Електрически самолети скоро?

На 9 април 2014 г. Solar Impulse 2, както и Onera на 7 април, представиха планове за 100% електрически самолети, които не могат да бъдат осъществени от няколко десетилетия…

Самолетът, който ще бъде представен за първи път утре в швейцарска военновъздушна база, има малко общо с тези, които познаваме. Макар че размахът на крилата на Solar Impulse 2 е близък до този на Airbus A380 (72 метра), теглото му (2,4 тона) е едва повече от това на автомобил 4х4. Преди всичко, той ще превозва само по един човек за едно наистина необикновено предизвикателство: първият околосветски полет – с междинни кацания – на изцяло електрически самолет, задвижван от слънчева енергия.

През 2010 г. първоначалният прототип на Solar Impulse вече е летял 26 часа без прекъсване. Новата версия, проектирана от Бертран Пикар и Андре Боршберг, инициаторите на този безумен проект, ще може да се задържи във въздуха от пет до шест дни в зависимост от метеорологичните условия. По-голям, Solar Impulse 2 е и по-здрав – предшественикът му не можеше да лети през облаци, защото електрическите му вериги не бяха достатъчно водонепроницаеми, за да ограничат теглото му – и по-комфортен, макар че подобрението е относително: кабината не е херметизирана и на борда може да се качва само по един пилот.

Благодарение на няколко индустриални партньори (Solvay, Altran, SunPower, Bayer и др.) и учени (EPFL), самолетът се възползва от последните иновации в областта на материалите, батериите и ефективността на слънчевите клетки. Но неговата свръхлека структура от въглеродни влакна напомня повече за братята Райт или Сантос-Дюмон, отколкото за съвременните самолети. solar Impulse е символ на всичко, което може да се направи със съвременната технология, като се достигне до границите ѝ“, казва Бертан Пикар. Това е и начин да покажем, че можем да решим енергийните си предизвикателства, поне отчасти, чрез технологичния прогрес

Днес производителите залагат преди всичко на „по-“ електрическите самолети, способни например да рулират по земята без използването на двигателите си. Но какво да кажем за истинския самолет с електрическо задвижване? Дали това е фантазия на инженера, технологичен демонстратор или реална концепция за бъдещето? Снощи екип от изследователи от Центъра за аеронавтика и космически изследвания, с помощта на CEA Tech, представи отговора си пред около стотина подбрани индустриалци в Aéro-Club de France. Резултатът от тяхното прогностично упражнение е истински самолет, макар и все още на хартия, но който един ден може да полети.

„Заключението ни е, че самолетите с електрическо задвижване са технически осъществими и теоретично възможни за търговски транспорт в рамките на две доatrдесетилетия, в зависимост от предвидените мисии“, обобщава Антоан Гигон, директор на отдела за аерокосмически прогнози на Onera. „Това е важна цел, тъй като макар екологичният отпечатък на аеронавтиката да е сравнително малък в сравнение с този на автомобила, тя оказва значително въздействие върху хората, особено заради шума“, признава Пиер Дювал, организатор на вечерта за Aéro-club de France и председател на Комисията по околна среда към Международната федерация по аеронавтика.

Ако крайният срок изглежда толкова далечен, това е така, защото проблемът е сложен. Аеронавтиката продължава да е зависима от парафина, защото нефтът е концентрирана форма на енергия, гъвкава и лесна за използване. „При сегашното състояние на нашите познания електрическото задвижване няма да може да постигне същата висока производителност като сегашното задвижване в продължение на няколко десетилетия. Трябва да предложим революционни концепции и технологии“, обяснява Антоан Гигон. Няма смисъл да се опитваме да „електрифицираме“ съществуващ самолет: трябва да започнем от нулата.

ВИТЛА НА КРИЛОТО

Именно това са направили изследователите на Onera, но предпазливо. Макар да мечтаят за самолет, способен да превозва 100 пътници на хиляди километри, те са по-скромни при решаването на проблема с личния бизнес самолет, способен да превозваatre хора на 600 километра за по-малко от два часа. Общият му вид изглежда познат, но в действителност всичко се променя: форма, задвижване, енергия, аеродинамика… Електричеството е пробив. Първо, за разлика от днешните двигатели, чиято ефективност се подобрява с размера, техните електрически братовчеди могат да бъдат малки, но ефективни. Няма ги вече огромните, неудобни двигатели, които влошават аеродинамиката. Малки, обтекаеми витла са разположени в задната част на крилото. Подобно на вентилатор, всяко витло поглъща въздуха и го изхвърля назад, за да създаде тяга.

Остава само захранването. Няма как да не почерпим вдъхновение от Solar Impulse и неговите фотоволтаични панели, чиято мощност все още е твърде ниска за самолет, превозващ няколко пътници. В проекта на Onera електричеството ще се осигурява от батерии, но преди всичко ще се произвежда на борда от горивна клетка. Проблемът се състои в това, че ще е необходимо да се съхраняват няколко килограма водород под високо налягане или в течна форма, което изисква много ниска температура. Затова Антоан Гигон смята, че е възможен междинен етап на хибридно задвижване, при който електричеството се произвежда от енергията на двигателите с вътрешно горене: „Например турбомашина би задвижвала електрически двигател. Но концепцията за самолет, която би се възползвала максимално от комбинацията от енергия с вътрешно горене и електрическа енергия, все още предстои да бъде определена

Изследователите са установили и други препятствия, които трябва да бъдат преодолени, по-специално съпротивлението на бордовата електроника към електромагнитните полета, които ще произвежда самият самолет. Самолетът ще се нуждае и от най-съвременни навигационни системи. „Персоналният самолет предполага, че той може да бъде достатъчно автоматизиран, за да бъде в обсега на всеки пилот, и следователно да може лесно да се интегрира във въздушния трафик с помощта на навигационно средство“, обяснява Клод Льо Талек, ръководител на проекта за авиация с общо предназначение, безпилотни летателни апарати и автоматизирани системи в Onera. Всички тези ограничения изискват мултидисциплинарен подход. „Това са подходи, които вече се прилагат при проектирането на всяко въздухоплавателно средство, но които ще бъдат още по-необходими поради натрупването на концепции и революционни технологии“, казва Антоан Гигон, който подчертава усилията, които трябва да се положат още сега, за да се представят решенията на бъдещето. „Утрешната индустрия ще бъде гола, ако не започне да мисли сега за самолетите на бъдещето. Трябва да мислим за пробивни решения, в противен случай други държави или континенти ще го направят вместо нас

Източник: Benoit Georges Журналист от Les Echos