Экспериментальный самолет X-57, разработанный НАСА, должен совершить первый полет в этом году. Он имеет впечатляющие 14 пропеллеров вдоль крыльев и полностью питается от электричества. Звучит здорово, учитывая, что нам нужно отказаться от ископаемого топлива, а спрос на авиацию растет. Но насколько приблизит нас к этой цели самолет НАСА?
Пропеллерная технология вообще переживает второе рождение. Конструкции становятся не только более эффективными, но и менее шумными и более доступными. Скорость и угол наклона винтов можно изменять даже во время полета, чтобы адаптироваться к различным скоростям самолета, необходимым для взлета, посадки и крейсерского полета.
Плотность воздуха меняется с высотой и влияет на тягу, которую вы получаете от пропеллера. Теперь, когда мы можем делать пропеллеры, которые эффективно работают на всех высотах и скоростях, мы действительно можем максимально эффективно использовать энергию, хранящуюся в батареях. Новые конструкции, такие как первый в истории 11-лопастной винт (на самолете Piper Cheyenne ), позволяют достигать очень высокой тяги даже при высокой плотности воздуха.
Некоторые самолеты даже используют «векторную тягу», позволяя двигателям и пропеллерам вращаться, что дает возможность вертикального взлета и посадки. Эти самолеты могут больше походить на вертолеты, чем на самолеты, и могут означать, что обычные аэропорты с длинными взлетно-посадочными полосами и большими терминалами уйдут в прошлое.
Аккумуляторная технология
В X-57 используются стандартные литий-ионные аккумуляторы. Это связано с тем, что проект в первую очередь направлен на потенциал новых конфигураций винтов и крыльев, а не на разработку идеальной батареи.
Но это будет серьезной проблемой для разработчиков электрических самолетов. Литиевые батареи — лучшее, что у нас есть, но они все еще тяжелые. Металлический литий также опасен, так как легко загорается.
Есть преимущества с использованием батарей. Их вес остается постоянным на протяжении всего полета, а это означает, что их не нужно хранить в крыльях, как это традиционно делалось с авиационным топливом. При использовании жидкого топлива вес самолета значительно снижается по мере расхода топлива, а хранение топлива в крыльях гарантирует, что баланс самолета не изменится.
Однако на самом деле важна плотность энергии — количество энергии, содержащейся в батарее, по сравнению с ее весом или размером. Постоянно делаются новые достижения, например, батареи, созданные на основе квантовой технологии. Но хотя они заряжаются быстрее, чем обычные батареи, они не заменят литиевые батареи и вряд ли изменят перспективы полетов с электрическим приводом.
Чего мы действительно ждем, так это революции в аккумуляторных технологиях, которая дает плотность энергии, сравнимую с авиационным топливом.
Является ли X-57 будущим?
Ожидается, что Х-57 с дальностью полета около 160 км и временем полета около одного часа не заменит технологию дальнемагистральных полетов. По крайней мере, не сразу. Вместо этого короткие перелеты с десятью или около того пассажирами являются хорошей и потенциально возможной целью для ранних полетов с батарейным питанием.
Самолеты на водороде также представляют большой интерес, поскольку плотность энергии водорода почти в три раза выше, чем у обычного авиационного топлива. Но водород — это газ, и его необходимо хранить в топливных баках под давлением, чтобы уменьшить его объем.
Это потребовало бы полного переосмысления конструкции самолета. Некоторая работа была проделана с водородом, хранящимся в виде жидкости при температуре-253°C. Поэтому водород для авиации интересен, но, вероятно, непрактичен.
Синтетическое топливо готово заменить авиационное топливо по цене. Возможно, по мере развития технологий они будут дешеветь, но по-прежнему вероятно, что стоимость полетов будет расти по мере того, как мы отказываемся от ископаемого топлива. Батареи почти наверняка будут питать наши ближнемагистральные рейсы в ближайшем будущем, и если произойдет революция в аккумуляторных технологиях, будущее авиации полностью изменится.
В конце концов, мы столкнемся с ультиматумом: либо мы придумаем, как делать самолеты, которые не нуждаются в ископаемом топливе, либо мы перестанем летать.
