Male bespilotne letjelice iz godine u godinu postaju sve raširenije - koriste se za snimanje televizijskih emisija i muzičkih spotova, za patroliranje teritorijama ili samo za zabavu. Nije potrebna kontrola dronom posebna dozvola, a njihova cijena se stalno smanjuje. Kao rezultat toga, vazduhoplovne vlasti u nekim zemljama odlučile su da prouče da li ovi uređaji predstavljaju opasnost za putnički avion. Rezultati prvih studija bili su kontradiktorni, ali su generalno regulatori došli do zaključka da letove privatnih dronova treba staviti pod kontrolu.
U julu 2015. godine avion Lufthansa airlines, slijetajući na aerodrom u Varšavi, umalo se sudario sa multikopterom, koji je leteo na udaljenosti manjoj od sto metara od njega. U aprilu 2016. piloti putnički avion kompanije British Airways, koji je sletio na londonski aerodrom, prijavio je kontrolorima letenja da se prilikom slijetanja sudario sa dronom. Kasnije je, međutim, istraga došla do zaključka da drona nije bilo, a ono što su piloti uzeli za njega je najvjerovatnije bio običan paket koji je vjetar podigao sa zemlje. Međutim, već u julu 2017. godine na britanskom aerodromu Gatwick avion se umalo sudario sa dronom, nakon čega su kontrolori letenja bili primorani da zatvore jednu pistu za slijetanje i pet letova preusmjere na rezervne trake.
Prema britanskoj istraživačkoj organizaciji UK Airprox Board, u 2016. godini u Velikoj Britaniji je zabilježen 71 slučaj opasnih susreta putničkih aviona i dronova. Opasnom blizinom u vazduhoplovstvu smatra se približavanje aviona drugom vazduhoplovu na udaljenosti manjoj od 150 metara. Od početka ove godine već su zabilježena 64 slučaja približavanja dronova avionima u SAD-u, prošle godine su zrakoplovne vlasti zabilježile nešto manje od 200 slučajeva opasne blizine. Istovremeno, vazduhoplovne vlasti i dalje imaju lošu ideju o tome koliko mali dronovi mogu biti opasni za putničke avione. Neki stručnjaci su ranije pretpostavljali da sudar s dronom za putnički avion ne bi bio ništa opasniji od običnog udara ptica.
Prema specijaliziranoj publikaciji Aviation Week & Space Technology, od 1998. godine, 219 ljudi je umrlo širom svijeta zbog sudara u zraku između putničkih letova i ptica, a značajan dio njih je letio malim privatnim avionima. Međutim, svake godine avio kompanije širom svijeta potroše ukupno 625-650 miliona dolara za popravku štete na putničkim avionima uslijed udara ptica. Usput, općenito putnički brodovi smatraju se otpornim na direktne udare ptica. Prilikom razvoja i testiranja novih aviona čak se provode i posebne provjere - na avion se pucaju leševi raznih ptica (patke, guske, kokoši) kako bi se utvrdila njegova otpornost na takva oštećenja. Provjera motora da li se u njih bacaju ptice je općenito obavezna.
Sredinom marta prošle godine, istraživači sa američkog Univerziteta George Mason objavili su da je prijetnja dronova za avijaciju uvelike preuveličana. Proučavali su statistiku o napadima ptica od 1990. do 2014. godine, uključujući incidente koji su doveli do smrtnih slučajeva. Kao rezultat toga, naučnici su došli do zaključka da stvarna vjerovatnoća opasnog sudara drona i aviona nije tako velika: samo jedan slučaj u 187 miliona godina trebao bi završiti katastrofom velikih razmjera.
Kako bi pokušali utvrditi da li dronovi zaista predstavljaju prijetnju putničkim avionima, vazduhoplovne vlasti u Evropskoj uniji i Ujedinjenom Kraljevstvu naručile su dvije nezavisne studije 2016. Inženjeri koji provode ove studije snimaju različite dizajne dronova ili dijelove dronova na različite dijelove aviona kako bi proizveli stvarnu štetu koju bi putnički avion mogao pretrpjeti u sudaru. Paralelno se provodi matematičko modeliranje takvih sudara. Istraživanje se provodi u nekoliko faza, od kojih je prva već završena i rezultati se prezentuju kupcima. Očekuje se da će, nakon što posao bude u potpunosti završen, vazduhoplovne vlasti izraditi nova pravila za registraciju i rad dronova od strane privatnih lica.
Dron se zabio u vjetrobran putničkog aviona tokom testiranja u Velikoj Britaniji.
Danas u različite zemlje Ne postoje jedinstvena pravila za letenje dronova. Dakle, u Velikoj Britaniji ne postoji zahtjev za registracijom i licenciranjem dronova manje od 20 kilograma. Štaviše, ovi uređaji moraju letjeti unutar vidnog polja operatera. Privatnim dronovima sa kamerama nije dozvoljeno da lete u krugu od 50 metara od ljudi, zgrada ili automobila. U Italiji praktički ne postoje posebna pravila za dronove, osim jedne stvari - dronovi ne mogu letjeti oko velikih gomila ljudi. A u Irskoj, na primjer, svi dronovi koji teže više od jednog kilograma moraju biti registrirani u Uredu civilno vazduhoplovstvo zemlje. Inače, u Evropskoj uniji Irska je jedan od gorljivih pristalica pooštravanja pravila upotrebe dronova.
U međuvremenu, dok Evropa planira da zategne šrafove, u Sjedinjenim Državama, naprotiv, nameravaju da letove dronova učine slobodnijim. Tako je ranije ove godine američka Federalna uprava za avijaciju došla do zaključka da lagani potrošački kvadrokopteri ne predstavljaju veliku prijetnju avionima, iako su njihovi letovi u blizini aerodroma neprihvatljivi. U februaru su američke kompanije 3DR, Autodesk i Atkins već dobile dozvolu da kontrolišu letove dronova na najprometnijem aerodromu na svetu - Međunarodni aerodrom Hartsfield-Jackson Atlanta, koja godišnje preveze oko sto miliona putnika. Ovdje su kvadrokopteri korišćeni za kreiranje 3D mapa aerodroma visoka rezolucija. Izvodili su letove u direktnom vidokrugu operatera i pod kontrolom kontrolora letenja.
Rezultate studije prvi put je objavila u oktobru prošle godine radna grupa Evropske agencije za bezbednost u vazduhoplovstvu. Ovi istraživači su zaključili da amaterski dronovi ne predstavljaju ozbiljnu prijetnju putničkim avionima. Tokom svog rada, učesnici radne grupe su se fokusirali na proučavanje posledica vazdušnih sudara putničkih aviona i dronova do 25 kilograma. Za potrebe studije, dronovi su podijeljeni u četiri kategorije: velike (težine od 3,5 kilograma), srednje (do 1,5 kilograma), male (do 0,5 kilograma) i "bezopasne" (do 250 grama). Za svaku kategoriju stručnjaci su određivali stepen opasnosti, koji je ocjenjivan na skali od pet tačaka: 1-2 - visoka, 3-5 - niska. Uređaji koji su dobili četiri do pet bodova smatrani su sigurnima.
Da bi utvrdili stepen opasnosti, istraživači su koristili podatke o visinama leta aviona po kategorijama, uzeli u obzir verovatnoću njihovog pojavljivanja u istom vazdušnom prostoru kao i avioni, kao i rezultate kompjuterskih i testova u punom obimu sudara između dronova i avioni. Osim toga, za svako bespilotno vozilo procijenjen je pojedinačni stepen opasnosti koristeći četiri tačke: oštećenje trupa, opasnost po živote putnika, prijetnja životima posade, prijetnja narušavanjem reda letenja. Da bi pojednostavili procjenu, istraživači su izvršili proračune za avione koji lete brzinom od 340 čvorova (630 kilometara na sat) na visini od tri hiljade metara ili više i brzinom od 250 čvorova na nižoj visini.
Na osnovu rezultata svih proračuna, učesnici evropske radne grupe došli su do zaključka da mali dronovi na visini do tri hiljade metara praktički ne predstavljaju opasnost za putničke avione. Činjenica je da se takvi uređaji dižu na velike visine, gdje se mogu sudariti s avionom, izuzetno rijetko. Osim toga, imaju vrlo malu masu. Dronovi srednje veličine, prema mišljenju stručnjaka, ne predstavljaju ozbiljnu prijetnju avionima. Samo ako je uređaj težak 1,5 kilograma (ovo je masa večina amaterske bespilotne letelice) sudari se sa letelicom na visini većoj od tri hiljade metara, to bi moglo da ugrozi bezbednost leta. Veliki avioni su prepoznati kao opasni za putničke avione na svim visinama leta.
Na osnovu rezultata testova u punom obimu, pokazalo se da u slučaju sudara s dronovima najveća oštećenja mogu pretrpjeti vjetrobranska stakla aviona, nosni konusi, prednje ivice krila i motori. Općenito, šteta od dronova do 1,5 kilograma može se uporediti sa štetom od ptica, s kojima se avioni redovno sudaraju u zraku. Sada se evropski stručnjaci pripremaju za proširenu studiju. Ovoga puta će se proučavati šteta koju dronovi mogu nanijeti motorima putničkih aviona, te procijeniti vjerovatnoću da baterije uđu u tehnološke rupe.
Inače, raniji naučnici sa Univerziteta Virginia Tech radili su kompjuterske simulacije situacija u kojima razni dronovi padaju u motor aviona koji radi. Istraživači su došli do zaključka da uređaji teži od 3,6 kilograma predstavljaju ozbiljnu opasnost za motore. Jednom u motoru, oni će uništiti lopatice ventilatora i sami se srušiti. Tada će fragmenti lopatica ventilatora i drona pasti u vanjski zračni krug, odakle će biti izbačeni, kao i u unutrašnji krug - kompresor, komoru za sagorijevanje i područje turbine. Brzina krhotina unutar motora može doseći 1.150 kilometara na sat. Dakle, ako se dron težak 3,6 kilograma sudari prilikom polijetanja, motor će potpuno prestati raditi za manje od sekunde.
U međuvremenu, rezultati britanske studije sumirani su sredinom ove godine - u julu je kompanija koja je izvela posao, QinetiQ, podnijela izvještaj Nacionalnoj službi za kontrolu letenja Ujedinjenog Kraljevstva. Studija, koju je provela britanska kompanija, koristila je specijalno dizajnirani vazdušni top koji je ispaljivao bespilotne letelice i delove dronova unapred određenim brzinama u prednje strane povučenih aviona i helikoptera. Za gađanje su korišćeni kvadrokopteri težine 0,4, 1,2 i 4 kilograma, kao i dronovi tipa aviona težine do 3,5 kilograma. Stručnjaci su na osnovu rezultata snimanja došli do zaključka da su bilo kakve bespilotne letjelice opasan za lake letjelice i helikoptere koji nemaju poseban certifikat za zaštitu od udara ptica.
Putnički avioni otporni na ptice mogu pretrpjeti ozbiljna oštećenja od dronova kada lete brzinom krstarenja, koja se kreće od 700 do 890 kilometara na sat. Istraživači su ozbiljnom štetom smatrali uništenje vjetrobranskih stakala u sudaru sa teškim dijelovima dronova – metalnim dijelovima karoserije, kamere i baterije. Ovi dijelovi, probijajući se kroz vjetrobran, mogu uletjeti u kokpit, oštetiti kontrolne ploče i ozlijediti pilote. Uređaji težine od dva do četiri kilograma smatrani su opasnim za avione. Treba napomenuti da putnički avioni već razvijaju brzinu krstarenja velika visina(obično oko deset hiljada metara), na koje amaterski dronovi jednostavno nisu u stanju da se popnu.
Prema QinetiQ-u, bespilotne letjelice teške četiri kilograma mogu biti opasne za putničke avione pri malim brzinama leta, kao što je pri slijetanju. Istovremeno, težina oštećenja aviona u velikoj meri zavisi od dizajna drona. Tako se tokom testiranja pokazalo da bespilotne letelice sa kamerom postavljenom na kardan ispod karoserije imaju male šanse da probiju vetrobransko staklo putničkog aviona. Činjenica je da će u sudaru kamera na kardanu prvo udariti u staklo, a zatim u tijelo drona. U ovom slučaju, kamera i njen ovjes će igrati ulogu svojevrsnog amortizera, preuzimajući dio energije udara. Očekuje se da će britanske vazduhoplovne vlasti, koje se zalažu za oštro pooštravanje propisa o letovima dronova, naručiti dodatna istraživanja.
Neki komercijalno proizvedeni dronovi danas već imaju funkciju geofencinga. To znači da uređaj stalno ažurira bazu podataka zona zatvorenih za letove dronova. Dron jednostavno neće poletjeti u takvom području. Međutim, osim serijskih uređaja, postoje i domaći dronovi koji mogu letjeti vazdušni prostor aerodromi. A ima ih dosta. Generalno, do sada nije zabilježen niti jedan slučaj sudara aviona i drona, ali ovo je samo pitanje vremena. Čak i ako mali dronovi ne predstavljaju ozbiljnu prijetnju putničkim avionima, oni i dalje mogu imati negativan utjecaj na avijaciju, povećavajući ionako značajne troškove za kompanije za popravku aviona.
Vasily Sychev
Video je napravljen korištenjem Schlieren metode za proučavanje udarnih valova.
NASA je objavila video snimak trenažnog aviona T-38 Talon koji leti nadzvučnom brzinom na pozadini Sunca. Napravljen je schlieren metodom za proučavanje udarnih talasa nastalih na ivicama okvira aviona. Slike i video snimci udarnih valova potrebni su NASA-inim stručnjacima za istraživanje koje se provodi u sklopu projekta za razvoj "tihe" supersonic aircraft.
Schlieren metoda je jedan od glavnih načina proučavanja strujanja zraka prilikom projektovanja i testiranja novih aviona.
Ova metoda fotografije omogućava otkrivanje optičkih nehomogenosti u prozirnim lomnim medijima. Schlieren fotografija koristi posebne objektive sa ograničenim otvorom blende.
U takvim kamerama, direktni zraci prolaze kroz sočivo i koncentrišu se na reznu dijafragmu, koja se još naziva i Foucaultov nož. U ovom slučaju, reflektovana i raspršena svjetlost od strane objektiva nije fokusirana na nož i pada na matricu kamere. Zahvaljujući tome, oslabljena svjetlost raspršena i reflektirana lomovima u zraku ne gubi se u direktnim zracima.
Udarni talasi su jasno vidljivi na objavljenom videu. Predstavljaju područja u kojima pritisak i temperatura okoline doživljavaju oštar i snažan skok. Udarne talase posmatrač na tlu percipira kao eksploziju ili kao veoma glasan prasak, u zavisnosti od udaljenosti od nadzvučnog objekta.
Zvuk eksplozije iz udarnih valova naziva se zvučni bum, i to je jedna od glavnih prepreka u razvoju nadzvučnog putničko vazduhoplovstvo. Trenutno, propisi o vazduhoplovstvu zabranjuju nadzvučne letove aviona iznad naseljenih kopnenih područja.
Vazduhoplovne vlasti mogu dozvoliti nadzvučne letove iznad naseljenog zemljišta ako nivo buke putničkog aviona ne prelazi 75 decibela. Učiniti postojanje građanskim supersonic aviation Moguće je da programeri danas traže različite tehničke načine da nove letelice učine „tišim“.
Kada leti nadzvučnim brzinama, avion proizvodi mnogo udarnih valova. Obično se javljaju na vrhu nosnog konusa, na prednjoj i zadnjoj ivici krila, na prednjim ivicama repa, u oblastima kovitlaca i na ivicama usisnika za vazduh.
Jedan od načina da se smanji nivo buke je promena aerodinamičkog dizajna aviona.
Konkretno, vjeruje se da će redizajn nekih elemenata okvira aviona omogućiti izbjegavanje oštrih skokova tlaka na prednjoj strani udarnog vala i oštrih padova tlaka u stražnjem dijelu uz naknadnu normalizaciju.
Udarni val s oštrim skokovima naziva se N-val, jer na grafikonu podsjeća na ovo posebno slovo latinice. Upravo ti udarni talasi se doživljavaju kao eksplozija. Novi aerodinamički dizajn aviona će morati da generiše S-talase sa padom pritiska koji je glatki i nije toliko značajan kao kod N-talasa. Očekuje se da će S-talasi biti percipirani kao mekana pulsacija.
Američka kompanija Lockheed Martin razvija demonstrator tehnologije za "tihu" nadzvučnu letjelicu u sklopu QueSST projekta. Radovi se izvode po nalogu NASA-e. U junu ove godine završen je idejni projekat aviona.
Planirano je da prvi let demonstracije bude održan 2021. godine. "Tiha" supersonična letelica će biti jednomotorna. Njegova dužina će biti 28,7 metara. Dobit će jedrilicu, čiji trup i krilo podsjećaju na obrnuti avion. QueSST će imati konvencionalno vertikalno peraje i horizontalna kormila za manevrisanje pri malim brzinama.
Na vrhu peraje bit će ugrađen mali rep u obliku slova T, koji će "razbijati" udarne valove iz nosa i krošnje. Nos aviona će biti značajno produžen kako bi se smanjio otpor i smanjio broj promjena u okviru aviona gdje se mogu formirati udarni valovi tokom nadzvučnog leta.
QueSST tehnologija podrazumijeva razvoj takve aerodinamične strukture aviona, na čijim rubovima bi se formirao najmanji mogući broj udarnih valova. Istovremeno, oni talasi koji će se još formirati trebali bi biti mnogo manje intenzivni.
Prošao zvučnu barijeru :-)...
Prije nego počnemo razgovarati o temi, hajde da razjasnimo pitanje tačnosti pojmova (što mi se sviđa :-)). Danas su u prilično širokoj upotrebi dva termina: zvučna barijera I supersonic barijera. Zvuče slično, ali još uvijek nisu isto. Međutim, nema smisla biti posebno strog: u suštini, to su jedna te ista stvar. Definiciju zvučne barijere najčešće koriste ljudi koji su upućeniji i bliži avijaciji. A druga definicija su obično svi ostali.
Mislim da je sa stanovišta fizike (i ruskog jezika :-)) ispravnije reći zvučna barijera. Ovdje postoji jednostavna logika. Na kraju krajeva, postoji koncept brzine zvuka, ali, strogo govoreći, ne postoji fiksni koncept nadzvučne brzine. Gledajući malo unapred, reći ću da kada letelica leti nadzvučnom brzinom, on je već prošao ovu barijeru, a kada je prođe (savlada) onda pređe određenu graničnu vrednost brzine jednaku brzini zvuka (a ne supersonic).
Nešto slično tome:-). Štaviše, prvi koncept se koristi mnogo rjeđe od drugog. To je očigledno zato što riječ nadzvučni zvuči egzotičnije i privlačnije. A u nadzvučnom letu egzotika je svakako prisutna i, naravno, privlači mnoge. Međutim, nisu svi ljudi koji uživaju u riječima “ supersonic barijera“Oni zapravo razumiju šta je to. U to sam se već više puta uvjerio gledajući forume, čitajući članke, čak i gledajući TV.
Ovo pitanje je zapravo prilično složeno sa stanovišta fizike. Ali, naravno, nećemo se zamarati složenošću. Pokušat ćemo, kao i obično, razjasniti situaciju koristeći princip "objašnjenja aerodinamike na prstima" :-).
Dakle, do barijere (zvuk :-))!... Avion u letu, djelujući na tako elastični medij kao što je zrak, postaje moćan izvor zvučnih valova. Mislim da svi znaju šta su zvučni talasi u vazduhu :-).
Zvučni talasi (kamoton).
Ovo je izmjena područja kompresije i razrjeđivanja, koja se šire u različitim smjerovima od izvora zvuka. Nešto kao krugovi na vodi, koji su također valovi (samo ne zvučni :-)). Upravo ta područja, djelujući na bubnu opnu uha, omogućavaju nam da čujemo sve zvukove ovog svijeta, od ljudskog šapata do urlanja mlaznih motora.
Primjer zvučnih valova.
Tačke širenja zvučnih talasa mogu biti različite komponente aviona. Na primjer, motor (njegov zvuk je svima poznat :-)), ili dijelovi karoserije (npr. luk), koji, sabijajući zrak ispred sebe dok se kreću, stvaraju određenu vrstu tlačnog (kompresijskog) vala koji trči naprijed.
Svi ovi zvučni talasi se šire u vazduhu brzinom zvuka koja nam je već poznata. Odnosno, ako je avion podzvučan, pa čak i leti malom brzinom, onda se čini da bježe od njega. Kao rezultat toga, kada se takva letjelica približi, prvo čujemo njen zvuk, a onda ona sama proleti.
Rezervisaću, međutim, da je to tačno ako avion ne leti veoma visoko. Uostalom, brzina zvuka nije brzina svjetlosti :-). Njegova veličina nije tako velika i zvučnim talasima treba vremena da dođu do slušaoca. Stoga se redoslijed pojavljivanja zvuka za slušaoca i avion, ako leti na velikoj visini, može promijeniti.
A kako zvuk nije tako brz, onda s povećanjem vlastite brzine avion počinje sustizati valove koje emituje. Odnosno, da je nepomičan, tada bi se valovi odvojili od njega u obliku koncentrični krugovi poput talasa na vodi uzrokovanih bačenim kamenom. A pošto se avion kreće, u sektoru ovih krugova koji odgovara smjeru leta, granice valova (njihove fronte) počinju se približavati jedna drugoj.
Podzvučno kretanje tela.
Shodno tome, jaz između aviona (njenog nosa) i prednjeg dijela prvog (glavnog) vala (odnosno, to je područje u kojem dolazi do postepenog, do određene mjere, kočenja free stream pri susretu sa nosom aviona (krilo, rep) i, kao rezultat, povećanje pritiska i temperature) počinje da se skuplja i što je brže to je veća brzina leta.
Dođe trenutak kada ovaj jaz praktički nestane (ili postane minimalan), pretvarajući se u posebnu vrstu područja tzv udarni talas. To se dešava kada brzina leta dostigne brzinu zvuka, odnosno, avion se kreće istom brzinom kao i talasi koje emituje. Mahov broj je jednak jedinici (M=1).
Zvučno kretanje tijela (M=1).
Šok šok, je vrlo usko područje medija (oko 10-4 mm), pri prolasku kroz koje više ne dolazi do postepene, već nagle (skok) promjene parametara ovog medija - brzina, pritisak, temperatura, gustina. U našem slučaju brzina pada, pritisak, temperatura i gustina se povećavaju. Otuda i naziv - udarni talas.
Pomalo pojednostavljeno, rekao bih ovo o svemu ovome. Nemoguće je naglo usporiti nadzvučni tok, ali to mora učiniti, jer više ne postoji mogućnost postepenog kočenja do brzine strujanja ispred samog nosa aviona, kao pri umjerenim podzvučnim brzinama. Čini se da nailazi na podzvučni dio ispred nosa aviona (ili vrha krila) i ruši se u uzak skok, prenoseći na njega veliku energiju kretanja koju posjeduje.
Usput, možemo reći i obrnuto: avion dio svoje energije prenosi na formiranje udarnih valova kako bi usporio nadzvučni tok.
Nadzvučno kretanje tijela.
Postoji još jedan naziv za udarni talas. Kretanje sa letelicom u svemiru, u suštini predstavlja front nagle promene gore navedenih parametara sredine (odnosno strujanja vazduha). A ovo je suština udarnog talasa.
Šok šok i udarni val, općenito, su ekvivalentne definicije, ali u aerodinamici se prva više koristi.
Udarni val (ili udarni val) može biti praktički okomit na smjer leta, u kom slučaju poprimaju približno oblik kružnice u prostoru i nazivaju se prave linije. Ovo se obično dešava u modovima blizu M=1.
Načini kretanja tijela. ! - podzvučni, 2 - M=1, nadzvučni, 4 - udarni talas (udarni talas).
Kod brojeva M > 1, oni se već nalaze pod uglom u odnosu na smjer leta. Odnosno, avion već prevazilazi sopstveni zvuk. U ovom slučaju se nazivaju kosi i u svemiru poprimaju oblik stošca, koji se, inače, zove Mahov konus, nazvan po naučniku koji je proučavao nadzvučne tokove (spomenuo ga je u jednom od njih).
Mahov konus.
Oblik ovog stošca (njegova „vitkost“, da tako kažem) zavisi upravo od broja M i povezan je s njim relacijom: M = 1/sin α, gde je α ugao između ose stošca i njegove generatrix. A konusna površina dodiruje frontove svih zvučnih talasa, čiji je izvor bio avion, a koje je „prestizao“, dostižući nadzvučnu brzinu.
Osim toga udarni talasi takođe može biti pripojen, kada su uz površinu tijela koje se kreće nadzvučnom brzinom, ili se udaljavaju, ako nisu u kontaktu s tijelom.
Vrste udarnih talasa tokom nadzvučnog strujanja oko tela različitih oblika.
Obično udarci postaju pričvršćeni ako nadzvučni tok teče oko bilo koje šiljate površine. Za avion, na primjer, to može biti šiljasti nos, usis zraka pod visokim pritiskom ili oštra ivica usisnika zraka. U isto vrijeme kažu "skok sjedi", na primjer, na nosu.
I odvojeni udar može nastati kada teče oko zaobljenih površina, na primjer, prednje zaobljene ivice debelog aeroprofila krila.
Različite komponente tijela aviona stvaraju prilično složen sistem udarnih valova u letu. Međutim, najintenzivnija od njih su dva. Jedna je glava na pramcu, a druga je repna na repnim elementima. Na određenoj udaljenosti od aviona, srednji udari ili sustižu glavu i spajaju se s njom, ili ih sustiže repni.
Udarni udari na modelu aviona tokom pročišćavanja u aerotunelu (M=2).
Kao rezultat toga, ostaju dva skoka, koja zemaljski posmatrač općenito doživljava kao jedan zbog male veličine aviona u odnosu na visinu leta i, shodno tome, kratkog vremenskog perioda između njih.
Intenzitet (drugim riječima, energija) udarnog vala (udarnog vala) zavisi od različitih parametara (brzine aviona, njegovih konstrukcijskih karakteristika, uslova okoline, itd.) i određen je padom pritiska na njegovoj prednjoj strani.
Udaljavajući se od vrha Mahovog konusa, odnosno od aviona, kao izvor smetnji, udarni val slabi, postepeno se pretvara u običan zvučni val i na kraju potpuno nestaje.
I na kom stepenu će to imati udarni talas(ili udarni val) koji dopire do tla ovisi o efektu koji tamo može proizvesti. Nije tajna da je dobro poznati Concorde nadzvučno letio samo preko Atlantika, a vojni nadzvučni avioni postižu nadzvučnu brzinu na velikim visinama ili u područjima gdje ih nema naselja(barem se čini da bi to trebali učiniti :-)).
Ova ograničenja su vrlo opravdana. Za mene je, na primjer, sama definicija udarnog vala povezana s eksplozijom. A stvari koje dovoljno intenzivan kompresijski šok može učiniti mogu mu odgovarati. Barem staklo sa prozora može lako da izleti. O tome ima dovoljno dokaza (posebno u istoriji Sovjetska avijacija, kada je bio dosta brojan i letovi intenzivni). Ali možete učiniti i gore stvari. Samo morate letjeti niže :-)…
Međutim, uglavnom ono što ostane od udarnih talasa kada stignu do tla više nije opasno. Samo vanjski posmatrač na zemlji može čuti zvuk sličan urlanju ili eksploziji. Upravo s tom činjenicom je povezana jedna uobičajena i prilično uporna zabluda.
Ljudi koji nisu previše iskusni u avijaciji, čujući takav zvuk, kažu da je avion savladao zvučna barijera (supersonic barijera). Zapravo to nije istina. Ova izjava nema nikakve veze sa realnošću iz najmanje dva razloga.
Udarni talas (udarni talas).
Prvo, ako osoba na zemlji čuje glasno urlanje visoko na nebu, onda to samo znači (ponavljam :-)) da su mu doprle uši front udarnog talasa(ili udarni talas) iz aviona koji negdje leti. Ovaj avion već leti nadzvučnom brzinom, a nije se tek tako prebacio na nju.
A ako bi se ta ista osoba odjednom našla nekoliko kilometara ispred aviona, onda bi opet čula isti zvuk iz istog aviona, jer bi bila izložena istom udarnom talasu koji se kreće sa avionom.
Kreće se nadzvučnom brzinom i stoga se nečujno približava. A nakon što je imao svoj ne uvijek prijatan učinak na bubne opne (dobro je, kad samo na njima :-)) i sigurno prođe, čuje se huk upaljenih motora.
Približni dijagram leta aviona pri različitim vrijednostima Machovog broja na primjeru lovca Saab 35 "Draken". Jezik je, nažalost, njemački, ali shema je općenito jasna.
Štoviše, sam prijelaz na supersonični zvuk nije praćen nikakvim jednokratnim "bumovima", pucketanjem, eksplozijama itd. Na modernoj nadzvučnoj letjelici pilot najčešće saznaje o takvom prijelazu samo iz očitavanja instrumenta. U ovom slučaju, međutim, dolazi do određenog procesa, ali ako se poštuju određena pravila pilotiranja, on je za njega praktično nevidljiv.
Ali to nije sve :-). Reći ću više. u vidu neke opipljive, teške, teško prohodne prepreke na koju se oslanja avion i koju treba "probiti" (čuo sam takve sudove :-)) ne postoji.
Strogo govoreći, barijera uopšte ne postoji. Nekada davno, u zoru razvoja velikih brzina u avijaciji, ovaj koncept se formirao prije kao psihološko uvjerenje o teškoći prelaska na nadzvučnu brzinu i letenja njome. Bilo je čak i izjava da je to generalno nemoguće, pogotovo što su preduslovi za takva uvjerenja i izjave bili sasvim specifični.
Ipak, pre svega...
U aerodinamici postoji još jedan pojam koji prilično precizno opisuje proces interakcije sa strujom zraka tijela koje se kreće u tom strujanju i teži nadzvučnom. Ovo talasna kriza. On je taj koji radi neke loše stvari koje se tradicionalno povezuju s konceptom zvučna barijera.
Pa nešto o krizi :-). Svaki avion se sastoji od delova, oko kojih strujanje vazduha tokom leta možda nije isto. Uzmimo, na primjer, krilo, odnosno običan klasik podzvučni profil.
Iz osnovnog znanja o tome kako nastaje podizanje, dobro znamo da je brzina strujanja u susjednom sloju gornje zakrivljene površine profila različita. Tamo gdje je profil konveksniji, veći je od ukupne brzine protoka, a kada je profil spljošten, opada.
Kada se krilo kreće u struji brzinama bliskim brzini zvuka, može doći trenutak kada u tako konveksnom području, na primjer, brzina sloja zraka, koja je već veća od ukupne brzine strujanja, postane zvučni, pa čak i supersonični.
Lokalni udarni talas koji se javlja na transonici tokom talasne krize.
Dalje duž profila, ova brzina se smanjuje i u nekom trenutku ponovo postaje podzvučna. Ali, kao što smo već rekli, nadzvučni tok se ne može brzo usporiti, pa nastanak udarni talas.
Takvi udari se pojavljuju na različitim područjima aerodinamičnih površina i u početku su prilično slabi, ali njihov broj može biti velik, a s povećanjem ukupne brzine strujanja, nadzvučne zone se povećavaju, udari "jačaju" i prelaze na zadnja ivica profila. Kasnije se isti udarni valovi pojavljuju na donjoj površini profila.
Potpuni nadzvučni tok oko profila krila.
Šta sve ovo znači? Evo šta. Prvo– ovo je značajno povećanje aerodinamičkog otpora u transzvučnom opsegu brzine (oko M=1, više ili manje). Ovaj otpor raste zbog naglog povećanja jedne od njegovih komponenti - talasni otpor. Ista stvar koju ranije nismo uzeli u obzir kada smo razmatrali letove pri podzvučnim brzinama.
Da bi se formirali brojni udarni talasi (ili udarni talasi) tokom usporavanja nadzvučnog toka, kao što sam rekao gore, energija se gubi, a uzima se iz kinetičke energije kretanja aviona. Odnosno, avion jednostavno usporava (i to vrlo primjetno!). To je ono što je talasni otpor.
Štoviše, udarni valovi, zbog naglog usporavanja strujanja u njima, doprinose odvajanju graničnog sloja iza sebe i njegovoj transformaciji iz laminarnog u turbulentan. Ovo dodatno povećava aerodinamički otpor.
Oticanje profila na različitim Mahovim brojevima Udarni udari, lokalne nadzvučne zone, turbulentne zone.
Sekunda. Usled pojave lokalnih nadzvučnih zona na profilu krila i njihovog daljeg pomeranja u repni deo profila sa povećanjem brzine strujanja, a samim tim i promenom obrasca raspodele pritiska na profilu, tačka primene aerodinamičkih sila (centar pritiska) se takođe pomera na zadnju ivicu. Kao rezultat, pojavljuje se moment ronjenja u odnosu na centar mase aviona, što uzrokuje spuštanje nosa.
Šta sve ovo rezultira... Zbog prilično naglog povećanja aerodinamičkog otpora, avionu je potrebna primjetna rezerva snage motora savladati transzvučnu zonu i dostići, da tako kažem, pravi nadzvučni zvuk.
Oštar porast aerodinamičkog otpora u transonici (talasna kriza) zbog povećanja otpora valova. Sd - koeficijent otpora.
Dalje. Zbog pojave momenta ronjenja nastaju poteškoće u kontroli terena. Osim toga, zbog poremećaja i neujednačenosti procesa povezanih s pojavom lokalnih nadzvučnih zona s udarnim valovima, kontrola postaje teška. Na primjer, u rolni, zbog različitih procesa na lijevoj i desnoj ravni.
Štaviše, dolazi do pojave vibracija, često prilično jakih zbog lokalne turbulencije.
Općenito, kompletan skup užitaka, što se zove talasna kriza. Ali, istina je da se sve odvijaju (imali, betonski :-)) kada se koriste tipični podzvučni avioni (sa debelim ravnim profilom krila) kako bi se postigle nadzvučne brzine.
U početku, kada još nije bilo dovoljno znanja, a procesi dostizanja nadzvučnog nisu bili sveobuhvatno proučavani, upravo se ovaj skup smatrao gotovo fatalno nepremostivim i nazvan je zvučna barijera(ili supersonic barijera, ako želiš:-)).
Bilo je mnogo tragičnih incidenata prilikom pokušaja savladavanja brzine zvuka na konvencionalnim klipnim avionima. Snažne vibracije ponekad su dovele do oštećenja konstrukcije. Avioni nisu imali dovoljno snage za potrebno ubrzanje. U horizontalnom letu to je bilo nemoguće zbog efekta, koji ima istu prirodu kao talasna kriza.
Stoga je za ubrzanje korišten zaron. Ali moglo je biti fatalno. Trenutak ronjenja koji se pojavio tokom talasne krize učinio je zaron odugovlačen, a ponekad nije bilo izlaza iz njega. Uostalom, da bi se povratila kontrola i eliminirala kriza valova, bilo je potrebno smanjiti brzinu. Ali to učiniti u ronjenju je izuzetno teško (ako ne i nemoguće).
Povlačenje u zaron iz horizontalnog leta smatra se jednim od glavnih razloga katastrofe u SSSR-u 27. maja 1943. poznatog eksperimentalnog lovca BI-1 sa tečnim raketnim motorom. Provedena su ispitivanja maksimalne brzine leta, a prema procjenama konstruktora postignuta je brzina bila veća od 800 km/h. Nakon čega je došlo do kašnjenja u zaronu od kojeg se avion nije oporavio.
Eksperimentalni lovac BI-1.
U naše vreme talasna kriza je već prilično dobro proučen i prevaziđen zvučna barijera(ako je potrebno :-)) nije teško. Na avionima koji su dizajnirani da lete prilično velikim brzinama primjenjuju se određena dizajnerska rješenja i ograničenja kako bi se olakšao njihov let.
Kao što je poznato, talasna kriza počinje na M brojevima blizu jedan. Stoga gotovo svi podzvučni mlazni avioni (posebno putnički) imaju let ograničenje broja M. Obično je u području od 0,8-0,9M. Pilotu je naloženo da to prati. Osim toga, na mnogim avionima, kada se dostigne granični nivo, nakon čega se mora smanjiti brzina leta.
Gotovo svi avioni koji lete brzinom od najmanje 800 km/h i više imaju swept wing(barem uz prednju ivicu :-)). Omogućava vam da odgodite početak ofanzive talasna kriza do brzina koje odgovaraju M=0,85-0,95.
Swept wing. Osnovna radnja.
Razlog ovog efekta može se objasniti prilično jednostavno. Na ravnom krilu, strujanje zraka brzinom V približava se gotovo pod pravim uglom, a na zamašenom krilu (ugao zamaha χ) pod određenim uglom klizanja β. Brzina V može se vektorski razložiti na dva toka: Vτ i Vn.
Protok Vτ ne utiče na raspodjelu pritiska na krilu, ali ima protok Vn, što precizno određuje nosivost krila. I očito je manji po veličini ukupnog protoka V. Stoga, na zamašenom krilu, početak krize talasa i porast talasni otpor javlja se znatno kasnije nego na ravnom krilu pri istoj brzini slobodnog toka.
Eksperimentalni lovac E-2A (prethodnik MIG-21). Tipično zamašeno krilo.
Jedna od modifikacija zamašenog krila bilo je krilo sa superkritični profil(spomenuo ga). Takođe omogućava da se početak talasne krize prebaci na veće brzine, a osim toga, omogućava povećanje efikasnosti, što je važno za putničke avione.
SuperJet 100. Zakretno krilo sa superkritičnim profilom.
Ako je avion predviđen za prolaz zvučna barijera(prolazi i talasna kriza također :-)) i nadzvučni let, obično se uvijek u određenim stvarima razlikuje karakteristike dizajna. Konkretno, obično ima tanak profil krila i perje sa oštrim ivicama(uključujući dijamantski ili trokutasti oblik) i određeni oblik krila u planu (na primjer, trokutasti ili trapezni sa preljevom itd.).
Supersonični MIG-21. Pratilac E-2A. Tipično delta krilo.
MIG-25. Primjer tipičnog aviona dizajniranog za nadzvučni let. Tanki profili krila i repa, oštrih ivica. Trapezoidno krilo. profil
Prolazeći poslovično zvučna barijera, odnosno takvi avioni prelaze na nadzvučnu brzinu na rad motora sa naknadnim sagorevanjem zbog povećanja aerodinamičkog otpora i, naravno, u cilju brzog prolaska kroz zonu talasna kriza. A sam trenutak ove tranzicije najčešće ni na koji način (ponavljam :-)) ne osjeti ni pilot (možda doživi samo smanjenje nivoa zvučnog pritiska u kokpitu), ni vanjski posmatrač, ako , naravno, mogao je to posmatrati :-).
Međutim, ovdje je vrijedno spomenuti još jednu zabludu vezanu za vanjske posmatrače. Sigurno su mnogi vidjeli fotografije ove vrste, ispod kojih stoji da je ovo trenutak kada avion savladava zvučna barijera, da tako kažem, vizuelno.
Prandtl-Gloert efekat. Ne uključuje probijanje zvučne barijere.
Prvo, već znamo da ne postoji zvučna barijera kao takva, a sam prelazak na supersonic nije praćen ničim izvanrednim (uključujući prasak ili eksploziju).
Drugo. Ono što smo vidjeli na fotografiji je tzv Prandtl-Gloert efekat. Već sam pisao o njemu. To ni na koji način nije direktno povezano sa prelaskom na supersonični. Samo što pri velikim brzinama (podzvučnim, usput :-)) avion, pomičući određenu masu zraka ispred sebe, stvara određenu količinu zraka iza sebe region razrjeđivanja. Odmah nakon leta, ovo područje počinje da se puni zrakom iz obližnjeg prirodnog prostora. povećanje volumena i oštar pad temperature.
Ako vlažnost vazduha dovoljno i temperatura padne ispod tačke rose okolnog vazduha kondenzacija vlage od vodene pare u obliku magle, koju vidimo. Čim se uslovi vrate na prvobitni nivo, ova magla odmah nestaje. Cijeli ovaj proces je prilično kratkog vijeka.
Ovaj proces pri velikim transzvučnim brzinama može biti olakšan lokalnim udarni talasi Ja, ponekad pomažem da se formira nešto poput nježnog konusa oko aviona.
Velike brzine favorizuju ovu pojavu, međutim, ako je vlažnost vazduha dovoljna, može (i dešava se) pri prilično malim brzinama. Na primjer, iznad površine rezervoara. Većina, inače, prelepe fotografije ove prirode napravljene su na nosaču aviona, odnosno u prilično vlažnom vazduhu.
Ovako to radi. Snimak je, naravno, kul, spektakl je spektakularan :-), ali to nikako nije kako se to najčešće zove. nema nikakve veze s tim (i supersonic barijera Isto :-)). I ovo je dobro, mislim, inače posmatrači koji snime ovu vrstu fotografija i videa možda neće biti zadovoljni. Šok talas, znaš li:-)…
U zaključku, postoji jedan video (ja sam ga već koristio), čiji autori pokazuju efekat udarnog talasa iz aviona koji leti na maloj visini superzvučnom brzinom. Ima tu, naravno, određenog preterivanja :-), ali generalni princip je jasan. I opet impresivno :-)…
To je sve za danas. Hvala što ste pročitali članak do kraja :-). Do sljedećeg puta...
Fotografije se mogu kliknuti.
Ilustracija copyright Airbus Naslov slike Primjer kako bi u budućnosti mogao izgledati agregat Airbus aviona. Umjesto uobičajenog "kostura" okvira, struna i špalira - lagana mreža složenog oblika
Da li je moguće da se sam koncept leta potpuno promeni? Moguće je da će tako biti i u budućnosti. Zahvaljujući novim materijalima i tehnologijama, mogu se pojaviti putnički dronovi, a na nebo će se vratiti i supersonični avioni. Ruski servis BBC analizirao je informacije o najnovijim projektima Erbasa, Ubera, Tojote i drugih kompanija kako bi utvrdio u kom pravcu će se avijacija razvijati u budućnosti.
- Jeste li spremni za letenje bespilotne letjelice?
- U Singapuru je počelo testiranje taksija bez vozača
- Da li biste leteli bespilotnim avionom?
Gradsko nebo
Danas, prilično veliki sloj atmosfere do kilometar visine ostaje relativno slobodan iznad gradova. Ovaj prostor koristi specijalna avijacija, helikopteri, kao i individualni privatni ili korporativni avioni.
Ali u ovom sloju nova vrsta se već počinje razvijati vazdušni transport. Ima mnogo naziva - urbana ili lična avijacija, vazdušni transportni sistem budućnosti, sky taxi, itd. Ali njenu suštinu su početkom 19. veka formulisali umetnici futuristi: svako će imati priliku da koristi mali avion za letenje na kratke udaljenosti.
Ilustracija copyright Hulton Archive Naslov slike Ovako je umjetnik zamišljao budućnost 1820. godine. Na takvim slikama i tada je bio prisutan pojedinačni avion- Na kojim projektima rade dizajneri aviona širom svijeta?
Inženjeri nikada nisu odustali od ovog sna. Ali do sada, nedostatak izdržljivih i laganih materijala i nesavršena elektronika, bez kojih se mnogi mali uređaji ne mogu pokrenuti, bili su sputani. Pojavom laganih karbonskih vlakana visoke čvrstoće i razvojem prijenosnih računara sve se promijenilo.
Sadašnja faza stvaranja gradskog avio-mobilnog transporta pomalo podsjeća na 1910-te godine, na sam početak istorije izgradnje aviona. Tada dizajneri nisu odmah pronašli optimalan oblik aviona i hrabro su eksperimentirali, stvarajući bizarne dizajne.
Sada nam zajednički zadatak - da napravimo avion za urbano okruženje - takođe omogućava da napravimo širok spektar uređaja.
Korporacija Airbus, na primjer, razvija tri velika projekta odjednom - jednosjed Vahana s posadom, koji će, prema planovima korporacije, moći letjeti sljedeće godine, a do 2021. će biti spreman za komercijalne letove. Dva druga projekta: CityAirbus, bespilotni kvadrokopter taksi za nekoliko ljudi i Pop.Up, koji korporacija razvija zajedno sa Italdesign-om. Ovo je bespilotni modul sa jednim sjedištem koji se može koristiti na šasiji s kotačima za putovanja po gradu, kao i okačen na kvadrokopter za letove.
Airbus Pop.Up i CityAirbus koriste princip kvadrokoptera, a Vahana je tiltrotor (tj. uređaj koji polijeće poput helikoptera, a zatim okreće motore i zatim se kreće kao avion).
Dizajn kvadrokoptera i tiltrotora sada je glavni za putničke dronove. Kvadrokopteri su mnogo stabilniji tokom leta. A titrotori vam omogućavaju da postignete veće brzine. Ali obje sheme vam omogućavaju da poletite i sletite okomito. Ovo je ključni uslov za gradsko vazduhoplovstvo, pošto konvencionalni avioni zahtevaju pistu. To znači da će biti potrebna izgradnja dodatne infrastrukture za grad.
Drugi značajni projekti uključuju Volocopter njemačke kompanije eVolo, koji je multikopter sa 18 propelera. Ovo je do sada najuspješniji avio-taksi projekat već je počeo u Dubaiju u jesen 2017. godine. U junu, kompanija za upravljanje transportom iz Dubaija o tome razgovara sa eVolom.
Ilustracija copyright Lilium Naslov slike Lilium pokreće 36 električnih turbina postavljenih u nizu na avionima iu dva bloka na prednjoj strani uređajaJoš jedan projekat iz Njemačke - Lilium - zanimljiv je zbog svog neobičnog rasporeda. Riječ je o električnom nagibnom motoru sa 36 malih turbina postavljenih u dva bloka duž krila, te sa još dva bloka u prednjem dijelu uređaja. Kompanija je već započela probne letove u bespilotnom režimu.
Japanski proizvođač automobila Toyota ulaže u projekat Cartivator.
I online taksi služba Uber također razvija svoj vlastiti sistem bez posade, u ovom projektu blisko sarađuje s NASA-om na razvoju tehnologija i softver usluge u gradovima sa velikom gustinom naseljenosti.
Ilustracija copyright Ethan Miller/Getty Images Naslov slike Putnički dron EHang 184, kreiran od strane kineske kompanije Beijing Yi-Hang Creation Science & Technology Co., Ltd. u 2016Mnogo je stručnjaka za vazduhoplovstvo koji su pristalice urbanog razvoja bez posade prevoz putnika i skeptici.
Među potonjima je i glavni urednik Avia.ru Roman Gusarov. Glavni problem, po njegovom mišljenju, je mala snaga elektromotora i baterija. A efikasni putnički dronovi teško da će se pojaviti u doglednoj budućnosti, uprkos činjenici da se u njihov razvoj ulaže mnogo novca.
„Tehnologije su i dalje prilično sirove i sistemi stvoreni pomoću njih podložni su tehničkim kvarovima“, rekao je Denis Fedutinov, glavni urednik portala uav.ru, u intervjuu za BBC.
Prema njegovim riječima, ovakvi projekti mogu jednostavno biti lijep reklamni trik i prilika da se pokaže da se kompanija bavi vrhunskim istraživanjima. On također ne isključuje da se, u pozadini entuzijastičnih publikacija u štampi, mogu pojaviti mnogi startupi koji, nakon što su pronašli novac investitora, neće moći stvoriti leteći putnički dron.
Izvršni direktor Infomost Consultinga (kompanije koja se bavi konsaltingom u oblasti transporta) Boris Rybak smatra da je do sada najveći problem u ovoj oblasti strah. Ljudi će se dugo bojati povjeriti svoje živote u avion bez pilota.
“Kada su se pojavila prva samohodna benzinska kola, jahali su pored konja sa dimom, dimom i rikom, a ljudi su pobjegli, ali to je normalno, tada je bilo strašno, a strašno je i sada”, rekao je Rybak.
Između kućeamii pticeami
Trenutno, NASA i Federalna uprava za avijaciju SAD-a rade na programu upravljanja saobraćajem (UTM) sistema bespilotnih letjelica (UAS). U okviru ovog programa Uber sarađuje sa NASA-om i FAA-om.
Razvoj tehnologija u ovoj oblasti daleko je ispred razvoja pravila za njihovo regulisanje. Američki program počeo je da se razvija 2015. godine, ali u " mapa puta“Njegov razvoj još nije označio ni rok za kreiranje pravila za letove u gusto naseljenim urbanim područjima.
Ilustracija copyright Italdesign Naslov slike Putnička kapsula Pop.Up može se koristiti na šasiji s kotačima ili pričvršćena na kvadrokopterOvo se odnosi na letove dronom za dostavu pošte i snimanje video zapisa vijesti. Ali program ama baš ništa ne govori o prevozu putnika.
Sudeći prema podacima iz prezentacija koje je proučavao Ruski servis BBC, ubuduće će letovi putničkih dronova u gradovima biti regulisani formiranjem ruta u vazdušnim koridorima. Isti princip važi iu modernom civilnom vazduhoplovstvu. U tom slučaju, dronovi će aktivno komunicirati jedni s drugima i nadgledati zračni prostor oko sebe kako bi izbjegli sudare s drugim dronovima i drugim objektima u zraku (na primjer, pticama).
Međutim, kako smatra Boris Rybak, mnogo efikasniji bi bio sistem izgrađen na principu slobodnog leta, gdje bi rute gradili kompjuteri uzimajući u obzir lokaciju svih aviona u zraku.
- Britanija počinje testiranje kamiona bez vozača
- Pokreti kengura zbunjuju samovozeće automobile
Hoće li Rusija ostati po strani?
U Rusiji vlasti takođe pokušavaju da preduzmu oprezne korake kako bi regulisale letove dronova u urbanim sredinama. Dakle, Rostelecom je već duže vrijeme zainteresiran za dronove. Radi se o izvođaču radova za kompaniju Ruski svemirski sistemi, koja je u novembru 2015. pobijedila na konkursu Roskosmosa za 723 miliona rubalja (12,3 miliona dolara) za stvaranje infrastrukture Federalnog mrežnog operatera.
Ilustracija copyright Tom Cooper/Getty Images Naslov slike Još jedan supersonični poslovni mlaznjak - XB-1 američke kompanije Boom TechnologyOva infrastruktura će morati da obezbedi nadzor transporta i bespilotnih vozila (uključujući avione), kopnenog i vodenog transporta sa posadom i bespilotnog transporta, željeznicom, objasnio je predstavnik Rostelekoma. Operater kreira prototip infrastrukture koja će kontrolisati kretanje vozila, prvenstveno dronova, i spreman je da potroši oko 100 miliona rubalja (1,7 miliona dolara) na podizvođače.
Zamenik šefa moskovskog Odeljenja za nauku, industrijsku politiku i preduzetništvo Andrej Tihonov rekao je za BBC da ruska prestonica još nema uslove za pojavu putničkih dronova.
“Prvo, regulatorni okvir za bespilotnu letjelicu i kopnenu vozila nije u potpunosti razvijen. Drugo, moskovska infrastruktura još nije prilagođena za masovni transport robe i putnika na bespilotnim vozilima tereta, još su u fazi testiranja i moraju dobiti odgovarajuću dokumentaciju za rad u urbanim uslovima Opet se postavljaju pitanja obaveznog osiguranja putnika i mnoga druga”, objasnio je on.
Istina, prema njegovim riječima, ovi problemi ne zaustavljaju toliko gradske vlasti koliko ih tjeraju da traže načine za njihovo rješavanje.
Brže od zvuka
Još jedna oblast na kojoj rade mnoge korporacije za proizvodnju aviona je supersonični prevoz putnika.
Ova ideja uopšte nije nova. 22. novembra navršava se 40 godina od početka redovnih komercijalnih letova između New Yorka, Pariza i Londona avionima Concorde. 1970-ih, ideju o nadzvučnom transportu utjelovio je British Airways zajedno sa Air France, kao i Aeroflot na Tu-144. Ali u praksi se pokazalo da tehnologije tog vremena nisu bile prikladne za civilnu avijaciju.
Zbog toga je sovjetski projekat otkazan nakon sedam mjeseci rada, a britansko-francuski nakon 27 godina.
Ilustracija copyright Evening Standard Naslov slike Concorde je, kao i Tu-144, bio ispred svog vremena, ali je pokazao koliko je teško napraviti supersonični putnički avionFinansije se obično navode kao glavni razlog zašto su projekti Concorde i Tu-144 otkazani. Ovi avioni su bili skupi.
Motori takvih uređaja troše mnogo više goriva. Za takve avione bilo je potrebno stvoriti sopstvenu infrastrukturu. Tu-144 je, na primjer, koristio vlastitu vrstu avio goriva, koja je bila mnogo složenija po sastavu, zahtijevala je posebno održavanje, koje je bilo temeljitije i skuplje. Za ovaj avion je čak bilo potrebno održavati odvojene rampe.
Drugi ozbiljan problem, pored složenosti i troškova održavanja, bila je buka. Tokom leta pri nadzvučnoj brzini, na svim prednjim rubovima elemenata aviona dolazi do snažnog zračnog zatvaranja, što stvara udarni val. Dopire iza aviona u obliku ogromnog stošca, a kada dođe do tla, osoba kroz koju prolazi čuje zaglušujući zvuk, poput eksplozije. Zbog toga su bili zabranjeni letovi Concordea iznad teritorije SAD nadzvučnom brzinom.
A to je buka protiv koje dizajneri sada prvenstveno pokušavaju da se bore.
Nakon prestanka letova Concordea, pokušaji izgradnje novog, efikasnijeg nadzvučnog putničkog aviona nisu prestali. A s pojavom novih tehnologija u području materijala, izgradnje motora i aerodinamike, ljudi su počeli sve češće govoriti o njima.
Nekoliko velikih projekata u oblasti nadzvučnog civilnog vazduhoplovstva razvija se širom sveta. U osnovi, ovo su poslovni avioni. Odnosno, dizajneri se u početku pokušavaju usmjeriti na onaj segment tržišta gdje cijena karata i usluga igra manju ulogu nego kod rutnog prijevoza.
Ilustracija copyright Aerion Naslov slike Aerion razvija avion AS2 u partnerstvu sa AirbusomNASA, zajedno sa Lockheed Martin Corporation, razvija supersonični avion, pokušavajući, prije svega, riješiti problem zvučne barijere. QueSST tehnologija podrazumeva traženje posebnog aerodinamičkog oblika aviona, koji bi „razmazao“ tvrdu zvučnu barijeru, čineći je mutnom i manje bučnom. Trenutno je NASA već razvila izgled letjelice, a njeni letni testovi bi mogli početi 2021. godine.
Još jedan značajan projekat je AS2, koji razvija Aerion u partnerstvu sa Airbusom.
Airbus također radi na projektu Concord 2.0. Planirano je da ova letelica bude opremljena sa tri tipa motora - raketnim u repnom delu i dva konvencionalna mlazna motora, uz pomoć kojih će letelica moći da poleti skoro okomito, kao i jednim ramjet, koji će već ubrzati avion do brzine od 4,5 maha.
Istina, Airbus se s takvim projektima bavi prilično pažljivo.
„Airbas nastavlja da istražuje u oblasti supersoničnih/hipersoničnih tehnologija, takođe proučavamo tržište kako bismo razumeli da li će ovakvi projekti biti održivi i izvodljivi“, rekao je Airbus u zvaničnom komentaru za BBC Ruski servis vidjeti tržište za takve avione u ovom trenutku iu doglednoj budućnosti zbog visokih troškova takvih sistema, to se može promijeniti s pojavom novih tehnologija, ili s promjenama u ekonomskoj ili društvenoj situaciji područje studija, a ne prioritet."
Reprodukcija medija nije podržana na vašem uređaju
Da li je moguće oživjeti Concorde?Zaista je teško predvideti da li će biti potražnje za ovakvim avionima. Boris Rybak napominje da su se paralelno s avijacijom razvijale i informacione tehnologije, a sada biznismen koji treba brzo riješiti problem s druge strane Atlantika često to može učiniti ne osobno, već putem interneta.
„Leteti poslovnom klasom ili poslovnim avionom od Londona do New Yorka je šest sati, tehnički ćete potrošiti četiri, pa, tri i četrdeset. - rekao je Rybak u vezi sa nadzvučnim letovima.
Na osnovu iskustva sa Tu-144
Međutim, drugi ruski stručnjaci za avijaciju misle drugačije. Supersonični avioni će moći da zauzmu svoje mesto na tržištu, kaže rektor Moskovskog vazduhoplovnog instituta Mihail Pogosjan, bivši šef Ujedinjene avio korporacije.
„Supersonični avion omogućava da se dostigne kvalitativno drugačiji nivo – prognoze tržišta ukazuju na to da će uvođenje ovakve tehnologije i ovakvog projekta biti povezano sa cenom takvog. Ako je takav trošak prihvatljiv i neće se puta razlikovati od cijene leta na podzvučnom avionu, onda vas uvjeravam da postoji tržište”, rekao je za BBC.
Pogosyan je govorio na forumu Aerospace Science Week u Moskovskom institutu za avijaciju, gdje je posebno govorio o izgledima za stvaranje supersonične letjelice uz učešće ruskih stručnjaka. Ruska preduzeća (TsAGI, MAI, UAC) učestvuju u velikom evropskom istraživačkom programu Horizon 2020, čiji je jedan od pravaca razvoj supersoničnog putničkog aviona.
Poghosyan je naveo glavna svojstva takvog aviona - nizak nivo zvučnog buma (inače letelica neće moći da leti iznad naseljenih mesta), motor promenljivog ciklusa (treba dobro da radi na podzvučnim i nadzvučnim brzinama), nova toplota -otporni materijali (pri nadzvučnim brzinama letelica se jako zagreva), veštačka inteligencija, kao i činjenica da takvim avionom može da upravlja jedan pilot.
Istovremeno, rektor MAI je uvjeren da se projekat supersonične letjelice može kreirati samo na međunarodnom nivou.
Ilustracija copyright Boris Korzin/TASS Naslov slike Prema Sergeju Černiševu, Rusija je sačuvala školu stvaranja supersoničnih putničkih avionaŠef Centralnog aerohidrodinamičkog instituta po imenu profesora N. E. Žukovskog (TsAGI) Sergej Černišev rekao je na forumu da ruski stručnjaci učestvuju u tri međunarodna projekta u oblasti nadzvučne putničke avijacije - Hisac, Hexafly i Rumble. Sva tri projekta nemaju za cilj stvaranje konačnog komercijalnog proizvoda. Njihov glavni zadatak je proučavanje svojstava nadzvučnih i hipersoničnih vozila. Prema njegovim riječima, sada proizvođači aviona samo kreiraju koncept takve letjelice.
To je u intervjuu za BBC rekao Sergej Černišev jaka tačka Ruski proizvođači aviona imaju iskustva u stvaranju nadzvučnih aviona i upravljanju njima. Prema njegovim riječima, riječ je o jakoj aerodinamičkoj školi, bogatom iskustvu u testiranju, uključujući i u ekstremnim uslovima. Rusija takođe ima „tradicionalno jaku školu naučnika materijala“, dodao je on.
„Moja subjektivna prognoza: na horizontu 2030-35. godine pojaviće se [poslovni avion] između 2020. i 2030. On im je dao deset godina, ali ipak bliže 2030. godini“, rekao je Sergej Černišev .
"Obične" neobične obloge
Glavni zadatak konstruktora aviona danas je postizanje povećanja efikasnosti goriva aviona, uz smanjenje štetnih emisija i buke. Drugi zadatak je razvoj novih upravljačkih sistema u kojima će računar obavljati sve više zadataka.
Danas nikog neće iznenaditi sistem upravljanja avionom fly-by-wire, kada se signali sa komandne palice ili volana, pedala i drugih organa prenose na kormilo i druge elemente mehanizacije u obliku električnih signala. Takav sistem omogućava kompjuteru na brodu da kontroliše radnje pilota, vrši podešavanja i ispravlja greške. Međutim, ovaj sistem je već juče.
- Posljednji supersonični Concorde stavljen je u muzej
- Prvi avion na svijetu sa fuzijskim reaktorom: koliko uskoro?
- Zašto korporacije za proizvodnju aviona prave identične avione?
Kako je za BBC rekao Kiril Budajev, potpredsednik Irkut korporacije za marketing i prodaju, ruska kompanija radi na sistemu u kojem će samo jedan pilot upravljati avionom, a funkcije drugog prilikom poletanja i sletanja obavljaće se. od strane posebno obučene starije stjuardese. Tokom leta avionom na nivou leta jedan pilot je sasvim dovoljan, smatra Irkut.
Po zakonima prirode
Još jedna velika inovacija koja se pojavila u posljednjoj deceniji su kompozitni materijali. Razvoj lagane, izdržljive plastike može se uporediti sa upotrebom aluminijuma u posleratnoj avijaciji. Ovaj materijal, zajedno sa pojavom efikasnih turbomlaznih motora, promijenio je lice aviona. Sada se potpuno ista revolucija dešava sa kompozitima, koji postepeno istiskuju metal iz konstrukcija aviona.
Dizajn aviona sve više koristi 3D štampanje, što mu omogućava stvaranje složenijih oblika sa velikom preciznošću. I nastojte smanjiti potrošnju goriva.
Na primjer, Airbus i Boeing koriste najnovije motore porodice LEAP koje proizvodi CFM International. Injektori u ovim motorima su 3D štampani. A ovo je povećalo efikasnost goriva za 15%.
Osim toga, zrakoplovna industrija je sada počela aktivno prihvaćati bionički dizajn.
Bionika je primijenjena nauka koja proučava mogućnosti praktične primjene u različitim tehničkim uređajima principa i struktura koje su se u prirodi pojavile evolucijom.
Ilustracija copyright Airbus Naslov slike Nosač dizajniran korištenjem bioničke tehnologijeEvo jednostavnog primjera - gornja slika prikazuje nosač sličan onom koji se koristi na Airbus avionu. Obratite pažnju na njegov oblik - obično je takav element čvrst komad trokutastog metala. Međutim, računajući na kompjuteru sile koje će biti primijenjene na njegove različite dijelove, inženjeri su shvatili koji dijelovi se mogu ukloniti, a koji modificirati na način da ne samo olakšaju, već i ojačaju takvu komponentu.
Mnogo složeniji posao obavila je grupa naučnika predvođena profesorom Nielsom Aageom sa Tehničkog univerziteta Danske. U oktobru 2017. objavili su izvještaj u časopisu Nature u kojem su opisali kako su izračunali skup sila krila aviona Boeing 777 na francuskom superkompjuteru Curie - složenu strukturu prilično tankih skakača i podupirača.
Kao rezultat toga, prema istraživačima, težina dvaju krila aviona mogla bi se smanjiti za 2-5% bez gubitka snage. Uzimajući u obzir da su oba krila zajedno teška 20 tona, to bi rezultiralo uštedom do 1 tone, što odgovara procijenjenom smanjenju potrošnje goriva od 40-200 tona godišnje. Ali ovo je već značajno, zar ne?
Istovremeno, bionički dizajn u budućnosti će se, kako vjeruju korporacije za proizvodnju aviona, sve više koristiti. Avion na prvoj ilustraciji ovog teksta samo je skica inženjera Airbusa, ali već pokazuje na kom principu će biti kreiran pogonski sklop budućih aviona.
Struja
Motor je najvažniji i najskuplji dio aviona. I on je taj koji određuje konfiguraciju bilo kojeg aviona. Trenutno je većina motora aviona ili na prirodni gas ili sa unutrašnjim sagorevanjem, benzin ili dizel. Samo mali dio njih radi na struju.
Prema Borisu Rybaku, tokom decenija postojanja mlazne avijacije, razvoj suštinski novih avionskih motora nije sproveden. On to vidi kao manifestaciju lobija naftnih korporacija. Bilo da je to tačno ili ne, tokom čitavog poslijeratnog perioda nikada se nije pojavio efikasan motor koji nije sagorijevao ugljovodoničko gorivo. Iako su čak i atomske testirane.
Odnos prema električnoj energiji u globalnoj avio industriji trenutno se dramatično mijenja. Koncept "više električnih aviona" pojavio se u globalnoj avijaciji. To podrazumijeva veću elektrifikaciju jedinica i mehanizama uređaja u odnosu na moderne.
U Rusiji tehnologiju u okviru ovog koncepta provodi holding Technodinamika, dio Rostec-a. Kompanija razvija električne pogone za vožnju unazad za budući ruski motor PD-14, pogone sistema goriva i pogone za uvlačenje i produžavanje stajnog trapa.
„Dugoročno gledano, naravno, gledamo na velike projekte komercijalnih aviona. I u njima veliki avioni"Najvjerovatnije ćemo koristiti hibridni pogonski sistem prije nego što pređemo na potpuno električni pogon", rekao je Airbus u komentaru. - Činjenica je da je odnos snage i težine u savremenim baterijama još uvek veoma daleko od onoga što nam je potrebno. Ali mi se pripremamo za budućnost u kojoj je to moguće."
Nevjerovatan prizor je konus pare koji se pojavljuje oko aviona koji leti transsoničnom brzinom. Ovaj nevjerovatan efekat, poznat kao Prandtl-Gloertov efekat, uzrokuje da se oči širom otvore i vilica spusti. Ali šta je njegova suština?
(Ukupno 12 fotografija)
1. Suprotno popularnom mišljenju, ovaj efekat se ne pojavljuje kada avion probije zvučnu barijeru. Prandtl-Gloert efekat se takođe često povezuje sa nadzvučnim praskom, što takođe nije tačno. Motori aviona ultra-visoke premosnice mogu stvoriti ovaj efekat pri brzini polijetanja jer je ulaz motora niskog tlaka, a same lopatice ventilatora rade transsoničnom brzinom.
2. Razlog za njegovu pojavu je taj što avion koji leti velikom brzinom stvara područje visokog zračnog pritiska ispred sebe i područje niskog pritiska iza sebe. Nakon što avion prođe, područje niskog pritiska počinje da se puni okolnim vazduhom. U ovom slučaju, zbog dovoljno velike inercije zračnih masa, prvo se cijelo područje niskog tlaka ispuni zrakom iz obližnjih područja koja su susjedna području niskog tlaka.
3. Zamislite da se objekat kreće transzvučnom brzinom. Transzvučna brzina se razlikuje od brzine zvuka. Zvučna barijera je probijena pri brzini od 1235 km/h. Transzvučna brzina je ispod, iznad ili blizu brzine zvuka i može varirati od 965 do 1448 km/h. Stoga se ovaj efekat može javiti kada se avion kreće brzinom manjom ili jednakom brzini zvuka.
4. A ipak, sve je u zvuku - od toga zavisi "vidljivost" ovog parnog konusa iza aviona. Konusni oblik nastaje snagom zvuka (u slučaju aviona) koji se kreće brže od zvučnih valova koje proizvodi. Prandtl-Gloert efekat nastaje kao rezultat talasne prirode zvukova.
5. Opet, zamislite avion kao izvor, a zvuk kao vrh talasa. Ovi vrhovi zvučnih valova su niz ili školjka krugova koji se preklapaju. Kada se valovi međusobno preklapaju, stvara se konusni oblik, a vrh je izvor zvuka. Za sada nevidljiv.
6. Da bi efekat postao vidljiv ljudskom oku potrebna je još jedna stvar - vlažnost. Kada je vlažnost dovoljno visoka, vazduh oko konusa se kondenzuje i formira oblak koji vidimo. Čim se pritisak vazduha vrati u normalu, oblak nestaje. Efekat se skoro uvek javlja na avionima koji lete iznad okeana - kombinacija vode i toplote daje željeni nivo vlažnosti.
7. Ovdje možete uništiti još jednu. Neki vjeruju da Prandtl-Gloert efekat nastaje kao rezultat sagorijevanja goriva.
8. Vjerovatno možete razumjeti ako mislite da je ovaj efekat trag, odnosno neprirodan oblak koji nastaje iz kondenzovane vodene pare proizvedene izduvnim gasom motora. Međutim, ovo nije ista stvar. Vodena para je već tu - već je u vazduhu pre nego što avion i prođe kroz nju.
9. Vazdušni pritisak je takođe vredan pomena. Kada se avion kreće transsoničnom brzinom, vazdušni pritisak oko njega naziva se N-talas jer kada pritisak varira tokom vremena, rezultat je sličan slovu N.
10. Kada bismo mogli da usporimo talas eksplozije koji prolazi kroz nas, videli bismo vodeću komponentu kompresije. Ovo je početak N. Horizontalni štap nastaje kada pritisak padne, a kada se normalni atmosferski pritisak vrati na konačnu tačku, stvara se slovo N.
11. Efekat je dobio ime po dvojici izuzetnih naučnika koji su otkrili ovaj fenomen. Ludwig Prandtl (1875 – 1953) bio je njemački naučnik koji je proučavao razvoj sistematske matematičke analize u aerodinamici. Hermann Glauert (1892 – 1934) je bio britanski aerodinamičar.
12. Vjerovali ili ne, ovaj efekat možete stvoriti sami. Potrebne su vam samo dvije stvari: bič i dan s visokom vlažnošću. Ako možete šibati bič kao Indiana Jones, vidjet ćete sličan efekat. Ipak, ovo ne biste trebali pokušavati kod kuće.
