Како ќе изгледаат комерцијалните авиони во 2050 година
Ова би значело нулта емисија на јаглерод диоксид и азотни оксиди, под услов изворите на енергија да бидат централни, произведувајќи енергија без многу загадување.
Главната технолошка бариера што треба да се надмине е густината на енергијата на батериите, мерка на енергијата произведена од батерија со одредена тежина. Директорот на Тесла (производител на електрични автомобили), Елон Маск, изјави (види подолу) дека штом батериите можат да произведат 400 вати-часови за килограм, електричниот трансконтинентален авион станува задолжителен.
Литиум-јонските батерии имаат ветувачка еволуција: 113 Wh/kg во 1994 година, 202 Wh/kg во 2004 година и околу 300 Wh/kg денес. Затоа е разумно да се очекува густина на енергија од 400 вати на час на килограм во следната деценија.
Друг интересен аспект е експоненцијалното намалување на цената на соларните панели, кои веќе станаа најевтина форма на енергија во повеќето држави во САД. Очекуваното намалување на цената на литиум-јонските батерии за 70 проценти и рапидниот пораст на трошоците за авионите базирани на керозин укажуваат дека тоа ќе биде голем недостаток за оние кои се потпираат на варијантата на керозин во иднина.
Како што често се случува, причините што ја забавуваат транзицијата не се од технолошки карактер, туку се поврзани со економска и политичка инерција против промената на состојбата на работите.
VoltAir. Концепт на сите електрични авиони. EADS
Во меѓувреме, биогориво.
Земајќи го предвид фактот дека патничките и товарните авиони имаат период на употреба од 21-33 години, дури и ако од утре би се граделе само електрични авиони, преминот од керозин во електрични авиони сепак би траел помеѓу 2 и 3 децении.
Во меѓувреме, биогоривото нуди намалување на јаглеродот од 36-85 проценти, во зависност од тоа каде се одгледува суровината.
И покрај тоа што мешавина од биогориво и керозин беше потврдена во 2009 година, авионската индустрија не брза да ја направи промената. Потребни се мали технолошки промени и сè уште има потешкотии во големото производство на биогориво; но главниот проблем останува високата цена на биогоривото. Паритетот помеѓу двата вида гориво е уште еден сон што најверојатно нема да се постигне за десет години.
Усвојувањето на нова технологија за авијација, од истражување, дизајн и тестирање до целосна интеграција, трае околу десет години. Бидејќи моторот со согорување ќе биде претекнат некаде во средината на овој век, во меѓувреме тој може да иновира и во други области: дизајн на авиони, користени материјали, електричен погон или контрола на летање.
Повторно пронаоѓање на авионот
„Ако денес компјутерот е опремен со 18.000 вакуумски цевки и тежи 30 тони, компјутерите во иднина ќе имаат само 1.000 цевки и ќе тежат можеби само 1,5 тони. - Популарна механика, 1949 година.
Технолошка еволуција на дигиталното складирање: 2005-2014 година
Како што може да се види, живееме во месец на експоненцијална промена. Треба да го оставиме секојдневното линеарно размислување за да разбереме целосно што се случува и да го искористиме она што го имаме за да ја градиме иднината.
Во однос на компјутерската моќ, денешната технологија напредува побрзо секој час денес отколку во првите 90 години. Имајќи го тоа предвид, знаеме дека еквивалентот од 2023 година на компјутер од 1.000 американски долари денес ќе го надмине потенцијалот на човечкиот мозок, а до 1945 година ќе го надмине потенцијалот на сите човечки мозоци заедно.
Минијатуризацијата на електрониката во последниот половина век продолжи со уште еден сличен тренд, на намалување на транзисторните порти од околу 1.000 нанометри во 1970 година на 23 нанометри денес. Со можност за создавање на графенски транзистори, големината се очекува да достигне 7 нанометри до 2025 година. За споредба, црвената крвна клетка во нашата крв е околу 6200-8200 нанометри.
Споредба помеѓу коленестото вратило и опрема за електронски механизам MIcro и зрно од полен и црвени крвни клетки
Земајќи го предвид ова зголемување на компјутерската моќ и намалувањето на големината на колото и додавање на напредокот направен во областа на 3Д печатење, некаде во следната деценија ќе можеме да произведеме интегрирани компјутери доволно моќни за контрола на авион на ниво еквивалентно на во реално време - безжично поврзување на нанометриски дигитални уреди.
Користење на дигитален, биолошки инспириран „нервен систем“ со приемници распоредени на авионот на таков начин што може брзо да ги идентификува силите што дејствуваат врз него, температурата, протокот на воздух - ќе биде можно радикално да се подобри енергетската ефикасност; спојување со напредниот софтвер и хардвер, дури ќе овозможи да се промени обликот на авионот како одговор на податоците од сензорот.
Сечење на опашката
Штом електричниот авион стане реалност, следниот чекор ќе биде интеграција на кардан погонски систем, оној што може да обезбеди погон во која било насока. Willе ја елиминира потребата од лифтови, кормила и површини за контрола на опашката што ги бара сегашниот дизајн, но кои додаваат значителна маса и сопирање.
Скица на задниот раб на крилото (концепт)
Крилата што ги дизајнираме се веќе близу до максимум во однос на аеродинамичката ефикасност, но сепак не се споредуваат со она што го постигнала природата преку птиците. Дизајнерските модели на леталото се веќе стари 100 години, со границите на првите денови; но технологијата напредува од тогаш. Повеќе не треба да градиме крилја како крути структури со дискретни контролни површини, но мора да се свртиме кон природата за инспирација. Како што изјави Ричард Фејнман: „Мислам дека имагинацијата на природата е толку голема во споредба со човечката што никогаш нема да нè остави да се одмориме“.
Концепт на авион инспириран од природата, со адаптивни структури и надворешни површини
Поглед кон иднината
Авиоиндустријата не застана, се разбира. Еве низа проекти:
Проект за електронска моќност. EADS
Измешано крило тело. Боинг и НАСА
Ербас 2050 година
Електрични авиони. БОГОДИЦА
Авиони Прандтл. Универзитет во Пиза