В конце марта компания Airbus провела серию мероприятий, на которых рассказала о будущем авиации — чистом и экономичном, как любое светлое будущее. Наиболее сильное впечатление произвёл проект эколайнера на 100 пассажиров, который получит сверхпроводящие электрические двигатели и водородные топливные ячейки. Примечательно, что для обычных самолётов компания также оставила место в будущем.

Мечты о будущем. Источник изображения: Airbus

Переход на водородное топливо сам по себе подталкивает инженеров к более широкому внедрению криогенных систем в авиации. В России, например, подобные авиационные двигатели на высокотемпературных сверхпроводниках разрабатывают специалисты ЦИАМ. Водород будет храниться на борту самолёта при температуре -253 °C. Он может как самостоятельно охлаждать ряд авиационных систем, включая электродвигатели, так и снижать температуру хладагента во вторичных контурах для охлаждения подсистем питания и другого оборудования.

Само по себе использование сверхпроводников в составе авиационных электродвигателей исключает нагрев обмоток в процессе циркуляции электрического тока. В то же время нагрев будет возникать в механических узлах и под действием окружающего воздуха, особенно при сильных встречных потоках. Поэтому одними криогенными свойствами охлаждённого водорода обойтись нельзя. Иначе говоря, переход на сверхпроводящие электродвигатели в авиации требует комплексного подхода к проектированию всех узлов и агрегатов.

Инженеры Airbus на площадке в Гренобле создали стенд для испытания криогенных авиационных систем в натуральную величину. Кроме того, в испытательном центре компании в Мюнхене уже проведены обширные испытания двигателей с питанием от водородных топливных элементов. Электродвигатель (не криогенный) мощностью 1,2 МВт разработан совместно с партнёрами — компаниями Liebherr Group, ElringKlinger, Magna Steyr и Diehl. Особое внимание инженеры уделили низкотемпературным топливным элементам с протонно-обменной мембраной, хотя компания ещё не определилась с окончательной технологией.

В принципе, пассажирский лайнер на 100 человек с четырьмя 2-мегаваттными электродвигателями, работающими на водородных топливных ячейках, мог бы быть сдан в эксплуатацию к 2035 году, признались в Airbus. Но этого не произойдёт, подчеркнули в компании. Во-первых, отсутствует правовая база. Во-вторых, не существует инфраструктуры для эксплуатации водорода в качестве топлива. Компания не собирается бежать впереди паровоза. Всему своё время. Более реалистичным сроком перехода на водородную авиацию компания считает 2050 год или близкую к нему дату.

Кстати, в октябре 2024 года компания Airbus заключила стратегическое сотрудничество с японской Toshiba по интеграции криогенных электродвигателей её разработки в свои авиационные системы. На мартовском мероприятии о работе с Toshiba не сообщалось, либо источник умолчал об этом. В активе Toshiba как раз имеется прототип 2-мегаваттного электрического двигателя на сверхпроводниках, который может удовлетворить все базовые требования европейского авиационного гиганта.

Испытания двигателя с открытой крыльчаткой (лопатками) в аэродинамической трубе Airbus

Стоит также отметить, что Airbus не собирается полностью отказываться от классических двигателей внутреннего сгорания — точнее, от турбореактивных. Инженеры компании разработали экономичный и более эффективный двигатель с открытой крыльчаткой для нагнетания воздуха. Утверждается, что новый двигатель позволит экономить до 30 % топлива. Пассажирский однопроходный лайнер на 100 человек с новыми двигателями будет принят в эксплуатацию до 2040 года. Он заменит семейство массовых самолётов Airbus A320. Новый лайнер получит больше композитных материалов для корпуса и крыльев, а также множество других улучшений, что сделает его новой «рабочей лошадкой» гражданской авиации будущего.

Космическая станция Starlab — совместный проект американской Voyager и европейской Airbus. В дополнение к частному финансированию, проект получил $217,5 млн от NASA в рамках программы Commercial LEO Destinations Phase 1 и $15 млн от Техасской космической комиссии. Starlab будет состоять из служебного и жилого модулей, рассчитанных на четырёх человек. Станция должна быть выведена на орбиту в 2028 году при помощи ракеты Starship компании SpaceX.

Источник изображений: Starlab

Starlab является одной из нескольких орбитальных станций, разрабатываемых в настоящее время американскими частными компаниями. NASA решило после завершения проекта Международной космической станции в 2030 году не строить новую орбитальную станцию своими силами, а поручить это частным компаниям и пользоваться их станциями на коммерческой основе.

После предварительного обзора проекта (Preliminary Design Review, PDR) и оценки безопасности группа экспертов из NASA и партнёров проекта дали зелёный свет «полномасштабной разработке» космической станции. Согласно проекту, общий объём внутренних помещений станции составит 340 м³, она будет оснащена роботизированным манипулятором и набором инструментов для экспериментов в условиях микрогравитации.

«Успешный PDR является свидетельством профессионализма и преданности нашей команды, — заявил генеральный директор Starlab Тим Копра (Tim Kopra). — Эта веха подтверждает, что наша конструкция космической станции технически надёжна и безопасна для операций с экипажем астронавтов. Теперь вместе с нашими партнёрами мы переключаем внимание на полномасштабную разработку станции, включая производство критически важного оборудования и интеграцию программного обеспечения».

Теперь проект перейдёт в фазу детального проектирования и разработки оборудования, которая завершится критическим обзором проекта, вероятно, в 2026 году. В ближайшие месяцы партнёры разработают высокоточный макет для тестирования систем, который будет собран в Космическом центре имени Джонсона NASA в Хьюстоне этим летом. Одновременно начнётся разработка авионики, вычислительных систем, а также усовершенствованных технологий жизнеобеспечения, в частности, регенерации воды.

Генеральный директор Voyager Дилан Тейлор (Dylan Taylor) заявил: «Мы готовы продвигать пилотируемые космические полёты, обеспечивать постоянное присутствие человека на низкой околоземной орбите и создавать процветающую коммерческую космическую экосистему». В перспективе Voyager рассчитывает заключить контракт с NASA на размещение на станции астронавтов агентства.

Европейские компании Airbus, Thales и Leonardo ведут переговоры о совместном космическом проекте. «Проект Bromo», названный в честь индонезийского вулкана, предусматривает создание крупного европейского производителя спутников. Новая компания будет создана по образцу производителя ракет MBDA, являющегося совместным проектом Airbus, Leonardo и BAE Systems.

Источник изображения: NASA

В предыдущие десятилетия ведущие европейские производители спутников были традиционно сосредоточены на запуске сложных космических аппаратов на геостационарную орбиту, но оказались не готовы к конкуренции со стороны многочисленных дешёвых крошечных спутников на низкой околоземной орбите. Быстрый рост спутниковой группировки Starlink требует от европейских космических компаний срочных ответных мер.

«Проект Bromo» предусматривает создание новой структуры, объединяющей спутниковые активы участников. Генеральный директор Leonardo Роберто Чинголани (Roberto Cingolani) сообщил, что переговоры включали различные технические обсуждения и подтвердил, что предполагаемая структура будет основана на модели MBDA. Чинголани подчеркнул, что спутники составят 75 % космической экономики.

MBDA была основана в 2001 году путём слияния англо-французской Matra BAe Dynamics, французской Aerospatiale Matra Missiles и англо-итальянской Alenia Marconi Systems. Учредителями этих компаний являются Airbus, BAE и Leonardo.

Переговоры о кардинальном изменении структуры отрасли идут одновременно с сокращениями рабочих мест в европейской космической и оборонной отраслях. Airbus планирует сократить до 2500 рабочих мест, или 7 % своего подразделения Defense and Space, к середине 2026 года. Thales, создавшая альянс с Leonardo в области спутников и услуг, ведёт переговоры с профсоюзами о сокращения 1300 работников.

Airbus была создана в результате соглашения между четырьмя ведущими европейскими странами более 50 лет назад, и любые проблемы компании автоматически становятся политически чувствительной темой. Сейчас Airbus осуществляет большую часть своей космической деятельности во Франции. Штаб-квартира подразделения Defense and Space в Германии, вероятно, будет сокращена, Великобритания ожидает закрытия по крайней мере одного завода. Испания также столкнулась с давлением в сфере обороны.

Участники переговоров заявили, что планируемое слияние не связано с запланированными сокращениями рабочих мест и может занять годы. Последнее неудивительно — уже более двух десятилетий европейские спутниковые компании не могут преодолеть проблемы отрасли.

Компании Airbus и Toshiba подписали соглашение о совместной разработке сверхпроводящего авиационного двигателя. Это будет лёгкая и компактная установка мощностью от 2 МВт с охлаждением и питанием на основе охлаждённого до криогенных температур жидкого водорода. Японцы уже имеют прототип такого двигателя, а европейцы готовы интегрировать его в самолётные системы.

Источник изображения: Airbus

«Партнерство с Toshiba предоставляет уникальную возможность выйти за рамки ограничений современных частично сверхпроводящих и обычных электродвигателей, — сказал Гжегож Омбах (Grzegorz Ombach ), старший вице-президент Airbus и руководитель отдела перспективных исследований и разработок. — Благодаря этому сотрудничеству мы стремимся предложить прорывную технологию, которая могла бы открыть новые конструкторские возможности, в частности, для будущих самолетов Airbus, работающих на водороде».

Охлаждённый до температуры ниже -253 °C жидкий водород до попадания в водородные топливные ячейки будет охлаждать электродвигатель со сверхпроводящими обмотками и сверхпроводящим ротором. Это снизит потери от сопротивления обмоток и повысит соотношение вырабатываемой мощности к весу электродвигателя. По оценке Airbus, благодаря эффекту сверхпроводимости электродвигатели станут в три раза легче без потери мощности.

Водородные топливные ячейки смогут как напрямую питать электродвигатели самолётов, так и заряжать его тяговые аккумуляторы. Такой самолёт будет летать на большие расстояния, чем чисто аккумуляторный и при этом останется углеродно нейтральным, как того требует экологическая повестка. У компании Toshiba много лет имеется 2-МВт прототип подобного электродвигателя и теперь поставлена задача интегрировать его с авиационными системами.

В России также разрабатываются подобные гибридные и чисто электрические силовые установки с элементами сверхпроводимости. В частности, этим занимаются специалисты ЦИАМ.

Очевидно, что для будущих аэротакси — нового вида городской мобильности — уровень создаваемого ими шума станет сдерживающим фактором для повсеместного внедрения. В футуристическом мире грядущего над головами граждан будут проноситься стаи машин, что сделает жизнь в городе малоприятной, если звуковое загрязнение нельзя будет обуздать.

Источник изображений: Airbus

Как утверждает компания Airbus, её новое городское аэротакси будет шуметь при взлёте и посадке не громче фена для волос или пылесоса — на уровне 70 дБА. В полёте звук будет ещё тише — не громче 65 дБА. В то же время эта модель электролёта CityAirbus NextGen будет оснащена 16 электрическими приводами и 8 достаточно большими пропеллерами.

Представленный на днях прототип будущей четырёхместной воздушной машины будет способен пролетать на полном заряде аккумуляторов до 80 км на скорости до 120 км/ч. Испытания прототипа начнутся позже в текущем году. В перспективе это будет беспилотная машина для экотуризма, пассажирских и грузовых перевозок, а также для эксплуатации городскими службами.

Аэротакси Airbus в версии NextGen — это достаточно крупная машина с размахом крыльев около 12 м и массой 2 т. Для неё понадобится достаточно большая площадка не меньше вертолётной. Однако по сравнению с обслуживанием вертолётов новый вид электрических аэротакси обещает кратное снижение расходов как на техническое сопровождение, так и на полёты.

Американская аэрокосмическая венчурная компания Voyager Space и крупнейшая европейская аэрокосмическая компания Airbus объявили о создании совместного предприятия по разработке, строительству и эксплуатации частной космической станции Starlab.

Источник изображения: Airbus

Совместное предприятие основано на объявленном в январе соглашении, согласно которому Voyager выбрала Airbus для оказания технической поддержки будущей космической станции. «Совместное предприятие под руководством США соберёт вместе лидеров мирового уровня в космической сфере, а также объединит интересы Америки и Европы в освоении космоса», — указано в пресс-релизе.

В дополнение к американскому подразделению у Starlab будет дочернее европейское совместное предприятие, которое будет напрямую работать с Европейским космическим агентством (ЕКА) и космическими агентствами государств-учредителей. Размер пакетов акций в совместном предприятии и финансовые подробности не разглашаются. Voyager Space также отказалась раскрыть планы финансирования.

Starlab — одна из трёх частных концепций космической станции, разработанных для замены МКС. На начальном этапе проект Starlab включал надувную среду обитания, разработанную Lockheed Martin. Но затем было принято решение о металлической конструкции, в связи с чем в качестве партнёра вместо Lockheed была выбрана Airbus, которая построила модуль Columbus для МКС. Вместе с тем Дилан Тейлор (Dylan Taylor), генеральный директор Voyager Space, сообщил журналистам, что Lockheed будет играть определённую роль в цепочке поставок. Lockheed остаётся важным заказчиком Voyager, и в проекте Starlab главенствующую роль будет играть США, добавил он.

Voyager Space и Airbus ранее заявили, что Starlab будет развёрнута в 2028 году, но в среду отказались от указания конкретных сроков. «Это произойдёт до вывода МКС из эксплуатации; мы в этом совершенно уверены. Будет ли это в конце 2027 года, начале 2028 года или в конце 2028 года, мы всё ещё прорабатываем эти детали», — сообщил Тейлор.

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.