Milyenek lesznek a kereskedelmi repülőgépek 2050-ben?
Ez nulla szén-dioxid- és nitrogén-oxid-kibocsátást jelentene, feltéve, hogy az energiaforrások olyan erőművek, amelyek nagyon magas szennyezés nélkül termelnek energiát.
A fő technológiai akadály, amelyet le kell győzni, az akkumulátorok energiasűrűsége, amely egy bizonyos súlyú akkumulátorok által termelt teljesítmény mértéke. A Tesla (elektromos autógyártó) igazgatója, Elon Musk kijelentette (lásd alább), hogy miután az akkumulátorok kilogrammonként 400 wattóra előállítására képesek, kötelezővé válik egy elektromos transzkontinentális repülőgép.
A lítium-ion akkumulátorok fejlődése ígéretes volt: 113 Wh/kg 1994-ben, 202 Wh/kg 2004-ben és körülbelül 300 Wh/kg ma. Ezért ésszerű a következő évtizedben kilogrammonként 400 watt/óra energiasűrűséggel számolni.
Egy másik érdekes szempont a napelemek költségeinek exponenciális csökkenése, amelyek a legtöbb amerikai államban már a legolcsóbb energiaformává váltak. A lítium-ion akkumulátorok várható 70% -os csökkenése és a kerozin alapú repülőgépek költségeinek gyors növekedése azt jelzi, hogy ez nagy hátrányt jelent azok számára, akik a jövőben a kerozinra támaszkodnak.
Mint gyakran előfordul, az átállást lassító okok nem technológiai jellegűek, hanem a helyzetváltozással szembeni gazdasági és politikai tehetetlenséghez kapcsolódnak.
VoltAir. Teljesen elektromos repülőgép fogalma. EADS
Közben bioüzemanyag.
Figyelembe véve azt a tényt, hogy a személy- és teherszállító repülőgépek használati ideje 21-33 év, még akkor is, ha holnaptól csak elektromos gépeket építenének, a petróleumról az elektromos gépre való áttérés még mindig 2 és 3 évtized között tart.
Időközben a bioüzemanyag 36-85 százalékos szén-dioxid-csökkentést kínál, attól függően, hogy hol termelik az alapanyagot.
Annak ellenére, hogy a bioüzemanyagok és a kerozin keverékét 2009-ben tanúsították, a repülési ipar nem siet a változtatással. Kis technológiai változásokra van szükség, és a bioüzemanyagok nagyméretű előállításában továbbra is nehézségek vannak; de a fő probléma továbbra is a bioüzemanyagok magas ára. A kétféle üzemanyag közötti paritás egy másik álom, amelyet nagy valószínűséggel nem lehet elérni tíz év múlva.
Az új repülési technológia elfogadása a kutatástól, a tervezéstől és a teszteléstől a teljes integrációig körülbelül tíz évet vesz igénybe. Mivel a belső égésű motort valahol a század közepén megelőzik, addig új területeken is képes újítani: repülőgép-tervezés, felhasznált anyagok, elektromos meghajtás vagy légiforgalmi irányítás.
A gép újrafeltalálása
"Ha egy számítógép ma 18 000 vákuumcsővel van felszerelve, és súlya 30 tonna, a jövő számítógépeinek csak 1000 csöve lesz, és talán csak 1,5 tonna lesz." - Népszerű mechanika, 1949.
A digitális tárolás technológiai fejlődése: 2005-2014
Mint látható, az exponenciális változás egy hónapját éljük. A mindennapi lineáris gondolkodást el kell hagynunk, hogy teljes mértékben megértsük, mi történik, és felhasználjuk a rendelkezésünkre álló jövőt a jövő építéséhez.
A számítási teljesítmény tekintetében a mai technológia ma óránként gyorsabban fejlődik, mint az első 90 évben. Ezt szem előtt tartva tudjuk, hogy az 1000 dolláros számítógép 2023-as egyenértéke ma meghaladja az emberi agy potenciálját, és 1945-re együtt meghaladja az összes emberi agy lehetőségeit.
Az elektronika miniatürizálása az elmúlt fél évszázadban folytatta egy másik hasonló tendenciát: a tranzisztoros kapuk összezsugorodása az 1970-es körülbelül 1000 nanométerről napjainkra 23 nanométerre csökkent. A grafén tranzisztorok létrehozásának lehetőségével a méret 2025-re várhatóan eléri a 7 nanométert. Összehasonlításképpen: a vérünk vörösvértestje körülbelül 6200-8200 nanométer.
A főtengely és az MIcro Electronic Mechanism hajtómű, valamint a pollenszem és a vörösvértestek összehasonlítása
Figyelembe véve ezt a számítási teljesítmény növekedést és az áramkör méretének csökkenését, és hozzájárulva a 3D nyomtatás terén elért fejlődéshez, a következő évtizedben valamikor képesek leszünk olyan integrált számítógépeket gyártani, amelyek eléggé hatékonyak ahhoz, hogy a repülőgépet a cellás egyenértékű szinten irányítsák. valós időben - vezeték nélkül csatlakoztathatja a nanometrikus digitális eszközöket.
Digitális, biológiailag ihletett "idegrendszer" használata a vevőkészülékkel a repülőgépen úgy, hogy gyorsan azonosítsa a rá ható erőket, hőmérsékletet, légáramlást - radikálisan javítani lehet az energiahatékonyságot; a fejlett szoftverekkel és hardverekkel való összekapcsolás még lehetővé teszi a repülőgép alakjának megváltoztatását az érzékelő adatokra reagálva.
A farok levágása
Amint az elektromos repülőgép valósággá válik, a következő lépés egy kardán meghajtórendszer integrálása lesz, amely bármilyen irányba képes meghajtást biztosítani. Megszünteti a liftek, kormányok és farokvezető felületek szükségességét, amelyekre a jelenlegi kialakítás szükséges, de amelyek jelentős tömeget és fékezést eredményeznek.
A szárny hátsó szélének vázlata (koncepció)
Az általunk tervezett szárnyak aerodinamikai hatékonyságát tekintve már közel vannak a maximumhoz, de még mindig nem hasonlítják össze azt, amit a természet elért a madarak révén. A repülőgép tervezési modelljei már 100 évesek, az első napok korlátaival; de a technológia azóta fejlett. Már nem kell olyan szárnyakat építeni, mint a merev szerkezetek, különálló vezérlőfelületekkel, hanem inspirációért a természethez kell fordulnunk. Richard Feynman úgy fogalmazott: "Szerintem a természet fantáziája olyan nagy az emberéhez képest, hogy soha nem hagy nyugodni.".
A természet ihlette repülőgép-koncepció, adaptív szerkezetekkel és külső felületekkel
Pillantás a jövőbe
A repülési ipar természetesen nem állt meg. Íme néhány projekt:
E-tolóerő projekt. EADS
Vegyes szárny test. Boeing és a NASA
Airbus 2050
Elektromos repülőgépek. KERESZTANYA
Prandtl repülőgép. Pisai Egyetem