Technische Innovationen im Flugzeug und darüber hinaus

Die Luftfahrt entwickelt sich in verschiedene Richtungen. Flugzeuge erhöhen ihre Reichweite, werden sparsamer, aerodynamischer und beschleunigen besser. Es gibt Kabinenverbesserungen, Passagiersitze und die Flughäfen selbst.

Der Flug dauerte siebzehn Stunden ohne Unterbrechung. Boeing 787-9 Dreamliner Die australische Fluggesellschaft Qantas mit mehr als zweihundert Passagieren und sechzehn Besatzungsmitgliedern an Bord flog von Perth, Australien, zum Flughafen Heathrow in London. Das Auto flog vorbei 14 498 km. Es war der zweitlängste Flug der Welt direkt nach der Verbindung von Qatar Airways von Doha nach Auckland, Neuseeland. Dieser letzte Weg wird betrachtet 14 529 km, die 31 km länger ist.

Unterdessen wartet Singapore Airlines bereits auf die Lieferung eines neuen. Airbus A350-900ULR (sehr langer Streckenflug), um einen Direktflug von New York nach Singapur aufzunehmen. Die Gesamtlänge der Strecke wird mehr als 15 Tausend km. Die A350-900ULR-Version ist ziemlich spezifisch - sie hat keine Economy-Klasse. Das Flugzeug war für 67 Sitze im Business-Bereich und 94 im Premium-Economy-Bereich ausgelegt. Es ergibt Sinn. Denn wer kann schon fast den ganzen Tag eng im billigsten Abteil sitzen? Gerade bei so langen Direktflügen in den Passagierkabinen werden immer mehr neue Annehmlichkeiten konzipiert.

passiver Flügel

Als sich die Flugzeugkonstruktionen weiterentwickelten, erfuhr ihre Aerodynamik ständige, wenn auch nicht radikale Änderungen. Suche verbesserte Kraftstoffeffizienz Designänderungen können jetzt beschleunigt werden, einschließlich dünnerer, flexiblerer Flügel, die einen natürlichen laminaren Luftstrom bieten und diesen Luftstrom aktiv steuern.

Das Armstrong Flight Research Center der NASA in Kalifornien arbeitet an dem, was es nennt passiver aeroelastischer Flügel (PATT). Larry Hudson, leitender Testingenieur im Air Load Laboratory des Armstrong Center, sagte den Medien, dass diese Verbundstruktur leichter und flexibler als herkömmliche Flügel sei. Zukünftige Verkehrsflugzeuge werden es für maximale Konstruktionseffizienz, Gewichtseinsparungen und Kraftstoffeinsparung verwenden können. Während der Tests verwenden Experten (FOSS), das in die Oberfläche des Flügels integrierte optische Fasern verwendet, die Daten aus Tausenden von Messungen von Verformungen und Spannungen bei Arbeitsbelastung liefern können.

Flugzeugkabinen - Projekt

Dünnere und flexiblere Flügel reduzieren den Luftwiderstand und das Gewicht, erfordern jedoch neue Design- und Handhabungslösungen. Eliminierung von Vibrationen. Die zu entwickelnden Verfahren beziehen sich insbesondere auf eine passive, aeroelastische Anpassung der Struktur durch Profilverbunde oder die Herstellung von Metallzusätzen sowie auf eine aktive Steuerung der bewegten Flächen der Tragflächen zur Reduzierung von Manövrier- und Explosionsbelastungen und Flügelschwingungen dämpfen. Beispielsweise entwickelt die University of Nottingham, UK, aktive Steuerungsstrategien für Flugzeugruder, die die Aerodynamik von Flugzeugen verbessern können. Dadurch ist es möglich, den Luftwiderstand um etwa 25 % zu reduzieren. Dadurch fliegt das Flugzeug ruhiger, was zu einem geringeren Treibstoffverbrauch und COXNUMX-Ausstoß führt.₂.

Veränderbare Geometrie

Die NASA hat erfolgreich eine neue Technologie in die Praxis umgesetzt, die es Flugzeugen ermöglicht zu fliegen Klappflügel in verschiedenen Winkeln. Teil des Projekts war die jüngste Flugserie, die am Armstrong Flight Research Center durchgeführt wurde Adaptive Spannweite — Tensid. Es zielt darauf ab, eine breite Palette aerodynamischer Vorteile durch die Verwendung einer innovativen leichten Formgedächtnislegierung zu erzielen, die es den Außenflügeln und ihren Steuerflächen ermöglicht, sich während des Fluges in optimalen Winkeln zu falten. Systeme mit dieser neuen Technologie können bis zu 80 % weniger wiegen als herkömmliche Systeme. Dieses Vorhaben ist Teil des Converged Aviation Solutions-Projekts der NASA unter der Aeronautical Research Missions Authority.

Innovatives Flugzeugkabinendesign

Das Einklappen der Flügel im Flug ist eine Innovation, die jedoch bereits in den 60er Jahren unter anderem mit dem Flugzeug XB-70 Valkyrie durchgeführt wurde. Das Problem war, dass es immer mit dem Vorhandensein schwerer und großer konventioneller Motoren und Hydrauliksysteme verbunden war, denen die Stabilität und Wirtschaftlichkeit des Flugzeugs nicht gleichgültig waren.

Die Umsetzung dieses Konzepts kann jedoch zur Schaffung treibstoffeffizienterer Maschinen als zuvor sowie zu einem einfacheren Rollen zukünftiger Langstreckenflugzeuge auf Flughäfen führen. Darüber hinaus erhalten Piloten ein weiteres Gerät, um auf wechselnde Flugbedingungen, wie zum Beispiel Windböen, reagieren zu können. Einer der wichtigsten potenziellen Vorteile der Flügelfaltung hat mit dem Überschallflug zu tun.

, und sie arbeiten auch an der sogenannten. flauschiger Körper - gemischter Flügel. Dies ist ein integriertes Design ohne eine klare Trennung von Tragflächen und Rumpf des Flugzeugs. Diese Integration hat einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Flugzeugdesigns, da die Form des Rumpfes selbst dazu beiträgt, Auftrieb zu erzeugen. Gleichzeitig werden Luftwiderstand und Gewicht reduziert, wodurch das neue Design weniger Kraftstoff verbraucht und damit den CO-Ausstoß senkt.₂.

Rendering des X-48B Mixed-Wing-Designs

Ätzen der Grenzschicht

Sie werden auch getestet alternatives Motorlayout - über dem Flügel und am Heck, damit Motoren mit größerem Durchmesser verwendet werden können. Konstruktionen mit im Heck eingebauten Turbofan-Triebwerken oder Elektromotoren, dem „Schlucken“, dem sogenannten „Schlucken“, weichen von herkömmlichen Lösungen ab. Luftgrenzschichtwas den Luftwiderstand reduziert. NASA-Wissenschaftler haben sich auf den Luftwiderstandsteil konzentriert und arbeiten an einer Idee namens (BLI). Sie wollen damit gleichzeitig Kraftstoffverbrauch, Betriebskosten und Luftverschmutzung reduzieren.

 sagte Jim Heidmann, Projektmanager für Advanced Air Transportation Technology des Glenn Research Center, während einer Medienpräsentation.

Wenn ein Flugzeug fliegt, bildet sich um Rumpf und Tragflächen eine Grenzschicht – langsamer bewegte Luft, die zusätzlichen Luftwiderstand erzeugt. Vor einem sich bewegenden Flugzeug fehlt es vollständig - es entsteht, wenn sich das Schiff durch die Luft bewegt, und im Heck des Autos kann es bis zu mehreren zehn Zentimeter dick sein. Bei einem herkömmlichen Design gleitet die Grenzschicht einfach über den Rumpf und vermischt sich dann mit der Luft hinter dem Flugzeug. Die Situation ändert sich jedoch, wenn wir die Triebwerke entlang des Verlaufs der Grenzschicht platzieren, beispielsweise am Ende des Flugzeugs, direkt über oder hinter dem Rumpf. Die langsamere Grenzschichtluft tritt dann in die Motoren ein, wo sie beschleunigt und mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird. Die Motorleistung wird dadurch nicht beeinträchtigt. Der Vorteil ist, dass wir durch die Beschleunigung der Luft den Widerstand der Grenzschicht verringern.

Wissenschaftler haben mehr als ein Dutzend Flugzeugprojekte vorbereitet, in denen eine solche Lösung eingesetzt werden könnte. Die Agentur hofft, dass mindestens einer von ihnen im X-Testflugzeug zum Einsatz kommt, mit dem die NASA im nächsten Jahrzehnt fortschrittliche Luftfahrttechnologie in der Praxis testen will.

Neue Sitze in einem Flugzeug sehen

Der Zwillingsbruder wird die Wahrheit sagen

Digitale Zwillinge ist die modernste Methode, um die Kosten für die Gerätewartung drastisch zu senken. Wie der Name schon sagt, erstellen digitale Zwillinge mithilfe von Daten, die an bestimmten Stellen in Maschinen oder Geräten gesammelt werden, eine virtuelle Kopie physischer Ressourcen – sie sind eine digitale Kopie von Geräten, die bereits funktionieren oder entworfen werden. GE Aviation half kürzlich bei der Entwicklung des weltweit ersten digitalen Zwillings. Chassis-System. An Stellen, an denen normalerweise Fehler auftreten, wurden Sensoren installiert, die Echtzeitdaten liefern, einschließlich für Hydraulikdruck und Bremstemperatur. Dies diente dazu, den verbleibenden Lebenszyklus des Chassis zu diagnostizieren und Ausfälle frühzeitig zu erkennen.

Durch die Überwachung des digitalen Zwillingssystems können wir den Status von Ressourcen ständig überwachen und Frühwarnungen, Prognosen und sogar einen Aktionsplan erhalten, indem wir „Was-wäre-wenn“-Szenarien modellieren – alles, um die Verfügbarkeit von Ressourcen zu erweitern. Ausrüstung im Laufe der Zeit. Unternehmen, die in digitale Zwillinge investieren, werden laut International Data Corporation eine Verkürzung der Zykluszeiten für Schlüsselprozesse, einschließlich der Wartung, um 30 Prozent verzeichnen.  

Augmented Reality für den Piloten

Eine der wichtigsten Neuerungen der letzten Jahre war die Weiterentwicklung Anzeigen und Sensoren Piloten führen. Die NASA und europäische Wissenschaftler experimentieren damit, um Piloten dabei zu helfen, Probleme und Bedrohungen zu erkennen und zu verhindern. Das Display war bereits im Helm des Kampfpiloten verbaut F-35 Lockheed Martinund Thales und Elbit Systems entwickeln Modelle für kommerzielle Flugzeugpiloten, insbesondere kleine Flugzeuge. Das SkyLens-System des letztgenannten Unternehmens wird bald in ATR-Flugzeugen zum Einsatz kommen.

SkyLens von Elbit Systems

Synthetische und raffinierte Materialien werden in größeren Geschäftsflugzeugen bereits häufig verwendet. Sichtsysteme (SVS / EVS), das es Piloten ermöglicht, bei schlechten Sichtverhältnissen zu landen. Sie gehen zunehmend ineinander über Kombinierte Sichtsysteme (CVS) mit dem Ziel, das Situationsbewusstsein der Piloten und die Zuverlässigkeit von Flugplänen zu erhöhen. Das EVS-System verwendet einen Infrarotsensor (IR), um die Sichtbarkeit zu verbessern, und wird normalerweise über das HUD-Display aufgerufen (). Elbit Systems wiederum verfügt über sechs Sensoren, darunter Infrarot- und sichtbares Licht. Es wird ständig erweitert, um verschiedene Bedrohungen wie Vulkanasche in der Atmosphäre zu erkennen.

Berühren Sie Bildschirmebereits in Businessjet-Cockpits verbaut, ziehen sie für die neue Boeing 777-X in Flugzeuge mit Rockwell-Collins-Displays um. Auch Avionik-Hersteller suchen Spezialisten für Spracherkennung als weiterer Schritt zur Entlastung der Kabine. Honeywell experimentiert mit Überwachung der Gehirnaktivität Um festzustellen, wann der Pilot zu viel zu tun hat oder seine Aufmerksamkeit irgendwo „in den Wolken“ wandert – möglicherweise auch über die Fähigkeit, Cockpit-Funktionen zu steuern.

Technische Verbesserungen im Cockpit helfen jedoch nicht viel, wenn die Piloten einfach erschöpft sind. Mike Sinnett, Vizepräsident für Produktentwicklung bei Boeing, sagte kürzlich gegenüber Reuters, er prognostiziere, dass „in den nächsten zwanzig Jahren 41 Arbeitsplätze benötigt werden“. Verkehrsflugzeuge. Dies bedeutet, dass mehr als 600 Personen benötigt werden. mehr neue Piloten. Wo bekommt man sie? Ein Plan zur Lösung dieses Problems, zumindest bei Boeing, Anwendung künstlicher Intelligenz. Das Unternehmen hat bereits Pläne für seine Gründung bekannt gegeben Cockpit ohne Piloten. Sinnett glaubt jedoch, dass sie wahrscheinlich nicht vor 2040 Realität werden.

Keine Fenster?

Passagierkabinen sind ein Innovationsbereich, in dem sich viel tut. In diesem Bereich werden sogar Oscars vergeben - Crystal Cabin-Auszeichnungen, d.h. Auszeichnungen an Erfinder und Designer, die Systeme entwickeln, die darauf abzielen, die Qualität des Flugzeuginnenraums für Passagiere und Besatzung zu verbessern. Hier wird alles belohnt, was das Leben erleichtert, den Komfort erhöht und Einsparungen schafft – von der Bordtoilette bis zu den Schließfächern für das Handgepäck.

Unterdessen gibt Timothy Clark, Präsident von Emirates Airlines, bekannt: Flugzeug ohne Fensterdie sogar doppelt so leicht sein können wie bestehende Strukturen, was schneller, billiger und umweltfreundlicher in Bau und Betrieb bedeutet. In der ersten Klasse der neuen Boeing 777-300ER wurden die Fenster bereits durch Bildschirme ersetzt, die dank Kameras und Glasfaserverbindungen die Außenansicht ohne mit bloßem Auge sichtbare Unterschiede darstellen können. Es scheint, dass die Wirtschaft den Bau von "verglasten" Flugzeugen, von denen viele träumen, nicht zulassen wird. Stattdessen haben wir eher Projektionen an den Wänden, der Decke oder den Sitzen vor uns.

Kabinenkonzept mit einem Dach, das den Himmel visualisiert

Im vergangenen Jahr hat Boeing damit begonnen, die mobile App vCabin zu testen, mit der Passagiere die Beleuchtungsstärke in ihrer unmittelbaren Umgebung anpassen, Flugbegleiter anrufen, Essen bestellen und sogar überprüfen können, ob die Toilette leer ist. Inzwischen wurden die Telefone an Innenausstattungen wie den Recaro CL6710 Business-Stuhl angepasst, der so konzipiert ist, dass mobile Apps den Stuhl vor und zurück kippen können.

Seit 2013 versuchen die US-Aufsichtsbehörden, das Verbot der Nutzung von Mobiltelefonen in Flugzeugen aufzuheben, und weisen darauf hin, dass das Risiko, dass sie das Kommunikationssystem an Bord stören, immer geringer wird. Ein Durchbruch in diesem Bereich wird die Nutzung mobiler Anwendungen während des Fluges ermöglichen.

Wir sehen auch eine fortschreitende Automatisierung der Bodenabfertigung. Delta Airlines in den USA experimentiert mit der Verwendung von Biometrie für die Passagierregistrierung. Einige Flughäfen auf der ganzen Welt testen oder testen bereits Gesichtserkennungstechnologien, um Passfotos mit denen ihrer Kunden durch Identitätsprüfung abzugleichen, wodurch angeblich doppelt so viele Reisende pro Stunde überprüft werden können. Im Juni 2017 ging JetBlue eine Partnerschaft mit der US-amerikanischen Zoll- und Grenzschutzbehörde (CBP) und dem globalen IT-Unternehmen SITA ein, um ein Programm zu testen, das biometrische und Gesichtserkennungstechnologie verwendet, um Kunden beim Einsteigen zu überprüfen.

Im vergangenen Oktober prognostizierte die International Air Transport Association, dass sich die Zahl der Reisenden bis 2035 auf 7,2 Milliarden verdoppeln wird. Es gibt also Gründe und für wen, an Innovationen und Verbesserungen zu arbeiten.

Luftfahrt der Zukunft:

Animation des BLI-Systems: 

Grenzschichteintrittsanimation | NASA-Glenn-Forschungszentrum