свои тонкости.

[pyrcus.livejournal.com]

У карбоновых материалов есть один большой минус: их очень не просто скреплять с металлическими. Может за последние год-два что-то новое придумали, но до этого единственным решением было вклеивать металлический крепёж на стадии формования детали. Это довольно не удобно т.к. требует бОльших допусков, чем принято в авиации.
Карбоновые детали имеют очень низкую стойкость к истиранию, поэтому всё, что шевелится будет металлическим и его нужно как-то крепить к композиту.
Наиболее распространённым (и дешёвым) связующим для углепластика является фенол-формальдегидная смола горячего отверждения. Одно название уже вызывает оторопь. А если представить, во что эта хрень превратится в случае пожара на борту - можно в обморок упасть. Причём ей и гореть не нужно - она может разлагаться просто при сильном нагреве, даже дыма не будет. У нас пара студентов, как-то пыталась фторопласт лазером порезать. Повезло: один, упав в обморок в сторону двери, открыл её головой и выпал в коридор. Хлебнул воздуха, пришёл в себя и выволок второго. А будь он ниже ростом, то были бы два трупа, ибо фторопласт, при нагреве без горения разлагается на какую-то фигню и фигню очень похожую на фосген.

В общем химия - это не всегда супер.

[vvizyr.livejournal.com]

*их очень не просто скреплять с металлическими*

вот привели ссылку на любопытную статью - обратите внимание на последнюю фотографию готового композитного крыла, всего в заклепках: http://www.drycomposites.com/aerospace-looking-to-dry-fiberinfused-composites/

[trf413.livejournal.com]

Сам принцип - использование подъемной силы воздуха - давно уже изжил себя. Да и реактивный двигатель на жидком горючем топливе - почти анахронизм. Требуются принципиально новые решения :) Даешь антигравитационные аппараты на фотонной тяге :)))

[roquefort-tln.livejournal.com]

населению планеты раздать темные очки, чтоп не ослепли, случайно взглянув в сторону фотонного самолета

[sky-antonio.livejournal.com]

в ссср на водороде тушка еще в 60-х летала

[slonohrom.livejournal.com]

да че там, в 40х даже...

[Алексей Миро (from livejournal.com)]

такое хвостовое оперение инженеры аэробуса подсмотрели у Мрии ;)

[roquefort-tln.livejournal.com]

ну на мрии-то оно исключительно, чтобы "бураном" не затеняло :)

Порождение травы и грибов

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь pyrcus сослался на вашу запись в записи «Порождение травы и грибов (http://pyrcus.livejournal.com/331495.html)» в контексте: [...] http://engineering-ru.livejournal.com/152512.html [...]

AIRBUS. Взгляд в будущее

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь royal_party сослался на вашу запись в записи «AIRBUS. Взгляд в будущее (http://royal-party.livejournal.com/373855.html)» в контексте: [...] Оригинал взят у в AIRBUS, взгляд в будущее [...]

AIRBUS, взгляд в будущее

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь vadim_laser сослался на вашу запись в записи «AIRBUS, взгляд в будущее (http://vadim-laser.livejournal.com/65589.html)» в контексте: [...] Оригинал взят у в AIRBUS, взгляд в будущее [...]