Dabar populiaru

Naujausios

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
Pažymėkite klaidą tekste pele, prispaudę kairijį pelės klavišą
Pranešti klaidą

Pranešti klaidą

Sėkmingai išsiųsta

Dėkojame už praneštą klaidą

Naujienos

Verslas

Verslas apie darbuotojų iš Ukrainos ribojimą: valstybė problemą spręsti pradėjo ne nuo to galo

Gyvenimas

15min studijoje pokalbis su G.Petroniene: šiuolaikiniai vyrai ir moterys – ko vienas kitame ieško?

Aktualu

Sumaištis tarp pensininkų: dėl naujos gyvenamosios vietos deklaravimo tvarkos 3 tūkst. jų nesulaukė pensijų

Aktualu

Geras ženklas: įtakingi Jungtinės Karalystės parlamentarai įspėjo apie purvinų rusiškų pinigų pavojų Londonui

Vardai

Princesė Diana ir jos marčios Kate bei Meghan: palyginkite istorines vestuvines sukneles

24sek

Linas Kleiza – apie „Žalgirio“ ateitį, NBA vertus Vilniaus talentus ir finalo ketvertą Lietuvoje

Kultūra

Penkiolika kilometrų Kauno muziejais: nuo Paryžiaus dvasios terasoje iki seno porceliano šiuolaikinių interpretacijų

24sek

CSKA generolai pratrūko po pralaimėjimo „Žalgiriui“: „Gėda ir šventvagystė“

Aktualu

VSD: su „MG Baltic“ glaudžiai bendradarbiavo aukštas prokuroras R.Jancevičius

15min tyrimas Verslas

Milijoninę paramą užsitikrinę lietuviai atsisako planų trauktis iš „Danpower Baltic“

Mokslas.IT

Kodėl anksčiau karas buvo skelbiamas, o šiandien puolama neįspėjus?

Pamatykite: Madrido „Real“ Eurolygos finale nukarūnavo Stambulo „Fenerbahče“

Gyvenimas

9 kūno siunčiami signalai apie blogėjančius santykius

Aktualu

Marius Jokūbaitis: Brangiai kainuosiančios premjero emocijos

24sek

Istorinis „Žalgirio“ žygis atkrintamosiose – jaudinančiame vaizdo klipe

Pasaulis kišenėje

5 Europos miestai, į kuriuos verta vykti su vaikais

Vardai

Raudono kilimo policija: prasčiausiai apsirengusios „Billboard“ apdovanojimų žvaigždės

Vardai

„Billboard“ muzikos apdovanojimai: audringas Janet Jackson pasirodymas ir vyrų atlikėjų triumfas

Mokesčių reforma Verslas

Ekonomistus juokina Seimo baimės 2 proc. mažinti „Sodros“ tarifą – šeimos emigruoja dėl aukštų mokesčių

Aktualu

Edukologiją vietoj žurnalistikos pasirinkusi Eglė Kairelytė: „Aš mokausi kartu su savo vaikais“

Naujienos

Verslas

Verslas apie darbuotojų iš Ukrainos ribojimą: valstybė problemą spręsti pradėjo ne nuo to galo

Gyvenimas

15min studijoje pokalbis su G.Petroniene: šiuolaikiniai vyrai ir moterys – ko vienas kitame ieško?

Aktualu

Sumaištis tarp pensininkų: dėl naujos gyvenamosios vietos deklaravimo tvarkos 3 tūkst. jų nesulaukė pensijų

Aktualu

Geras ženklas: įtakingi Jungtinės Karalystės parlamentarai įspėjo apie purvinų rusiškų pinigų pavojų Londonui

Vardai

Princesė Diana ir jos marčios Kate bei Meghan: palyginkite istorines vestuvines sukneles

24sek

Linas Kleiza – apie „Žalgirio“ ateitį, NBA vertus Vilniaus talentus ir finalo ketvertą Lietuvoje

Kultūra

Penkiolika kilometrų Kauno muziejais: nuo Paryžiaus dvasios terasoje iki seno porceliano šiuolaikinių interpretacijų

24sek

CSKA generolai pratrūko po pralaimėjimo „Žalgiriui“: „Gėda ir šventvagystė“

Aktualu

VSD: su „MG Baltic“ glaudžiai bendradarbiavo aukštas prokuroras R.Jancevičius

15min tyrimas Verslas

Milijoninę paramą užsitikrinę lietuviai atsisako planų trauktis iš „Danpower Baltic“

Mokslas.IT

Kodėl anksčiau karas buvo skelbiamas, o šiandien puolama neįspėjus?

Pamatykite: Madrido „Real“ Eurolygos finale nukarūnavo Stambulo „Fenerbahče“

Gyvenimas

9 kūno siunčiami signalai apie blogėjančius santykius

Aktualu

Marius Jokūbaitis: Brangiai kainuosiančios premjero emocijos

24sek

Istorinis „Žalgirio“ žygis atkrintamosiose – jaudinančiame vaizdo klipe

Pasaulis kišenėje

5 Europos miestai, į kuriuos verta vykti su vaikais

Vardai

Raudono kilimo policija: prasčiausiai apsirengusios „Billboard“ apdovanojimų žvaigždės

Vardai

„Billboard“ muzikos apdovanojimai: audringas Janet Jackson pasirodymas ir vyrų atlikėjų triumfas

Mokesčių reforma Verslas

Ekonomistus juokina Seimo baimės 2 proc. mažinti „Sodros“ tarifą – šeimos emigruoja dėl aukštų mokesčių

Aktualu

Edukologiją vietoj žurnalistikos pasirinkusi Eglė Kairelytė: „Aš mokausi kartu su savo vaikais“

Grąžinti verta

Metas rinktis

Maistas

Laikas griliui

Išlaikyk atostogų ritmą

Sveikata

Automobilių švaros centras AINAVA

Ryškiems įvarčiams

Pasaulis kišenėje

Sulčių nauda

Daugiau skonio

Praktiški patarimai

Unicef vaikų bėgimas „Už kiekvieną vaiką“

Renginių gidas

Parašykite atsiliepimą apie Mokslas.IT