Снять чисто
Это всего лишь двухместный мини-самолет, но новый «E-Fan» показывает, что у полностью электрических самолетов вполне может быть будущее.
Будущее полетов маленькое, узкое и не очень прочное. Он предлагает место только для двух человек. Это даже не семь метров в длину. И она должна снова приземлиться самое позднее через час - для дозаправки.
Тем не менее, большие надежды возлагаются на бело-голубой самолет, который европейская авиационная группа EADS представила на Парижском авиасалоне в Ле Бурже 14 дней назад. Поскольку двухместному самолету не нужен керосин для частых остановок для дозаправки, достаточно нескольких электронов: построенный во Франции самолет с программным кодом F-WATT является одним из первых самолетов с полностью электрическим приводом. И именно поэтому он должен, несмотря на свои небольшие размеры, узость и ограниченную дальность полета, произвести революцию в авиации.
«Этот проект дает нам возможность создать базу знаний, которая, по нашему мнению, необходима для будущего авиации», - говорит генеральный директор EADS Том Эндерс в Париже. «По сравнению с тем, что обычно строит Airbus, этот самолет может быть мелочью. Но мы не останавливаемся на достигнутом, мы только начали». Большие слова. Однако в настоящее время невозможно предсказать, станут ли электрические двигатели когда-либо реальностью для пассажирских самолетов с - как планировалось - 50 или даже 100 пассажирами.
Steep по умолчанию
Одно можно сказать наверняка: авиационная отрасль находится под давлением. К 2050 году, согласно спецификациям европейской «Программы полета», выбросы CO2 (по сравнению с уровнями 2000 года) должны быть снижены на 75 процентов. Сообщается, что уровень шума снижается на 65 процентов, а выбросы оксидов азота - на целых 90 процентов.
До сих пор производители самолетов, которые всегда скептически относились к радикальным изменениям, пытались достичь этих целей с помощью биокеросина и улучшенных двигателей. Эволюция вместо революции была девизом. В прошлом году технический директор EADS Жан Ботти заявил на Берлинском авиасалоне ILA, что в обозримом будущем биотоплива не будет. «Чтобы правильно управлять электрическим самолетом, нам потребуется плотность мощности, подобная той, что используется сегодня в автомобилях Формулы-1», - сказал в то время Ботти.
Теперь это звучит по-другому. Биотопливо подвергается критике, отчасти потому, что его выращивание часто конкурирует с выращиванием продуктов питания. Кроме того, налоги на керосин и налоги на выбросы углекислого газа в будущем могут вырасти еще больше, что сделает целевую топливную смесь авиакомпаний невыгодной. Поэтому в Париже Ботти говорит: «Чтобы соответствовать требованиям Flightpath 2050, мы должны найти решение, выходящее за рамки биотоплива».
Бело-синий электрический самолет, называемый E-Fan, должен указать путь туда. Небольшой самолет приводится в движение двумя электрическими пропеллерами, которые плотно прилегают к хвостовой части фюзеляжа. Вместе они генерируют 60 киловатт мощности и тягу до 150 килограммов. Поскольку двухместный самолет весит всего 500 кг, показатели ускорения аналогичны параметрам Airbus A320. Еще один электродвигатель размещен в основной опоре шасси. Помогает при катании и старте - до скорости 60 километров в час.
Разработка летающей испытательной лаборатории заняла восемь месяцев, говорит Ботти. Электрический самолет, предназначенный в первую очередь для высшего пилотажа и обучения пилотов, планируется запустить в серийное производство всего через три года. К тому времени инженеры хотят получить опыт того, как технология работает в повседневном использовании и как ее можно внедрить в больших масштабах. И, конечно же, E-Fan также должен помочь сделать имидж EADS и ее дочерней компании Airbus более экологичным.
В то время как европейцы в Ле-Бурже полностью привержены электрической карте - инженеры даже ходят в бело-голубых электронных галстуках - их конкурент Боинг гораздо более сдержан. «В лучшем случае в лаборатории» проводятся исследования электрических приводов, говорит глава Boeing Джеймс Макнерни в Париже. Пройдет много времени, прежде чем большой пассажирский самолет сможет взлететь на батарейках. «Основной проблемой остаются аккумуляторы», - сказал Макнерни.
"Вы не поверите, сколько проблем может возникнуть даже в таком маленьком самолете."(Жан Ботти)
Босс Boeing - сгоревший ребенок: Взрыв литий-ионных аккумуляторов привел к трехмесячному перерыву в работе нового американского Dreamliner в начале года. EADS также видит потенциальную проблему в батареях.120 ячеек литий-полимерного аккумулятора хранят необходимую энергию в двух крыльях электровентилятора. Они были куплены у корейского производителя, и EADS собрала их самостоятельно: «Мы должны научиться обращаться с этими батареями, иначе мы рискуем попасть в серьезные неприятности», - говорит Ботти.
Тем не менее: плотность энергии сегодняшних батарей уже достаточно хороша для такого самолета, как E-Fan. По расчетам инженеров EADS, двухместный самолет должен быть в состоянии находиться в воздухе до 60 минут на одном заряде. Говорят, что даже машины меньшего размера, такие как полностью электрический сверхлегкий самолет, разработанный инженером Allgäu Калином Гологаном, достигают времени полета до восьми часов.
Но ничего из этого не подходит для повседневного использования. Таким образом, рядом с E-Fan в Ле-Бурже находится электрический самолет с немного другой технологией: E-Star 2, совместный проект EADS, Siemens и австрийского производителя самолетов Diamond, основан на гибридном решении. Двигатель Ванкеля приводит в действие генератор, который, в свою очередь, питает аккумулятор и электродвигатель.
Умелое сочетание
То, что на первый взгляд кажется излишне сложным и неэффективным, на практике имеет несколько преимуществ: в отличие от авиационного двигателя, тягу которого необходимо постоянно регулировать, двигатель Ванкеля всегда может работать в оптимальном диапазоне скоростей. Кроме того, его можно разместить в любом месте самолета вместе с генератором. Все, что осталось, это небольшой электродвигатель, который нужно подключить к двум силовым кабелям и двум линиям охлаждения. Таким образом, самолет может быть спроектирован более аэродинамически. В целом, по данным Siemens, гибридное решение снижает расход топлива и выбросы примерно на 25 процентов.
E-Star 2 впервые поднялся в воздух в начале июня, с тех пор налетал одиннадцать часов. По сравнению с предыдущей моделью, которая также была представлена в Ле Бурже два года назад, вторая версия смогла значительно похудеть. Теперь он на 100 кг легче и, следовательно, сможет летать на расстояние до 900 км и нести 200 кг груза.
Это стало возможным в первую очередь благодаря новому типу электродвигателя, который обеспечивает мощность до 80 киловатт при собственном весе всего 13 килограммов - удельная мощность в пять раз выше, чем у обычного электродвигателя. «Он содержит материалы с самой сильной магнитной способностью в мире, поэтому мы действительно заменили все компоненты», - говорит руководитель проекта Siemens Франк Антон. Новый тип охлаждения также позволяет расположить компоненты гораздо ближе друг к другу и, таким образом, спроектировать более компактный двигатель.
Недостаток тяги
Антон уверяет нас, что эту технологию можно использовать и для более крупных машин, но для электрического регионального самолета вместимостью от 50 до 100 мест, как показывает концептуальное исследование EADS в Ле-Бурже, необходимый импульс, скорее всего, будет отсутствующий. Вместо этого инженеры полагаются на сверхпроводящие электродвигатели и батареи с литий-воздушной технологией - обе концепции все еще находятся в стадии исследования.
Авиакомпании могут содрогнуться при одной мысли об этом. Они полагаются на новейшие реактивные технологии уже более 50 лет. За это время реактивные двигатели развили удивительную безопасность и надежность. «Это наследие - одновременно и благословение, и проклятие», - говорит Пол Стейн, глава отдела исследований производителя двигателей Rolls-Royce. «Что бы мы ни разрабатывали дальше, это не должно быть шагом назад с точки зрения качества и надежности». В конечном итоге, по словам Штейна, решение о принципиально новой технологии остается за покупателями самолета.
А что говорят авиакомпании об электросамолётах? Жан Ботти поднимает брови. «Мы делаем первый шаг, - говорит инженер, - все это должно развиваться медленно. Вот почему EADS и Siemens намеренно хотят начать с малого: «Без сомнения, мы все еще находимся на ранних стадиях», - говорит Том Эндерс. В результате до появления первого электронного Airbus должно пройти как минимум 20 лет - если это вообще произойдет.
E-Fan и E-Star должны собирать не только технические данные. Вопрос об одобрении электросамолета также пока полностью открыт. После опыта с беспилотным Euro Hawk, который в конечном итоге потерпел неудачу из-за отсутствия разрешения для европейского воздушного пространства, производители хотят как можно быстрее начать переговоры с властями. Цель состоит в том, чтобы иметь четкие рекомендации по утверждению нового типа самолета через три-пять лет.
Его все еще не хватает. В Ле-Бурже электровентилятор должен принять участие в ежедневном авиашоу. Но одобрения не последует. В то время как лидеры современной авиации, такие как Dreamliner или Airbus A380, летают с большим количеством шума и выбросов, предполагаемое будущее обречено на будущее.