Учёные из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали экономически выгодный техпроцесс производства авиационного керосина из отходов деревообрабатывающей промышленности и сельского хозяйства. По себестоимости один литр такого древесного биотоплива почти в два раза дешевле ископаемого, а по воздействию на экологию — почти в два раза чище. Это прорыв, говорят учёные, но к его реализации ещё нужно прийти.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

В настоящее время в мире используется биотопливо второго поколения, которое производится в основном из грубых отходов сельского хозяйства — из жмыха. Первое поколение, от которого уже многие отказались, производилось из чистых продуктов: кукурузы, сои, сахарного тростника и так далее. Лишать выращенных на сельхозземлях продуктов людей и животных — сомнительное решение. С грубыми отходами главной проблемой была глубокая и эффективная переработка сахаров и лигнина в составе древесины. И чем твёрже породы деревьев, тем больше в них лигнина и тем сложнее его переработка в углеродсодержащее топливо.

Команда учёных из США занималась проблемой эффективной переработки лигнина около 10 лет. В конечном итоге они добились впечатляющего успеха. Предложенный ими техпроцесс помог на 18 % увеличить выход биотоплива из кукурузного жмыха и древесины. В частности, с каждой тонны грубых отходов кукурузы в обычном случае получали 167 л топлива. Благодаря новому техпроцессу выход увеличился до 196 л. При использовании древесины тополя выход составил 287 л топлива, что почти в два раза больше, чем при переработке кукурузного жмыха старым способом.

Если вывести за скобки логистику и неготовность к массовому производству по новой технологии CELF (co-solvent enhanced lignocellulosic fractionation), то себестоимость нового биотоплива составит $3,15 за галлон (почти 3,8 литра). Для сравнения, средняя цена на авиационный керосин в США сегодня составляет примерно $6,45 за галлон, а средняя цена на авиационный керосин обычного биологического происхождения достигает $9,28. Разница впечатляет!

Тем не менее, не всё так просто. В существующих реалиях себестоимость производства перспективного биотоплива из опилок будет существенно выше. Но также сложно спорить с тем, что у него есть явные перспективы, что может ускорить внедрение новых технологий, ведь сегодня отходы древесины просто сжигают, и хорошо, если делают это для обогрева помещений и получения электрической энергии.

Экспериментальная перегонная установка на 20 галлонов (75 л). Источник изображения: UC Riverside

В чём же секрет такой эффективной переработки? Учёные подобрали состав для предварительной обработки древесины и жмыха. Они добавляют к отходам воду с раствором тетрагидрофурана (THF) и разбавленную кислоту. Предварительное замачивание опилок и жмыха в этом растворе помогает эффективнее извлекать из сахаров и лигнина углеродную составляющую, которая затем преобразуется в авиационный керосин биологического происхождения. Такое топливо сгорает чуть лучше и с меньшими выбросами в воздух серы и твёрдых частиц. Раз уж нам нужен авиационный керосин, пусть он, хотя бы, будет чище. Работа опубликована здесь.

Стремление сделать гражданскую авиацию экологически чистой практически не оставляет альтернатив для выбора топлива. На батарейках далеко не улетишь, поэтому в качестве топлива всё чаще и чаще рассматривается водород. Самолёты могут летать как на топливных ячейках, так и непосредственно на сжигании водорода. В любом случае будет стоять задача взять на борт как можно больше горючего и с этого места появляются варианты.

Источник изображения: ZeroAvia

Водород может сжижаться с использованием криогенного охлаждения (-253 °C), а может сжиматься при обычной температуре в газообразном состоянии. Так же есть варианты экзотических способов хранения водорода в пористых материалах и в соединениях, но это требует более сложных и не до конца изученных процессов.

Но есть ещё один вариант, который впервые был предложен 25 лет назад исследователями Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. Он предусматривает криогенное охлаждение водорода (сжижение) и последующее сжатие. Сжатие до примерно 240 атм позволяет поднять плотность топлива и, следовательно, запасаемой энергии. Самолёт на такой системе сможет пролететь ощутимо дальше без существенных затрат на усложнение оборудования.

Вопросами использования сжатого криогенно охлажденного водородного топлива занялась молодая компания Verne из Сан-Франциско. Сотрудники компании изучили опыт учёных из Ливерморской национальной лаборатории и провели там в прошлом году ряд натурных экспериментов. Опыты показали, что предложенное Verne решение позволяет хранить в криогенных баках под давлением на 27 % больше сжиженного водорода. В компании считают, что могут довести этот показатель до 40 %, что означает примерно такое же увеличение дальности полёта.

Другими преимуществами криогенно сжиженного водорода под давлением станет простая перекачка топлива при дозаправке (баки танкера под давлением сами заполнят топливные баки), а это колоссальная экономия на инфраструктуре аэропортов, а также более простая конструкция бака по сравнению с ёмкостью для газообразного водорода под давлением 700 бар и, наконец, происходит самоохлаждение топлива в процессе его выработки за счёт естественного расширения газов в баке.

Опытный бак для хранения сжиженного водорода под давлением. Источник изображения: Lawrence Livermore National Labs

Но самой главной новостью стала информация о заключении компанией Verne договора о совместной разработке и испытании самолёта на криогенно сжиженном и сжатом водороде с компанией ZeroAvia. Год назад ZeroAvia организовала первый полёт самого большого гражданского самолёта на водородных топливных ячейках, и она намерена найти лучший способ использования водорода в качестве топлива для авиации. Предложение изобретателей Verne было воспринято с энтузиазмом и, возможно, оно окажется перспективным.

Компания Lililum, специализирующаяся на разработке аэротакси, получила одобрение Евросоюза на разработку и эксплуатацию электрических летательных аппаратов с вертикальным взлётом и посадкой. Немецкая компания получила допуск от Европейского агентства по авиационной безопасности (European Union Aviation Safety Agence, EASA). Это ключевое событие для отрасли, уже несколько лет работающей над тем, чтобы подготовить подобную технику к коммерческому применению.

Источник изображения: Lilium

Компания получила так называемое «одобрение проектной организации» (DOA) от Агентства по авиационной безопасности Европейского Союза. Фактически это лицензия с особыми условиями. Документ даёт компании возможность проектировать и выпускать свои летательные аппараты в отсутствие согласованных и внедрённых официальных правил для данной сферы.

Аластер Макинтош (Alastir McIntoch), директор по технологиям и руководитель отдела организации проектирования компании Lilium, заявил в понедельник, что данное разрешение фактически можно считать «лицензией на деятельность» для компании. «Получение одобрения проектной организации от EASA ещё больше мотивирует нас двигаться дальше по пути коммерциализации революционного транспорта Lilium Jet», — сообщается в заявлении Макинтоша.

Люк Тайтгат (Luc Tytgat), исполняющий обязанности исполнительного директора агентства ЕС, отметил, что оно «устанавливает грамотные правила эксплуатации и заботится об экологических аспектах, включая уровни шума, обеспечивая при этом соблюдение высоких стандартов безопасности». Он добавил: «В то же время мы опасаемся создания барьеров для выхода на этот новый рынок, и мы работаем в партнёрстве с Lilium, соблюдая жёсткие временные рамки. Я хотел бы поздравить компанию Lilium с получением одобрения проектной организации, что способствует развитию европейской электрической авиации».

За последние годы технологические гиганты и венчурные капиталисты влили миллиарды долларов в предприятия, нацеленные на создание летающего такси, но пока без значительных успехов. В случае с транспортными средствами Lilium, они в большей степени ориентированы на междугородние перевозки, но не перелёты в другие страны. Технически в Lilium Jet используется несколько небольших пропеллеров, приводимых во вращение электродвигателями, обеспечивающими подъёмную силу при взлёте и посадке, а также тягу в крейсерском режиме полёта.

Ожидается, что когда Lilium Jet будет полностью готов к коммерческим полётам, он сможет преодолевать порядка 300 км за час на одной зарядке, что эквивалентно поездке из Лондона в Манчестер. Компания Lilium, основанная в 2015 году четырьмя выпускниками Мюнхенского технического университета, планирует начать коммерческие полёты к 2025 году.

Следует отметить, что компания уже столкнулась с жёсткой конкуренцией в лице таких гигантов аэрокосмической отрасли, как Boeing и Airbus. Компанию им составляет немецкий стартап Volocopter, который также занимается созданием аэротакси с вертикальным взлётом и посадкой.

Молодая канадская компания Duxion Motors сообщила об успешных наземных испытаниях перспективного авиационного электродвигателя, который обещает заменить керосиновые реактивные двигатели на самолётах всех типов. Двигатель eJet Motor запатентован и подходит для масштабирования в широких пределах, а также удобен в обслуживании и эксплуатации.

Пример реактивной гражданской авиации

Испытания прототипа прошли в Саммерсайде (остров Принца Эдуарда, Канада) и включали в себя работу как на низких оборотах, так и на высоких. Не обошлось без вездесущей светодиодной подсветки, что придало особый шарм испытаниям двигателя в темноте. О влиянии подсветки на мощность не сообщается.

Представленный канадцами двигатель относится к классу кольцевых (Rim-Driven Propulsor, RDP). Если мы не ошибаемся, первыми данный тип двигателя, правда, для гребных винтов судов, запатентовала компания General Dynamics Electric Boat. Постоянные магниты в таком двигателе расположены по ободу, к которому крепятся концы крыльчатки. Двигатель также имеет крыльчатку на обратной стороне, что делает его работу менее шумной и более эффективной.

Канадцы не сообщили характеристик прототипа, отметив, что испытания прошли успешно. Компания Duxion Motors имеет предварительную договорённость на сумму $500 млн с компанией Dymond Aerospace на поставку 200 двигателей eJet Motor для оснащения 100 беспилотных грузовых самолётов. Ожидается, что двигатели eJet Motor обеспечат тягу 38,84 кН, равную тяге керосиновых реактивных двигателей для 50-местных региональных самолётов CRJ100.

Двигатели eJet Motor могут также работать в гибридных силовых схемах и обладают целым спектром характеристик, выгодно отличающих их от двигателей на ископаемом топливе. Сегодня мировой авиационный парк насчитывает свыше 30 000 реактивных самолетов, на которые приходится 2,5 % глобальных выбросов CO₂. В компании намерены с этим покончить, когда двигатели eJet Motor перейдут к массовому производству.

Компания Duxion Motors не одинока в своём стремлении дать новое чистое сердце гражданской авиации и не только. Похожие электрические двигатели создают компании Wright, RogersEV, H3x и другие менее известные. Все они демонстрируют тот или иной успех, что со временем приведёт к результату.

Эксперименты по использованию водорода в качестве топлива в авиации ведутся не только в контексте его непосредственного сжигания, но и в виде источника электроэнергии для топливных ячеек. Японские власти готовы выделить до $200 млн государственных субсидий на создание экологически чистой авиации, и водородный авиатранспорт данной инициативой тоже покрывается в полной мере.

Источник изображения: Boeing

Министерство экономики, торговли и промышленности Японии, по данным Nikkei Asian Review, готовит выделение $205 млн на поддержку инициатив по разработке более экологичных силовых установок для авиационной отрасли. Из этой суммы примерно $116 млн будут направлены на субсидирование разработки водородных топливных ячеек авиационного класса. Они требуют более высокой отдачи, чем применяемые в наземном транспорте. В специальных реакторах водород используется для генерирования электричества, в качестве выхлопа при этом образуется водяной пар. Генерируемая электроэнергия уже используется для вращения тяговых электродвигателей, в этом отношении авиационные системы не должны принципиально отличаться от наземных.

В отличие от аккумуляторных электрических силовых установок, водородные топливные ячейки обладают меньшей массой, что для авиации имеет принципиально важное значение. Оставшиеся $90 млн субсидий будут направлены на разработку систем управления авиационных двигателей, которые позволяют снизить расход топлива. Airbus собирается вывести на рынок серийный авиалайнер на водороде к 2035 году. Японская промышленность должна заниматься профильными разработками уже сейчас, чтобы в следующем десятилетии не оказаться в числе отстающих. К 2030 году власти Японии рассчитывают увидеть прототипы соответствующих решений в исполнении получателей субсидий, которые пока не определены, но будут найдены до конца текущего года. В США и Европе прототипы летательных аппаратов с водородными топливными ячейками уже испытываются.

Сейчас японские поставщики снабжают до 15 % компонентов для авиалайнеров серии Boeing 787 и до 35 % для планерной части. В эпоху перехода на водородное топливо японские компании тоже не хотят оставаться в стороне от формирования международных стандартов в этой сфере. Члены Международной организации гражданской авиации поставили перед собой цель добиться осуществления международных перелётов с углеродной нейтральностью к 2050 году. В 2021 году авиационные перелёты обеспечили до 2 % всех выбросов углекислого газа на планете, по расчётам специалистов.

Американский стартап Boom Supersonic приступил к рулёжным испытаниям прототипа сверхзвукового самолёта XB-1. Это приближает первый испытательный полёт двухместного самолёта, способного летать на скорости до 1,7 Маха. Ожидается, что первый пилотируемый полёт XB-1 состоится до конца текущего года. Федеральное агентство гражданской авиации США уже выдало компании соответствующее разрешение.

Источник изображения: Boom Supersonic

Прототип XB-1 в три раза меньше будущего сверхзвукового пассажирского лайнера «Увертюра» (Overture), который компания надеется создать для возрождения коммерческой сверхзвуковой авиации. Летом прошлого года компания American Airlines заключила с Boom Supersonic предварительный контракт на изготовление 20 таких самолётов. Но пройдёт ещё много лет, прежде чем они поднимутся в небо. В свой первый полёт прототип XB-1 обещал отправиться в далёком 2017 году, но произойдёт это только сейчас спустя шесть лет после первоначальных планов.

Рендер сверхзвукового самолёта «Увертюра»

Если XB-1 поднимется в небо в этом году, то такое событие станет своего рода данью юбилею последнего полёта «Конкорда». Европейские сверхзвуковые лайнер Concorde вывели из эксплуатации в 2003 году. Целый спектр недостатков «Конкордов» оказался весомее достоинств скоростных гражданских перелётов. Дизайн и конструктивные особенности XB-1 и будущей «Увертюры» ликвидируют один из них — громкий переход на сверхзвуковой режим полёта. Переход звукового барьера у «Увертюры» должен быть не громче хлопка закрывающейся двери автомобиля.

Прототип XB-1 прошёл все наземные испытания (кроме рулёжных) и это позволило FAA выдать компании экспериментальный сертификат лётной годности и, тем самым, открыл ему дорогу в небо. Пилотировать прототип будет лётчик-испытатель компании Тристан «Гепетто» Бранденбург (Tristan «Gepetto» Brandenburg). Вторым пилотом будет лётчик-испытатель Билл «Док» Шумейкер (Bill «Doc» Shoemaker).

Наземные испытания и первые полёты пройдут в аэрокосмическом порту Мохаве (штат Калифорния), где испытывают свои решения множество компаний из США. Прототип XB-1 оснащён тремя двигателями General Electric J85, работающими на экологически чистом авиационном топливе. Для самолёта «Увертюра» разрабатываются свои двигатели, над которыми компании приходится работать самостоятельно. Ведущие разработчики с мировым именем посчитали этот проект неперспективным и отказались работать с Boom Supersonic.

Возможно, первый полёт аппарата изменит отношение гигантов к проекту. Осталось его дождаться и это событие явно не за горами.

Один из лидеров производства тяговых аккумуляторов для электромобилей — китайская CATL — создала совместное подразделение с одним из китайских авипроизводителей для разработки электрических самолётов. Возможно гражданская электрическая авиация ближе, чем нам казалось: у CATL уже есть главный ингредиент для электросамолётов — аккумулятор с рекордной плотностью хранения энергии.

Проект электросамолёта ES-30 компании Heart Aerospace (как пример гражданской электроавиации). Источник изображения:Heart Aerospace

О создании совместного предприятия сообщило новостное агентство Yicai Global. Компания CATL и её партнёр — государственная китайская авиастроительная компания Commercial Aircraft Corporation of China (COMAC) — пока не выступили с комментариями. Но планы партнёров довольно прозрачны. Ещё в апреле CATL представила аккумуляторы с рекордной плотностью хранения энергии, характеристики которых допускают их использование в самолётах в качестве тяговых. Тогда же компания сообщила, что сотрудничает с авиапроизводителями для адаптации новых батарей к авиационным системам.

По данным источника, авиационное подразделение CATL (совместное предприятие) организовано на базе Шанхайского университета Цзяо Тун (Shanghai Jiao Tong University Enterprise Development group). В работе над новыми проектами будет участвовать бывший главный конструктор узкофюзеляжного самолёта C919 Цянь Чжунъян (Qian Zhonhyan). Подобное не оставляет сомнений, что подразделение CATL будет создавать аккумуляторные подсистемы также для большой гражданской авиации, а не только для маломестных аэротакси.

Первые батареи для гражданских электросамолётов. Источник изображения: CATL

По мнению Илона Маска, для жизнеспособности электролётов с вертикальными взлётом и посадкой аккумуляторам необходимо преодолеть рубеж плотности хранения энергии в 400 Вт·ч/кг. Новая батарея CATL обещает плотность хранения энергии на уровне 500 Вт·ч/кг. Если этого хватает для аэротакси, то этого будет достаточно и для открытия дороги в небо электросамолётам классической планерной схемы.

Компания Airbus настойчиво занимается разработкой и тестированием «зелёных» авиационных технологий, реализуя крупные проекты. Новые решения позволяют не только использовать полностью водородную топливную систему, но и применять в лайнерах водородную вспомогательную силовую установку (APU) — вместо т.н. «скрытого» авиадвигателя, применяемого для электроснабжения самолётов. Часть новых разработок базируются на космических технологиях.

Источник изображения: Airbus

Полностью «водородная» экономика требует не только простой замены одного топлива на другое, но и полного пересмотра двигательной и энергетической системы авиалайнеров. При сотрудничестве с ArianeGroup (совместным предприятием Airbus и Safran), компания Airbus завершила тестирование полнофункциональной системы подачи водорода в газотурбинные двигатели самолёта. Проект HyPERION начали реализовать в 2020 году, он предусматривает появление коммерческих водородных лайнеров к 2035 году. Тем не менее, для тестирования безопасности технологий и выявления недочётов, требующих доработки, требуется провести дополнительные работы.

Проект предусматривает использование опыта Airbus в строительстве самолётов и применение топливных систем на жидком водороде, разработанных ArianeGroup для космических ракет семейства Ariane. В новой системе водород хранится в состоянии сверхохлаждённой жидкости в криогенных ёмкостях. После впрыска в топливную систему он подогревается до газообразного состояния и доставляется в двигатели с оптимальной температурой и давлением. 12 мая ArianeGroup совместно с французской ONERA провела ряд испытаний совместимости материалов и технологий с использованием электронасоса, газового генератора и теплообменников, изначально предназначавшихся для ракет Ariane.

Ещё одним важным проектом занимается подразделение Airbus UpNext — оно работает над программой, предусматривающей замену «скрытого» авиадвигателя авиалайнеров на водородные топливные ячейки. Хотя большинство людей принимают во внимание только двигатели самолёта, расположенные под крыльями, в хвосте крупных лайнеров обычно имеется ещё один, приводящий в действие вспомогательную силовую установку (APU). Реактивный двигатель подключён к генератору и обеспечивает лайнеру освещение, работу камбуза, питание бортовой авионики и даже поддержание на борту необходимого давления, и т.п. В Airbus намерены создать к 2025 году прототип HyPower, который заменит APU на Airbus 330 — он будет использовать водородные топливные ячейки, что позволит обеспечивать авиалайнер электроэнергией без лишнего шума и с пониженными выбросами.

Источник изображения: Airbus

Новые тесты, по данным Airbus, являются очередным шагом к демонстрационному полёту, который должен состояться к концу 2025 года. В числе прочего планируется показать и процесс заправки авиалайнера, который, с учётом физических свойств водорода, сам по себе является весьма сложной задачей. Ожидается, что систему продемонстрируют в реалистичных условиях — авиалайнер полетит на высоте 7620 м в течение часа с 10 кг водородного топлива на борту.

В январе 2023 года появились новости о том, что компания ZeroAvia подняла в воздух крупнейший в мире пассажирский самолёт на водородной тяге — в воздухе он продержался 10 минут и значительно уступает размерами крупным авиалайнерам вроде Boeing и Airbus.

В NASA сообщили, что регулирующий орган ВВС США присвоил проекту экспериментального самолёта со сверхтонкими и длинными крыльями идентификатор X-66A. Это означает, что проект получит своё воплощение в полноценном летающем демонстраторе самолёта. Непосредственно изготовлением самолёта займётся компания Boeing, для чего будет модифицирован самолёт McDonnell Douglas MD-90.

Источник изображения: NASA

США поставили перед собой цель стать углеродно нейтральными к 2050 году. Без декарбонизации авиации этой цели достичь будет сложно. Одним из направлений на этом пути станет разработка рабочей лошадки — среднемагистрального самолёта с пониженным расходом топлива. Предполагается, что переход на тонкие и сверхдлинные крылья с подпорками (Transonic Truss-Braced Wing) обеспечит снижение расхода топлива до 30 %.

В качестве экспериментального образца компания Boeing возьмёт обычный среднемагистральный самолёт McDonnell Douglas MD-90, укоротит фюзеляж, поставит новые крылья с фермами-опорами и новые двигатели. Для этого ещё зимой Boeing подписала контракт с NASA на сумму $425 млн на 7 лет. Всего реализация проекта потребует примерно $725 млн, недостающую часть которых Boeing вложит из своих средств и средств партнёров.

Источник изображения: Boeing

Самолёт X-66A станет первым в истории США проектом, создаваемым специально для достижения климатических целей в авиации, хотя он не единственный и ряд компаний уже занимаются похожими вопросами.

Грядущие экологические нормы и климатические цели грозят приземлить всю коммерческую авиацию, если до 2050 года не появятся самолёты с нулевым выбросом или с серьёзной экономией топлива. Компания Bombardier намерена решить эти проблемы созданием самолёта Ecojet по типу «смешанное крыло». Благодаря новым обводам воздушное судно будет экономить до 50 % топлива. Масштабные модели Ecojet уже поднялись в воздух.

Рендер Ecojet. Источник изображения: Bombardier

Есть мнение, что увлечение авиаконструкторов схемой «летающее крыло» или его разновидностью «смешанное крыло» объясняется ориентированием на водородное топливо в будущем авиации. В подобных схемах объём фюзеляжа уменьшается, а полезное пространство для груза, экипажа или оборудования появляется в утолщённых крыльях, в которые фюзеляж как бы плавно перетекает.

Масштабная модель Ecojet

Газообразный и сжиженный водород, а также оборудование для его использования в качестве топлива занимают сегодня очень много места, и дополнительное пространство всему этом хозяйству явно потребуется. Поэтому проекты со «смешанным» и «летающим» крылом сегодня можно найти у всех ведущих компаний, конструирующих и производящих самолёты. Британская компания Bombardier не стала исключением и разрабатывает собственный проект перспективного экологически чистого самолёта.

До прошлого года Bombardier проводила лётные испытания прототипа Ecojet, изготовленного в масштабе примерно 7 % от финального размера. В конце 2022 года в небо поднялась модель вдвое большего размера, и она демонстрирует все заложенные в неё конструкторами характеристики. Пронаблюдать воочию за полётами модели можно на видео выше. Других подробностей о проекте компания не распространяет.

Новозеландская авиакомпания Air New Zealand и австралийская Qantas Airways активно пытаются внедрить практику 20-часовых беспосадочных рейсов. Эта задача требует значительной оптимизации расходов топлива, и, похоже, без алгоритмов искусственного интеллекта здесь не обойтись.

Источник изображения: Ross Parmly / unsplash.com

Планирование полётов осуществляется при помощи ПО, обрабатывающего большие объёмы данных — оно позволяет прокладывать экономичные траектории полёта, избегая незапланированных остановок для дозаправки. Программы могут помочь избежать непогоды, поймать попутный ветер или даже предписать снизить скорость, чтобы жечь меньше топлива. Современное ПО, предназначенное для этих целей, во многом напоминает платформы поисковых систем — оно совершенствуется по мере использования.

На этой задаче специализируется австрийская Flightkeys, которая ежедневно составляет около 300 тыс. планов полётов для клиентов, включая американские Southwest Airlines и American Airlines, а также новозеландскую Air New Zealand. Соучредитель и руководитель отдела инноваций Flightkeys Раймунд Зопп (Raimund Zopp) рассказал о своей работе в интервью агентству Bloomberg.

По его словам, средний обыватель не вполне представляет себе, как составляются планы полётов — недостаточно просто ввести точку назначения, чтобы компьютер просчитал маршрут, как в машине. Построить оптимальный маршрут настолько сложно, что установленные на самолётах системы с этой задачей справиться не в состоянии. Требуется наземная система, которая собирает большие объёмы данных и пытается найти решение с минимальными затратами. Существует большое число ограничений и параметров, которые необходимо учитывать, и для должной работы с ними требуются алгоритмы машинного обучения.

Источник изображения: Leio McLaren / unsplash.com

При планировании полёта есть много степеней свободы, но и много ограничений, связанных с диспетчерскими службами, нуждами военных структур, погодными условиями и особенностями нормативов в разных странах. Одним из ключевых параметров являются характеристики борта — чем он легче, тем выше может подняться, но лёгкие самолёты летают медленнее. Учитываются ветер и температура на высоте: лучше ловить попутный ветер и избегать встречного, что заставляет отклоняться от кратчайшего маршрута.

Чем длиннее маршрут, тем важнее его правильное планирование, потому что в данном случае речь идёт о пределе возможностей самолёта. С одной стороны, необходимо уменьшать запасы топлива, чтобы снизить вес, с другой — топлива должно быть достаточно для беспосадочного перелёта. Важен и финансовый фактор: каждый час полёта обходится в определённую сумму за обслуживание самолёта, почасовую оплату может получать и экипаж, поэтому чем быстрее летит самолёт, тем дешевле он обходится. А задержки рейса могут обернуться настоящей катастрофой.

Наконец, свою систему планирования во Flightkeys называют пятимерной: помимо длины, ширины, высоты и времени приходится учитывать вероятностное измерение. Самый неточный параметр на этапе планирования — это фактическое время вылета, которое имеет критическое значение. Зато после вылета появляется возможность дополнительно отрегулировать отдельные параметры, потому что в этот момент все факторы известны с гораздо большей точностью.

Ключевой мировой поставщик аккумуляторов — китайская CATL, объявила о создании аккумуляторов из «конденсированной материи», способных обеспечить достаточно энергии для полётов гражданских самолётов с электродвигателями.

Источник изображения: Jack Robinson/unsplash.com

Батарея представляет собой продукт с конденсированным электролитом, находящимся в «полутвёрдом» состоянии. Кроме того, используются новые материалы анодов и сепараторов. Плотность энергии составляет 500 Вт·ч/кг. Как сообщает Reuters, компания работает с неназванными партнёрами для того, чтобы обеспечить соответствие новых аккумуляторов требованиям к качеству и безопасности, обязательным для использования в авиации. Более того, позже в этом году CATL сможет начать производство аккумуляторов аналогичного типа для электромобилей.

Технология, предусматривающая использование конденсированного вещества в аккумуляторах, используется производителями АКБ для разработки вариантов с повышенной плотностью хранения энергии, поскольку для литийионных аккумуляторов текущего поколения она не превышает 300 Вт·ч/кг. Например, китайский производитель NIO планирует оснащать электромобили ET7 аккумуляторами с «полутвёрдыми» аккумуляторами на 360 Вт·ч/кг, разработанными компанией Beijing Welion New Energy Technology.

Также CATL объявила во вторник о целях добиться углеродной нейтральности на всех своих заводах по выпуску аккумуляторов к 2025 году, а во всей своей производственной цепочке, связанной с выпуском батарей — к 2035 году. Это важно из-за принятия всё более жёстких стандартов экобезопасности в регионах вроде Евросоюза и США, на рынках которых CATL ведёт масштабную экспансию.

Председатель совета директоров CATL Робин Цзэн (Robin Zeng) заявлял о важности снижения углеродных выбросов в индустрии аккумуляторов, поскольку на их долю приходится около 40 % всех углеродных выбросов в ходе жизненного цикла электромобилей. По его словам, ещё с 2019 года компания наращивает поиск решений для снижения выбросов в производстве АКБ.

Ранее сообщалось, что уже в этом году CATL намерена начать выпуск передовых аккумуляторов типа M3P, позволяющих поднять ёмкость на 10‒20 % относительно литиевых батарей типа LFP на основе фосфата железа.

Как сообщает пресс-служба Фонда поддержки проектов НТИ, в России начались стендовые испытания беспилотного грузового конвертоплана с вертикальным взлётом и посадкой, использующего механизм умного крыла. Речь идёт о средстве транспортировки грузов, которое сможет перевозить до 50 кг.

Источник изображения: Call Me Fred/unsplash.com

По данным РИА «Новости», разработчиком является компания «М-Индастриз». Испытания проводятся на площадке Технопарка ЦАГИ. По словам главы компании Михаила Липатова, будет отрабатываться система автоматического управления и возможность автономного взлёта и посадки. Как заявил Липатов, лётные испытания назначены уже на осень текущего года, а летом будет готов опытный образец.

По имеющимся сведениям, конвертоплан-беспилотник с вертикальным взлётом и посадкой обеспечивает повышенный уровень безопасности благодаря изменяемой геометрии крыла и автопилоту. Скорость машины составит более 100 км/ч, грузоподъёмность — до 50 кг. По данным разработчиков, при полной загрузке модель сможет проводить в воздухе не менее 1,5 часа на высоте до 4 тыс. метров.

Как сообщили конструкторы новинки, она получит два крыла и 8 электрических «движителей», срок эксплуатации которых в среднем выше, чем у бензиновых вариантов. По словам Липатова, при посадке или в случае, когда необходимо зависнуть в воздухе, движители будут расположены вертикально, а в самолётном режиме они будут поворачиваться горизонтально. В режиме взлёта и посадки крылья будут сложены, раскрываться они должны на безопасной высоте.

Ещё в 2020 году сообщалось о намерении организовать выпуск конвертопланов при участии госкорпорации «Ростех», но с тех пор массовых коммерческих моделей так и не появилось.

Компания Boeing подписала с NASA контракт на сумму $425 млн, согласно которому совместно с космическим агентством разработает и создаст полномасштабный лётный демонстратор весьма экологически чистого пассажирского узкофюзеляжного самолёта. Самолёт должен будет показать способность экономить до 30 % топлива и, тем самым, обеспечить снижение вредных выбросов в сфере гражданской авиации по сравнению с актуальными моделями.

Цифровое изображение возможного демонстратора. Источник изображения: Boeing

Кроме бюджетных средств на разработку будет выделено $725 млн от самой Boeing и её производственных партнёров. Также в эти работы можно считать вкладом инвестиции в размере $110 млн на исследования в области экологичной авиации, которые Boeing уже вложила в данное направление.

Проект Sustainable Flight Demonstrator (SFD) опирается на концепцию «летающего крыла» или ромбовидное сочленённое крыло (Truss-Braced Wing), что может дать потенциальное улучшение аэродинамических качеств и снизить конструктивный вес. Значительная часть силовой установки (двигателей) будет перенесена в сверхтонкие крылья, конструктивную прочность которых обеспечит их особое крепление к фюзеляжу. Именно это, по замыслу разработчиков, станет основой для будущих разработок и может привести к прорыву в аэродинамике и эффективности расхода топлива.

NASA планирует завершить испытания прототипа к концу текущего десятилетия, чтобы технологии и конструкции, продемонстрированные в рамках проекта, могли стать основой для отраслевых решений в следующем поколении узкофюзеляжных самолетов, которые смогут быть введены в эксплуатацию в 2030-х годах. Авиация и Boeing в частности стремится стать углеродно нейтральной к 2050 году, как того требуют решения правительств всех развитых стран. Проект SFD сделает реальным эти планы или, по крайней мере, позволит развить новые технологии, которые пока недоступны и могут привести к значительным изменениям в будущем.

13 января самый большой в мире самолёт Roc (Stratolaunch Model 351) с размахом крыльев 385 футов (117,3 м) компании Stratolaunch Systems совершил второй испытательный полёт с полезной нагрузкой — прототипом гиперзвукового летательного аппарата воздушного базирования Talon-A. Это был в целом девятый испытательный полёт Roc, продлившийся 6 часов — рекорд за всю историю испытаний.

Источник изображений: Stratolaunch Systems

Помимо рекордной длительности полёта самолёт также впервые находился в воздушном пространстве за пределами территории пустыни Мохаве.

Roc взлетел с площадки аэрокосмического порта Мохаве на юго-востоке Калифорнии в пятницу утром и приземлился там же шесть часов спустя, в 17:51 по местному времени (в субботу 1:51 мск). По словам представителей Stratolaunch, во время полёта самолёт достиг высоты 22 500 футов (6860 метров). Предыдущий тестовый полёт Roc прошёл в октябре прошлого года.

Сообщается, что испытания с полезной нагрузкой по программе Captive-carry с закреплённым на пилоне гиперзвуковым планером Talon-A являются подготовкой к следующему этапу — испытаниям с отделением Talon-A от Roc и последующим приземлением. Ожидается, что к этим тестам приступят в конце года.

Гендиректор и президент Stratolaunch Закари Кревор (Zachary Krevor) отметил прогресс в графике испытаний, добавив, что компания вплотную приблизилась к следующему этапу, который включает как тестирование отделения гиперзвукового планера Talon-A от пилона, так и старт его испытательных полётов.