Каким будет будущее гражданской авиации

Какими будут пассажирские самолёты ближайшего будущего? Лайнеры будущего должны стать менее опасными для окружающей среды за счёт снижения расхода топлива.

С момента появления первых реактивных пассажирских самолётов (Ту-104, De Havilland Comet и Boeing 707) в начале 1950-х их КПД рос в среднем на 1-2% в год. Однако специфика отрасли вносит свои коррективы в тренд — например, снижение расхода топлива происходит скачкообразно, от поколения к поколению самолетов. Так, Airbus A320neo 2016 года сжигает на 15% меньше, чем оригинальный Airbus A320, эксплуатация которого началась в 1988 году. К 2020 году планируется достигнуть 20-процентного снижения. Этих темпов (по 15-20% на каждое поколение лайнеров — то есть 20-30 лет) явно недостаточно, чтобы достичь запланированного ЕС на 2050 год 75-процентного, по сравнению с 2000 годом, снижения объёма выбросов в атмосферу.

Исследования NASA показывают, что многое может быть достигнуто путём улучшения аэродинамики самолётов — даже при сохранении привычной схемы «крыло-фюзеляж». Скорее всего, экзотические и пока экспериментальные конструкции типа «летающее крыло» или конструкции с утопленными двигателями в 2030-е так и не получат широкого распространения. Однако вполне вероятно, по мнению экспертов, использование на самолётах вместимостью до 100 пассажиров гибридных электрических силовых установок. Кроме того, в обозримом будущем авиация должна будет перейти с продуктов нефтепереработки на синтетический керосин.

Тишина

Как известно любому горожанину, аэропорт — шумный «сосед». В период, когда активно развивается аэротакси, широко используется вертолётная техника и возможно возвращение сверхзвуковых пассажирских самолётов, проблема шума рискует стать одной из главных для гражданской авиации. Как указывают эксперты, установка двигателей в надкрыльных гондолах и внутри фюзеляжа может позволить достичь снижения уровня шума на 30-40 децибел. Использование же экспериментальной компоновки типа «летающее крыло» даст снижение уже на 40-50 децибел.

Отдельной проблемой является снижение шума вертолётов, летательных аппаратов с вертикальным взлётом и посадкой и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Разрабатываемые уже сегодня технологии, по оценкам NASA, позволят снизить уровень шума винтокрылых машин на 10% к 2020 году.

Скорость

Большинство инсайдеров авиакосмической отрасли считают, что возвращение сверхзвуковой пассажирской авиации неизбежно, вопрос лишь в том, когда это произойдёт. Одна из главных проблем, кроме безопасности и высокой стоимости эксплуатации, лежит в снижении силы звукового удара, происходящего при преодолении самолётом звукового барьера. NASA совместно с корпорациями Boeing и Lockheed Martin планирует уже в 2019 году продемонстрировать опытный образец самолёта, который, благодаря улучшенной аэродинамике, сведёт звуковой удар к уровню мягкого хлопка. Если эксперимент окажется удачным, то ИКАО (Международная организация гражданской авиации) и Федеральное управление гражданской авиации США могут уже в начале 2020-х поддержать предложения по снятию существующего сейчас запрета на полёты сверхзвуковой авиации над континентальной территорией (знаменитый «Конкорд» преодолевал скорость звука только над океаном). Экспериментальный Quiet Supersonic X-plane будет имитировать поведение 80-100-местного лайнера, способного лететь со скоростью в 1,6-1,8 раза больше скорости звука. Это меньше скорости «Конкорда» или Ту-144, зато мощность звукового удара будет снижена на треть. На столько же снизится — благодаря продвинутой аэродинамике и силовой установке — и расход топлива.

Будущее крупных сверхзвуковых пассажирских самолётов пока, тем не менее, остаётся достаточно смутным. Зато отдельные производители бизнес-авиации рассчитывают, в случае отмены запрета на полёты над сушей, вывести на рынок сверхзвуковые бизнес-джеты уже в начале 2020-х. Так, американская компания Aerion планирует вывести на рынок свой трёхмоторный 8-12-местный AS2 уже в 2023 году. Цена способного развивать скорость в М 1,5 (то есть в полтора раза больше скорости звука) самолёта, правда, будет также заоблачной — порядка $120 млн.

Дешевизна

Разработка нового поколения техники в авиакосмической отрасли — дело долгое и крайне затратное. Разработка таких новинок, как гражданский Boeing 787 и военный Lockheed Martin F-35, обошлась значительно дороже, чем планировалось. Поэтому вряд ли можно ожидать нового поколения авиалайнеров до 2030 года, скорее всего, отрасль будет модифицировать уже разработанные и проверенные модели (примером тому — упоминавшийся выше Airbus A320neo). Это касается и внедрения новых технологий: хотя 3D сама по себе значительно удешевляет стоимость деталей конструкции, сопутствующие расходы по проверке надёжности могут оказаться крайне высоки. Поэтому использование «технологий будущего» пока, скорее всего, будет достаточно ограниченным. Впрочем, удешевлению научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) значительно способствуют методы компьютерного моделирования и внедрение автоматизированных конструкторских систем.