Перемен требуют сердца авиаконструкторов: ракетопланы и космолеты, беспилотные, электрические и водородные лайнеры с характеристиками на любой вкус создаются по всему миру, включая Россию. Однако эксперты относятся к ним с известной долей скепсиса: необходимые технологии еще не отработаны, инфраструктура не готова, цена полетов неизвестна, да и сама потребность в экстремальных путешествиях вызывает сомнения.

©depositphotos.com

В целом за последние десятилетия стремление к рекордам, свойственное пионерам авиации (быстрее, выше, дальше), основательно подзабыто. Сегодняшние приоритеты – комфортнее, надежнее, дешевле: с разных сторон отрасль ограничивают правила безопасности, законы рынка и психологические барьеры. «Профиль» изучил, как в этих условиях развиваются пассажирские самолеты.

Пилот не нужен?

Даже если футуристические проекты останутся нереализованными, это не значит, что в авиаиндустрии установился полный штиль. Самолеты регулярно совершенствуются. Так, с начала XXI века ведущей тенденцией стала компьютеризация систем управления. На замену традиционной механике (когда действия пилота «транслировались» путем сложных перемещений тросов, грузов и гидравлической жидкости) приходит управление с помощью электросигналов (Fly-by-Wire). Фактически самолет превращается в большую вычислительную машину, анализирующую действия пилота и даже корректирующую их по своему усмотрению. А представленная в 2018 году технология Active Stick вовсе ликвидирует штурвалы: в перспективе пилоты будут маневрировать с помощью джойстиков, как в компьютерной игре.

При этом членов экипажа становится все меньше. Кабину уже покинули бортмеханик и радист. Остались командир воздушного судна и второй пилот. Можно ли обойтись без них? Над этим вопросом работают ведущие авиаконцерны. По данным Boeing, в ближайшие 20 лет потребуется подготовить 800 тыс. новых пилотов, и дефицит квалифицированных кадров может вызвать кризис в отрасли. Airbus в прошлом году отчитался об успешных тестах беспилотной версии A350 и лоббировал идею автоматизированной авиации на Парижском авиасалоне. По подсчетам швейцарского банка UBS, беспилотные лайнеры позволят экономить авиакомпаниям мира до $35 млрд ежегодно.

«Технически осуществить полет в автоматическом режиме не проблема – это делал еще ракетоплан «Буран» в конце 1980-х, – сообщил «Профилю» главный редактор портала Avia.ru Роман Гусаров. – Сейчас так летает любой сельскохозяйственный беспилотник, а гражданскому лайнеру это еще проще, ведь его маршрут четко размечен, на всем пути стоят диспетчерские станции, маяки. Нередко функции пилота сводятся к тому, чтобы потянуть штурвал на себя при взлете и направить самолет на полосу при посадке. Остальное компьютер делает сам».

Самолет может лететь в полностью автоматическом режиме, но два человека в кабине все равно необходимы, ERIC PIERMONT / AFP / East News

Несмотря на это, беспилотных лайнеров можно не ждать, уверяет Гусаров: мы к ним психологически не готовы. Тем более что известны случаи авиакатастроф, вызванных ошибками автопилота: установленное на борту ПО тоже программируется людьми.

С этим согласуются данные опроса UBS: 54% пассажиров откажутся подняться на борт беспилотника, даже если им предложат билет со скидкой. Впрочем, аналитики банка подготовили запасной вариант – самолеты с одним пилотом: в этом случае экономия составит $15 млрд ежегодно. Известно, что такие системы прорабатываются авиапроизводителями: роль второго пилота играет либо специально обученный бортпроводник, помогающий при взлете и посадке, либо сотрудник на удаленке, контролирующий с земли сразу несколько бортов.

Впрочем, даже если подобные схемы будут внедрены, вряд ли это произойдет к 2022 году, как оптимистично предполагает UBS. К примеру, навигационная система нового поколения Next Gen (отслеживает положение самолета по GPS вместо радиолокатора, выводя на дисплей пилота картину воздушного трафика на маршруте; это позволяет лететь без участия диспетчеров) внедряется в США с середины 2000-х годов, и процесс до сих пор не завершен.

«Строго говоря, второй пилот не нужен, потому что он дублирует функции первого, – отмечает Гусаров. – С другой стороны, кто возьмет управление, если командир почувствовал себя плохо или вышел в туалет? Вот и получается, что самолет как бы может лететь сам, но два человека в кабине все равно необходимы. Требования безопасности выше рациональных доводов».

Предчувствие прорыва

Другая тенденция в развитии авиалайнеров – увеличение топливной эффективности и дальности полета. Для этого приходится постоянно совершенствовать конструкцию. Во-первых, удлинять винглеты (законцовки крыла) и закрылки, добавляя подъемную силу: благодаря этому Airbus в 2018 году смог увеличить дальность полета A350 с 15 тыс. до 17,9 тыс. километров. Во-вторых, применять композитные материалы, 3D-печать и бионический дизайн (детали с полостями в тех участках, которые не подвергаются нагрузке). Это сокращает общий вес воздушного судна: фюзеляжи Airbus A350 и Boeing Dreamliner 787 наполовину состоят из композитов, благодаря чему потребление топлива снизилось на 15–20% по сравнению с моделями старших поколений.

Но с каждым разом оптимизация дается все труднее: современные лайнеры близки к технологическому оптимуму. «В XX веке можно было заменить четыре двигателя на два и сразу получить экономию 50% на топливе и обслуживании, – напоминает Роман Гусаров. – Теперь же авиапром пытается выжать доли процента. Законы аэродинамики изучены вдоль и поперек, остается только перебирать всякие вариации деталей. При этом за улучшение экономичности нередко приходится платить снижением надежности. Со своей стороны пытаются экономить авиакомпании: ищут спрямления маршрутов, оптимизируют схемы наземного обслуживания. Это тяжелая рутинная работа».

Возможен ли решительный пересмотр конструкции авиалайнеров? Специалисты говорят, что все сводится к используемому типу топлива: его характеристики определяют размеры и форму самолета. А в топливе важно сочетание энергоэффективности с легкостью в обращении. По сумме этих качеств равноценной замены керосину пока не найдено.

В последние годы много новостей посвящено электросамолетам. Мол, дроны и аэротакси уже летают на электротяге – почему бы не адаптировать технологию для дальних авиаперевозок? Однако на практике даже дроны серьезно ограничены в грузоподъемности и дальности полета. Что же касается электросамолетов, то в основном это экспериментальные научные аппараты, вырабатывающие энергию прямо в полете за счет установленных на крыльях солнечных батарей.

Результат – гигантские крылья и крайне скромные летные показатели (у самолета Solar Impulse размах крыльев – 63 м, скорость – 70 км/ч, грузоподъемность – 400 кг; у Aurora Odysseus размах крыльев – 74 м, грузоподъемность – 25 кг). «Альтернатива – самолеты с аккумуляторами на борту. Но аккумуляторы тяжелые, а энергии дают немного. То есть снова самолет везет сам себя», – говорит Гусаров.

На текущем этапе авиапроизводители отрабатывают электродвигатели на малой авиации. В частности, уже летают двухместные E-Fan (Airbus) и Alpha Electro (Pipistrel, Словения). В 2020-х могут появиться модели покрупнее. Израильский стартап Eviation Aircraft создает девятиместный электроджет Alice со скоростью 480 км/ч и дальностью полета 1000 км: таких показателей, по утверждению конструкторов, поможет достичь новый воздушно-алюминиевый аккумулятор. А британская компания Samad Aerospace показала прототип десятиместного электросамолета Starling Jet (скорость – 740 км/ч, дальность – 2400 км): на рынок его планируется выпустить в 2024 году.

В перспективе решающую роль в электрификации самолетов может сыграть экологическая политика. Так, власти Норвегии весной выпустили распоряжение о переводе всех внутренних авиаперевозок на электротягу к 2040 году. Правда, речь в основном идет о ближних маршрутах, на которых не потребуются крупные лайнеры. Одновременно с этим власти ЕС объявили о начале разработки 50-местного экологичного самолета Futprint50, который должен выйти на маршруты к концу 2030-х годов. Но эта модель будет не полностью электрической, а гибридной: при взлете без реактивной тяги не обойтись.

Также год от года появляются проекты самолетов на водородном топливе и с двигателями, работающими за счет термоядерных реакций на борту. Все это отнюдь не новые идеи: водородный Ту-155 летал в СССР в 1980-х, а США установили ядерный реактор на бомбардировщик B-36 еще в 1950-х. Но в обоих случаях речь идет о крайне опасных технологиях, путь которым на массовый рынок пока заказан.

«Есть ощущение тупика. Нужно нечто принципиально новое типа антигравитационных двигателей, – рассуждает Гусаров. – По сути, мы исчерпали задел, который создала фундаментальная наука на рубеже XIX–XX веков. Будет ли прорыв? Возможно, он совершается на наших глазах, но мы пока не видим. Взять оптоволокно: сегодня весь мир передает по нему огромные объемы данных. Но технология была создана советскими физиками еще в 1960-е годы. Так что, если в ближайшее время ни один из проектов в авиации не преуспеет, это не значит, что наши внуки не полетят на чем-то совершенно другом».

Автор Иван Дмитриенко

Источник