Экспериментальный самолет X-57, разработанный НАСА, должен совершить первый полет в этом году. Он имеет впечатляющие 14 пропеллеров вдоль крыльев и полностью питается от электричества. Звучит здорово, учитывая, что нам нужно отказаться от ископаемого топлива, а спрос на авиацию растет. Но насколько ближе нас приблизит к этой цели самолет НАСА?
Поиск альтернативы авиационному топливу, например керосину, будет иметь ключевое значение, если мы хотим продолжать летать. X-57 использует литиевые батареи для питания электродвигателей винтов . Но энергия, которую вы получаете от аккумуляторов, по отношению к их весу в 50 раз меньше, чем вы можете получить от авиационного топлива.
X-57 представляет собой модифицированный четырехместный самолет Tecnam P2006T итальянской постройки . Он основан на комбинации большого количества пропеллеров, небольших двигателей и множества аккумуляторов, разбросанных по всему самолету, что известно как «распределенная тяга». Этот подход представляет собой захватывающую область исследований и разработок, которую можно найти во многих экспериментальных конструкциях электрических самолетов.
Что отличает X-57, так это то, что крылья полностью переработаны, а пропеллеры расположены так, чтобы оптимизировать воздушный поток вокруг них. Когда пропеллер не нужен, его лопасти можно сложить, чтобы уменьшить сопротивление.
Пропеллерная технология вообще переживает второе рождение. Конструкции становятся не только более эффективными , но и менее шумными и более доступными. Скорость и угол наклона винтов можно изменять даже во время полета, чтобы адаптироваться к различным скоростям самолета, необходимым для взлета, посадки и крейсерского полета.
Плотность воздуха меняется с высотой и влияет на тягу, которую вы получаете от пропеллера. Теперь, когда мы можем делать пропеллеры, которые эффективно работают на всех высотах и скоростях, мы действительно можем максимально эффективно использовать энергию, хранящуюся в батареях. Новые конструкции, такие как первый в истории 11-лопастной винт (на самолете Piper Cheyenne ), позволяют достигать очень высокой тяги даже при высокой плотности воздуха.
Некоторые самолеты даже используют «векторную тягу», позволяя двигателям и винтам вращаться, что дает возможность вертикального взлета и посадки. Эти самолеты могут больше походить на вертолеты, чем на самолеты, и могут означать, что обычные аэропорты с длинными взлетно-посадочными полосами и большими терминалами уйдут в прошлое.
Аккумуляторная технология
В X-57 используются стандартные литий-ионные аккумуляторы. Это связано с тем, что проект в первую очередь направлен на потенциал новых конфигураций винтов и крыльев, а не на разработку идеальной батареи.
Но это будет серьезной проблемой для разработчиков электрических самолетов. Литиевые батареи — лучшее, что у нас есть, но они все еще тяжелые. Металлический литий также опасен, так как легко загорается.
Есть преимущества с использованием батарей. Их вес остается постоянным на протяжении всего полета, а это означает, что их не нужно хранить в крыльях, как это традиционно делалось с авиационным топливом. При использовании жидкого топлива вес самолета значительно снижается по мере расхода топлива, а хранение топлива в крыльях гарантирует, что баланс самолета не изменится.
Однако на самом деле важна плотность энергии — количество энергии, содержащейся в батарее, по сравнению с ее весом или размером. Постоянно делаются новые достижения, например, батареи, созданные на основе квантовой технологии. Но хотя они заряжаются быстрее, чем обычные батареи , они не заменят литиевые батареи и вряд ли изменят перспективы полетов с электрическим приводом.
Чего мы действительно ждем, так это революции в аккумуляторных технологиях, которая дает плотность энергии , сравнимую с авиационным топливом.
Является ли X-57 будущим?
Ожидается, что Х-57 с дальностью полета около 160 км и временем полета около одного часа не заменит технологию дальнемагистральных полетов. По крайней мере, не сразу. Вместо этого короткие перелеты с десятью или около того пассажирами являются хорошей и потенциально возможной целью для ранних полетов с батарейным питанием.
Самолеты на водороде также представляют большой интерес, поскольку плотность энергии водорода почти в три раза выше, чем у обычного авиационного топлива. Но водород — это газ, и его необходимо хранить в топливных баках под давлением, чтобы уменьшить его объем.
Это потребовало бы полного переосмысления конструкции самолета . Некоторая работа была проделана с водородом, хранящимся в виде жидкости при температуре -253°C. Поэтому водород для авиации интересен, но, вероятно, непрактичен.
Синтетическое топливо готово заменить авиационное топливо — по цене. Возможно, по мере развития технологий они будут дешеветь, но по-прежнему вероятно, что стоимость полетов будет расти по мере того, как мы отказываемся от ископаемого топлива. Батареи почти наверняка будут питать наши ближнемагистральные рейсы в ближайшем будущем, и если произойдет революция в аккумуляторных технологиях, будущее авиации полностью изменится.
В конце концов, мы столкнемся с ультиматумом: либо мы придумаем, как делать самолеты, которые не нуждаются в ископаемом топливе, либо мы перестанем летать.
