Dabar populiaru
Publikuota: 2014 lapkričio 19d. 10:37

Kaip atrodys komerciniai laineriai 2050-aisiais

Bendras NASA ir Boeing ateities orlaivio konceptas
NASA ir Boeing nuotr. / Bendras NASA ir Boeing ateities orlaivio konceptas

Oro pervežimų pramonė iki 2050 m. tikisi išaugti septyneriopai, o tai reikš keturis kartus išaugusią šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją, nebent bus atlikti fundamentalūs pokyčiai. O koks būtent tas „fundamentalumas“ turėtų būti ir kaip jis gali pakeisti mūsų naudojamus lėktvuvus?

Svarbiausias orlaivių pramonės žingsnis žalumo link yra visiškas komercinės aviacijos elektrifikavimas. Tai reiškia nulines CO2 ir NOx emisijas, gaunant energiją iš tvarių elektrinių. Pagrindinis technologinis barjeras, kurį būtina įveikti, yra baterijų energijos tankis – matas, rodantis, kiek energijos galima gauti iš tam tikro svorio baterijos.

„Tesla“ vykdantysis direktorius Elonas Muskas sakė, kad,elektriniai transkontinentiniai orlaiviai taptų „patrauklūs“ tuomet, kai baterijų energijos tankis pasiektų 400 Wh/kg, o galios elemento santykis su bendra mase 0,7 – 0,8.

Turint galvoje, kad praktiškos ličio jonų baterijos 1994 m. galėjo pasiekti 113Wh/kg energijos tankį, o 2004 m. – jau 202Wh/kg, ir dabar pasiekia maždaug 300Wh/kg, pagrįstai galime tikėtis sulaukti 400Wh/kg per ateinantį dešimtmetį.

Kitas aspektas yra fotovoltinių elementų eksponentiškas pigimas, padaręs juos pigiausiu energijos šaltiniu daugumoje JAV valstijų. Tikėtinas ličio jonų baterijų atpigimas 70 % iki 2025 m. ir spartus aviacinio žibalo brangimas reiškia, kad bus didelis ir orlaivių naudojimo sąnaudų skirtumas, stipriai stimuliuosiantis elektrifikaciją. Kaip dažnai būna, šį perėjimą stabdys ne technologinės priežastys, bet ekonominė ir politinė inercija, veikianti prieš status quo pakeitimą.

Kol kas biokuras

Yra nedidelės technologinės kliūtys ir biokuro gamybos masto didinimo iki pramoninio lygio problemos, bet pagrindinė kliūtis yra kaina – iki iškastinio kuro kainų lygio tebėra dešimt metų.

Žinant, kad vidutinis keleivinių ir krovininių lėktuvų tarnavimo laikas yra 21 ir 33 metai, netgi jei nuo rytojaus visi gaminami orlaiviai būtų visiškai elektriniai, perėjimas nuo iškastiniu kuru varomų lėktuvų truktų porą ar trejetą dešimtmečių.

Tuo tarpu biokuras gali pasiūlyti 36-85 % anglies emisijos sumažinimą, priklausomai nuo biokurui auginti naudojamos žemės tipo. Kadangi vieno kuro pakeitimas kitu yra gana paprastas, tai yra lengvai pasiekiama galimybė, kuria verta pasinaudoti prieš visiškai atsisakant vidaus degimo variklių.

Nors biokuro ir žibalo reaktyvinių variklių kuro mišinys buvo sertifikuotas 2009 m., aviacijos pramonė permainų diegti neskuba. Yra nedidelės technologinės kliūtys ir biokuro gamybos masto didinimo iki pramoninio lygio problemos, bet pagrindinė kliūtis yra kaina – iki iškastinio kuro kainų lygio tebėra dešimt metų.

Bet kokios naujos lėktuvų technologijos priėmimas – nuo tyrimo iki dizaino, brėžinių, bandymų ir visiško integravimo – paprastai būna dešimtmetį trunkantis procesas. Tariant, kad vidaus degimo variklių bus atsisakyta iki šimtmečio vidurio, ekonominiu ir aplinkosauginiu požiūriu būtų išmintingiau inovacijas diegti kitose srityse: korpuso dizaine, medžiagų tyrimuose, elektros stūmos dizaine ir oro transporto kontrolėje.

Gyvybės įkvėpimas orlaiviui

Gyvename eksponentinės technologijų kaitos pasaulyje. Norėdami suvokti ir pasinaudoti tuo, kuo galime pakeisti ateitį, turime nustoti galvoti kasdieniškai.

Kalbant skaičiavimo galios kainos terminais, dabar kompiuterinės technologijos tobulėja kas valandą labiau, nei per visus pirmuosius savo 90 metų. Turėdami tai omenyje, , galime projektuoti, kad dabartinis 1000$ kompiuteris iki 2023 bus galingesnis, nei potenciali žmogaus smegenų galia o iki 2045 viršys smegenų smegenų galią, atitinkančią visų žmonių smegenų bendrą pajėgumą.

Per pastarąjį pusę šimtmečio skaitmeninė elektronika mažėjo panašiai eksponentiškai, tranzistoriai susitraukė nuo maždaug 1000 nanometrų 1970-aisiais iki 23 nanometrų dabar. Artinantis iš grafeno pagamintiems daug žadantiems tranzistoriams, tikimasi, šis dydis toliau mažės iki maždaug 7 nanometrų 2025 m. Palyginimui, žmogaus raudonojo kraujo kūnelio (ertitrocito) skersmuo yra apie 6200-8200 nanometrų.

Apibendrinus šį skaičiavimo galios didėjimo ir komponentų mažėjimą bei 3D spausdinimo progresą, kitame dešimtmetyje galėsime gaminti pakankamai galingus integruotus kompiuterius kontroliuoti orlaiviams praktiškai realiu laiku, belaidžiu ryšiu sujungtais nanodydžio skaitmeniniais prietaisais.

Naudojant biologijos įkvėptą skaitmeninę „nervų sistemą” su receptoriais, jaučiančiais jėgas, temperatūras ir oro srautus, drauge su orlaivio formą kontroliuojančiais ar netgi keičiančiais programiniais ir techniniais mechanizmais, galima drastiškai padidinti orlaivio energetinį efektyvumą.

Nukertama uodega

Sukūrus elektrinius orlaivius, kitas žingsnis bus integruoti stūmos sistemas, galinčias srautą nukreipti bet kuria kryptimi. Taip dings dabartiniam dizainui būtinų uodegos valdančių plokštumų būtinybė, kurios daug sveria ir sukelia pasipriešinimą.

Dabar kuriami sparnai jau netoli nuo didžiausio aerodinaminio efektyvumo, bet vis vien neprilygsta tam, ką gamta pasiekė su paukščiais. Orlaivių dizaino šablonams jau šimtas metų. Anksčiau jie buvo ribojami tų dienų galimybių, bet technologijos nuo tol gerokai pasistūmėjo. Mums nebereikia kurti sparnų kaip standžių struktūrų su atskirais valdymo paviršiais ir įkvėpimo galime semtis iš gamtos. Kaip sakė Richardas Feynmanas: "Gamtos vaizduotė nepalyginamai didesnė už žmogaus, ji niekada neleis mums atsipalaiduoti".

Pramonės žvilgsnis į ateitį

Žinoma, orlaivių pramonė nesnaudžia. Štai keletas orlaivių konceptų

Electrical Distributed Propullsion System/E-Thrust konceptas
Electrical Distributed Propullsion System/E-Thrust konceptas
Airbus nuotr./Airbus 2050 lėktuvo konceptas
Airbus nuotr./Airbus 2050 lėktuvo konceptas
Pizos universiteto nuotr./Prandtl Plane krovininio lėktuvo konceptas
Pizos universiteto nuotr./Prandtl Plane krovininio lėktuvo konceptas
NASA nuotr./Elektrinio lėktuvo konceptas
NASA nuotr./Elektrinio lėktuvo konceptas

 

Technologijos.lt

Pranešti klaidą

Sėkmingai išsiųsta

Dėkojame už praneštą klaidą

Naujienos

Verslas

Daugiabučio statytojai Vilniaus Žvėryne susidūrė su netikėta kliūtimi: kaimynai „gulasi“ skersai kelio

Verslas

Tyrimas dėl „Snoro“ baigtas, tačiau R.Baranauską Maskvoje saugo pabėgėlio statusas

Mokslas.IT

„Facebook“ ištrynė šimtus paskyrų, kurias slapta kontroliavo „Sputnik“ darbuotojai

Aktualu

VRK panaikino rinkimų komiteto „Piliečių jėga ir teisingumas“ registraciją

Aktualu

Žodžių žaismas: kaip R.Karbauskio pataisų kritikai nejučia tampa bendraautoriais?

Vardai

Nėščią Meghan Markle sutikusi moteris pavadino ją stora: hercogienės reakciją užfiksavo kameros

Aktualu

Kokios permainos laukia renovacijos traukinio su 500 vagonų per metus?

„Eurolygos diena“: ar tritaškiai turi traukti „Žalgirį“ iš duobės? (1/4)

15min tema Verslas

„Huawei“ atstovas J.Kelly: suprantame vyriausybių rūpestį dėl nacionalinio saugumo

24sek

Paleista pergalė: neišnaudoti „Ryto“ šansai, R.Giedraičio siurprizas ir neprarasta viltis

Gazas

Kodėl pavežėjais dirba „klevo lapai“?

24sek

Luka Dončičiaus šou nesibaigia: pakartojo beveik dešimtmetį nematytą pasiekimą

15min iš Gdansko Aktualu

Nužudyto Gdansko mero žmona: žmonėms sunku suvokti, kad neapykanta gali būti tokia didelė

Vardai

K.Meschino apie erotinį video: „Negalvojau, kad galima tiek verkti – tikriausiai išverkiau viską“

Pasaulis kišenėje

Italijos miestelyje Sicilijoje namai pardavinėjami po 1 eurą

Verslas

Rinkimams artėjant savivaldybės suskubo pirkti balsavimo kabinas

Aktualu

Alytaus pataisos namuose – neskaidrūs viešieji pirkimai, švaistomas turtas

Sportas

Tragiškas sutapimas lėmė 22 metų raitelės žūtį

Gyvenimas

Kodėl valgant sveikai nereikėtų atsisakyti duonos? V.Kurpienės komentaras

Gyvenimas

„Valentino“ kolekcija – naujas požiūris į vyrišką kostiumą

24sek

Niūri milžino realybė: „Fenerbahče“ sezono nuostoliai – 15 milijonų eurų

Maistas

Tobuli patiekalų kompanionai žiemą – rauginti kopūstai: 15 pačių įvairiausių receptų

24sek

Įdomaus įvertinimo sulaukusio 18-mečio talento neblaško NBA svečių dėmesys

Verslas

Perkate butą? Ekspertė įspėja, kokie kaimynai gali kelti problemų ateityje

Vardai

Pokyčiai Beatos Tiškevič karjeroje: palikusi Žinių radiją, imsis naujos aistros

Naujienos

Verslas

Daugiabučio statytojai Vilniaus Žvėryne susidūrė su netikėta kliūtimi: kaimynai „gulasi“ skersai kelio

Verslas

Tyrimas dėl „Snoro“ baigtas, tačiau R.Baranauską Maskvoje saugo pabėgėlio statusas

Mokslas.IT

„Facebook“ ištrynė šimtus paskyrų, kurias slapta kontroliavo „Sputnik“ darbuotojai

Aktualu

VRK panaikino rinkimų komiteto „Piliečių jėga ir teisingumas“ registraciją

24sek

Įdomaus įvertinimo sulaukusio 18-mečio talento neblaško NBA svečių dėmesys

Aktualu

Žodžių žaismas: kaip R.Karbauskio pataisų kritikai nejučia tampa bendraautoriais?

Vardai

Nėščią Meghan Markle sutikusi moteris pavadino ją stora: hercogienės reakciją užfiksavo kameros

„Eurolygos diena“: ar tritaškiai turi traukti „Žalgirį“ iš duobės? (1/4)

Aktualu

Kokios permainos laukia renovacijos traukinio su 500 vagonų per metus?

Aktualu

Seimo pirmininko STT vadovui perduota informacija – dėl viešųjų pirkimų

15min tema Verslas

„Huawei“ atstovas J.Kelly: suprantame vyriausybių rūpestį dėl nacionalinio saugumo

24sek

Paleista pergalė: neišnaudoti „Ryto“ šansai, R.Giedraičio siurprizas ir neprarasta viltis

Gazas

Kodėl pavežėjais dirba „klevo lapai“?

24sek

Luka Dončičiaus šou nesibaigia: pakartojo beveik dešimtmetį nematytą pasiekimą

15min iš Gdansko Aktualu

Nužudyto Gdansko mero žmona: žmonėms sunku suvokti, kad neapykanta gali būti tokia didelė

Vardai

K.Meschino apie erotinį video: „Negalvojau, kad galima tiek verkti – tikriausiai išverkiau viską“

Pasaulis kišenėje

Italijos miestelyje Sicilijoje namai pardavinėjami po 1 eurą

Sportas

Tragiškas sutapimas lėmė 22 metų raitelės žūtį

Gyvenimas

Kodėl valgant sveikai nereikėtų atsisakyti duonos? V.Kurpienės komentaras

Gyvenimas

„Valentino“ kolekcija – naujas požiūris į vyrišką kostiumą

24sek

Niūri milžino realybė: „Fenerbahče“ sezono nuostoliai – 15 milijonų eurų

Maistas

Tobuli patiekalų kompanionai žiemą – rauginti kopūstai: 15 pačių įvairiausių receptų

Mokslas.IT

Pirmą kartą istorijoje aptiktas objektas, šviečiantis kaip 600 trilijonai saulių

Aktualu

Kaliforniją toliau talžo sniegas ir lietus

24sek

NKL nutūpęs Rimantas Grigas: „Norėjosi dirbti LKL, bet lyga juk ne guminė“

Vardai

Gera keliauti kartu

Video

29:04
06:31
01:12

Praktiški patarimai

Parašykite atsiliepimą apie Mokslas.IT