Мир современной авиации близок к революционному качественному переходу. На сей раз звёзды сошлись именно таким образом, что сочетание растущего спроса на авиаперевозки, глобального стремления к снижению выбросов CO₂ и нарастающего кризиса в самолётостроении, вызванного проблемами Boeing, может привести к появлению нового типа летательного аппарата с поистине революционными перспективами.

Хватит коптить небо!

Растущий мировой спрос на авиаперевозки привёл к тому, что выбросы CO₂ авиатранспорта растут быстрее, чем на железнодорожных, автомобильных или морских маршрутах.

Быстрого решения этой проблемы без кардинального изменения принципа работы отрасли и её парка самолётов не существует.

В мире создано «зелёное» авиационное топливо (SAF), которое может сократить выбросы на рейсе на 80% при правильном производстве и использовании. По подсчётам, оно может составить две трети сокращения выбросов, необходимых для того, чтобы авиация достигла «чистого нуля» к 2050 году. Однако оно очень дорогое и его не хватает. В лучшем случае в 2024 году на долю SAF придётся всего 0,53% от всего объёма используемого авиатоплива, что никоим образом не влияет на общую ситуацию.

Дело не в топливе, а в самолётах

Пока авиакомпании и регулирующие органы ищут идеи по декарбонизации отрасли, некоторые инженеры предполагают, что для значительной экономии топлива и сокращения выбросов требуется совершенно новый тип самолёта.

Это намёк на полный отказ от традиционного типа «труба и крыло», остающегося основой коммерческой авиации на протяжении 100 лет, в пользу так называемого «составного крыла». В этой схеме значительная площадь крыла сливается в одно целое с большей частью фюзеляжа и образует летательный аппарат с весьма характерным внешним видом.

Ещё в 2020 году компания Airbus создала небольшой дистанционно управляемый демонстратор смешанного крыла, чтобы протестировать конструкцию, которая может сэкономить до 20% топлива. В 2023 году калифорнийская компания JetZero объявила о планах по созданию самолёта похожей конструкции, вмещающего более 200 пассажиров, и поставила цель ввести его в эксплуатацию к 2030 году.

Horizon от Natilus

На этот раз к гонке идей присоединилась компания Natilus, базирующаяся в Сан-Диего, со своим летательным аппаратом Horizon. Это уже вполне «взрослый» самолёт со смешанным крылом, рассчитанный на перевозку около 200 пассажиров. Его главная особенность заключается в уменьшенном вдвое объёме выбросов и 30-процентной экономии топлива по сравнению с самыми распространёнными сегодня самолётами Boeing 737 и Airbus A320.

«Рынок узкофюзеляжных самолётов, куда как раз и вписывается Horizon, станет крупнейшим в течение следующих 20 лет. С учётом проблем, с которыми сталкивается отрасль, впервые в истории есть возможность построить самолёт, эквивалентный Boeing или Airbus», — пояснил в интервью CNN генеральный директор и соучредитель Natilus Алексей Матюшев.

Беспилотный прототип

Основанная в 2016 году компания Natilus ранее анонсировала грузовой беспилотный самолёт под названием Kona, использующий ту же инновационную схему.

Конструкция корпуса со смешанным крылом возникла в 1990-х годах у крупного американского производителя аэрокосмической техники McDonnell Douglas, который в 1997 году объединился с Boeing. Американский авиагигант никогда не коммерциализировал самолёт со смешанным крылом, но изучал концепцию и создал беспилотный прототип X-48.

По данным Natilus, Kona уже получила 400 заказов, а полномасштабная модель будет построена и запущена в полёт в течение следующих двух лет. Большая часть отработанных технологий будет перенесена на пассажирский Horizon, который может поступить в эксплуатацию к 2030 году. По мнению создателей, это чрезвычайно амбициозная цель, поскольку путь от проектирования до полной сертификации всего за шесть лет можно считать беспрецедентным.

Проблемы и их решение

Одной из проблем конструкции корпуса со смешанным крылом является устойчивость и управляемость. Согласно мнению Матюшева, именно здесь споткнулись McDonnell Douglas и Boeing.

По его словам, одним из способов стабилизации является использование сложных систем управления полётом — компьютеров, которые фактически стали причиной проблем с Boeing 737 Max.

Другой вариант — аэродинамика, конструкция поверхностей самолёта. Именно этот путь выбрала компания Natilus. Такой вариант решения отличает её от JetZero.

Новая форма имеет несколько важных преимуществ: снижение лобового сопротивления на 30% при одновременном сокращении веса самолёта по сравнению с классической схемой.

«В небольшом самолёте устанавливаются небольшие двигатели, потребляющие меньше топлива. Когда вы объединяете два этих фактора, это начинает снижать выбросы на пассажирское место примерно на 50%», — говорит глава Natilus.

Гораздо более объёмный фюзеляж, который больше не выглядит как труба, открывает возможности для различных компоновок на борту. Полезное пространство возрастает примерно на 30%, что позволяет улучшить условия полёта для пассажиров.

Стремясь быстрее выйти на рынок, компания не намерена менять в самолёте вообще все. Horizon будет использовать существующие тип и технологию двигателей, не прибегая к новомодным водородным или электрическим вариантам.

«В авиации есть расхожая шутка: никогда не ставьте совершенно новый двигатель на совершенно новый самолёт. Потому что это слишком рискованно», — говорит Матюшев.

По той же причине Horizon спроектирован так, чтобы поместиться везде, где помещаются Boeing 737 или Airbus A320, не требуя никаких изменений в инфраструктуре аэропорта.

Окно возможностей

По словам авиационного аналитика Aviation News Limited Гэри Кричлоу, серия сбоев поставок, из-за которых авиакомпании вынуждены ждать новых самолётов вплоть до 2030-х годов, создала «окно возможностей» для нового участника рынка, который хочет нарушить статус-кво.

«Однако это окно очень узкое. Ключевым аргументом для операторов является общность в плане квалификации лётного состава. Успех Boeing 737 Max и Airbus A320neo в немалой степени обусловлен их способностью легко интегрироваться в существующие операции Boeing 737 и Airbus A320. Лётным экипажам требуется совсем немного дополнительной подготовки для перехода», — говорит он.

По этой причине путь принципиально нового летательного аппарата в коммерческую авиацию может оказаться не таким уж и простым. Проблемы новизны принципов характерны для каждого нового самолёта. С непроверенным производителем и еще не изученной конструкцией это практически неизбежно.

Horizon будет иметь совершенно другой план размещения пассажиров и получения груза. Проект потребует совершенно другого лётного и бортового экипажа. Избегание этой эксплуатационной головной боли станет самой большой проблемой, с которой столкнётся Natilus, убеждая потенциальных клиентов покупать Horizon вместо ожидания более традиционной замены 737 Max или A320neo.

Другая неизбежная проблема — сертификация самолёта авиационными властями.

Как показывает практика, обычные самолёты вроде Boeing 737 Max, Boeing 777-X, Airbus A321neo XLR и китайского COMAC C919 столкнулись или ещё только сталкиваются со значительными задержками сертификации и нарушениями первоначальных сроков выхода на линию, озвученных производителями. С необычной конструкцией в виде корпуса с комбинированным крылом регулирующие органы будут ещё более осторожны.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.

Компании Zeroavia и Natilus объединились, чтобы провести испытания самолёта Kona со смешанным крылом, который отличается тем, что в нём установлена водородно-электрическая трансмиссия мощностью 600 кВт. Самолёты со смешанными крыльями обладают увеличенным пространством в фюзеляже, поэтому водородные агрегаты отлично подходят для полётов и занимают меньше места, чем батареи.

Предполагается, что Kona станет крупнейшим в мире коммерческим БПЛА, обладающим размахом крыла 26 метров. Самолёт предназначен для грузовых работ и может переносить впечатляющие 3,8 тонны полезной нагрузки на протяжении 1667 километров, поэтому компании позиционируют его как более дешёвый способ перевозки грузов на короткие расстояния.

Kona сможет перевозить на 60% больше груза, чем обычный самолёт аналогичного размера, снижая затраты на перевозку. Тем не менее, пока ещё не известно, какое влияние водородная трансмиссия окажет на запас хода. Предполагается, что в случае увеличения грузоподъёмности самолёта он пожертвует дальностью своего полёта, поэтому сейчас Natilus решает, что важнее для конструкции — дальние полёты или способность аппарата переносить большой вес.

Однако у компании есть и более грандиозные планы: так, Natilus планирует сконструировать летательные аппараты Alisio и Nordes, способные перевозить 60 и 100 тонн груза соответственно и преодолевать межконтинентальные расстояния. Со своей стороны, Zeroavia работает над водородной трансмиссией мощностью 2,5 МВт, стремясь обеспечить коммерческие рейсы к 2025 году. В дальнейшем конструкторское бюро обещает создать систему с криогенным жидким водородом.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.