Budućnost civilne avijacije

Nakon privremenog zatišja, zahuktava se nova mini revolucija na polju dizajna inovativnih, futurističkih letelica

Avijacija je jedna od onih sfera u kojoj ljudi neprestano i direktno mogu da prate praktičnu primenu tehnološkog napretka, a razvoj supersoničnih putničkih aviona krajem šezdesetih godina prošlog veka nagovestio je početak „svemirskog doba danas”. Ipak, Tupoljev Tu-144 je poslednji put leteo 1999. godine, a od pre 12 godina, nakon nesreće koja je znatno smanjila interesovanje i isplativost, prizemljen je i Konkord, najpoznatiji nadzvučni putnički avion. Od tada, laičkom oku može da se učini da napredak u domenu civilne avijacije stagnira ili bar da nema velikih i bombastičnih skokova unapred. Čak i pored globalne krize koja je privremeno ukočila nesvakidašnje futurističke vizije, stiče se utisak da većina dizajnera ne želi da odstupi od proverenih rešenja pa većina modernih, novih aviona ima i dalje klasičan izgled na koji smo navikli već više od pola veka. Gde su smeli futuristički koncepti kojima smo se toliko nadali? Srećom, već su u simulatorima i dizajnerskim programima, a uskoro i na nebu iznad nas.

N+2

Jedan od razloga zašto su Konkord i Tu-144 na prvi pogled prilično slični avioni je zbog ograničenja koja dizajnerima nameće nadzvučno kretanje. Potencijalni naslednik ovih aviona takođe će morati da ima karakterističan, izdužen oblik sa delta-krilima. Čim ugledate model aviona N+2, koji za NASA razvijaju u kompaniji Lockheed Martin, prva misao je: „Naslednik Konkorda!” Ipak, ova letelica se znatno razlikuje od francusko-britanskog klasika (i njegovog sovjetskog savremenika), a razlozi za to su još jednom upravo ograničenja koja nameću dodatni prohtevi za nadzvučni saobraćaj.

Oblik ovih aviona je takav da olakšava letelici da probije zvučni zid (i nastavi da radi uspešno nakon pobijanja te barijere), ali jedan od glavnih problema nadzvučnog putnog saobraćaja bio je zapravo njegov uticaj na ljude na zemlji. Naime, ovi avioni su ekstremno bučni, što zbog zvučnog udara koji nastaje kada se probija zvučni zid, što zbog „standardne glasnoće” njihovih ekstremno moćnih motora. Svako ko se našao u okolini aerodroma koje su koristili ovi avioni dobro je znao kada Konkord leti iznad njih. Zahvaljujući zajedničkom radu stručnjaka iz Lockheed Martina, Boeinga i NASA, ovaj problem bi trebalo da bude deo prošlosti.

Avion koji nosi šifrovano ime N+2 koristiće tri tehnike koje se, naravno, oslanjaju na računare, da pravi samo stoti deo buke u odnosu na Konkord. Kako je to moguće? Na prvom mestu je dizajn samih motora. Pored snage i pouzdanosti, novi dizajnerski zahtev postalo je smanjenje buke. Simulacije kretanja zvučnih talasa iz motora dovele su do razvoja oblika izduvne mlaznice koji nije toliko glasan, a rotacioni delovi, od ventilatora preko kompresora do same turbine, mogu da se modifikuju da aktivno smanjuju buku. Drugi korak ka tišem avionu je najbitniji za ublažavanje neprijatnog duplog zvučnog praska prilikom probijanja zvučnog zida – smanjivanje buke samim ramom vazduhoplova. To znači da su oblik trupa, krila i položaj motora na avionu takvi da doprinose smanjivanju buke. U slučaju N+2, utvrđeno je da najmanje buke pravi kombinacija tri motora koji su postavljeni tako da krila i trup kontrolišu kretanje zvučnih talasa – jedan ispod svakog krila i jedan iznad repa, svi maksimalno povučeni ka zadnjoj strani aviona. Finalni rezultat je toliko tih da bi treća komponenta u utišavanju buke ovog aviona bila potrebna samo na aerodromima. U pitanju je pasivno i aktivno utišavanje buke koje može da se primeni već i na današnje avione. Kombinacija senzora i zvučnika, raspoređenih po celom aerodromu bi u centralni sistem sakupljala podatke o buci, a onda bi se, na osnovu prikupljenih informacija i specifičnosti arhitekture aerodroma sa svakog zvučnika emitovao jedinstveni zvuk koji ublažava buku aviona.

Ako je sve toliko fantastično, zašto N+2 već ne leti? Razlozi su pre svega komercijalne prirode jer treba prodati ovakvu letelicu avio-kompanijama, što nije lako kad ne možete da se pohvalite da je sve bolje nego nekada. Naime, da bi bio tako tih, N+2 je nešto manji i sporiji od Konkorda, odnosno prima samo 80 umesto 100 putnika i razvija maksimalno 1,7 umesto 2 maha. Ipak, to što je manji i tiši omogućilo bi mu da sleće na mnogo veći broj aerodroma nego što je to mogao Konkord, a čak i sa „samo” 1,7 maha let ovim avionom trajao bi upola kraće nego put konvencionalnim mlaznjakom. Iz Lockheed Martina poručuju da bi N+2 uskoro trebalo da uđe u fazu izgradnje prototipa, kao i da se nadaju da bi ovaj avion mogao da uđe u komercijalnu službu pre 2025. godine.

NASA, naravno, ne miruje nego se već radi na sledećoj generaciji aviona, N+3 je projekat koji bi do 2035. godine trebalo da predstavi avion koji je u stanju da ponese do 200 putnika, putuje brže od Konkorda, ali i da zadrži sve prednosti po pitanju tišine i ekonomičnosti održavanja koje karakterišu N+2. Sem toga, NASA sarađuje sa kompanijom Boeing na njihovom projektu Icon-II čija meta je avion brzine 1,8 maha i nosivosti od 120 putnika, takođe do 2035. godine.

N3-X

NASA razvija nekoliko još radikalnijih rešenja za avion budućnosti. Jedan od njih je superefikasni N3-X pri čijem dizajnu su u prvom planu bile ekonomičnost i smanjenje negativnih efekata na okolinu. Ako avion treba da bude efikasan, to znači, pre svega, da on treba da izgleda približno onome kako je pre više od sto godina zacrtao Hugo Junkers – kao leteće krilo. Leteće krilo je tip aviona kod kog celo telo letelice generiše uzgon, odnosno nema cilindričnog trupa. Najprepoznatljiviji predstavnici ovog dizajna su stealth bombarder B-2 Spirit i stari nemački lovac Horten 229. Osnovne zamerke ovom dizajnu su donedavno bile da avion mora da bude prevelik kako bi bio isplativ za komercijalnu upotrebu, kao i da ne manevriše dovoljno okretno. Za oba problema rešenja su nađena primenom računara – fly-by-wire sistemi redukuju probleme sa okretnošću aviona, a dizajn poznat kao „blended wing” (engl. utopljeno krilo) omogućuje ekonomičnost letećeg krila sa visokom nosivošću aviona sa standardnim, cilindričnim trupom.

NASA i Boeing su već dobro upoznati sa dizajnom blended wing zahvaljujući projektu Boeing X-48, ali N3-X odlazi korak dalje. Dok X-48 koristi klasičan pogon, mali broj moćnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem, glavna snaga N3-X leži upravo u njegovoj revolucionarnoj pogonskoj grupi. N3-X je napravljen da koristi niskokalorično gorivo biološkog porekla za proizvodnju struje kojom bi se napajalo više desetina manjih elektromotora postavljenih ispod krila i u repu ovog aviona. Avioni zasnovani na N3-X se trenutno ne prave zato što je masa konvencionalnih generatora i elektromotora odgovarajuće snage prevelika, ali sa svakom godinom novi materijali i rešenja približavaju ovaj dizajn stvarnosti. Prognoze NASA su da će za 20 godina svi novi avioni za kratke i srednje deonice da koriste kombinaciju upravo ovog izgleda i pogona.

E-Fan

Dokaz da elektromotori u avijaciji nisu puki snovi i fantazije o budućnosti isporučio je Airbus svojim avionom E-Fan. Ovaj mali avion (raspon krila 9,5 metara) za napajanje svoja dva elisna elektromotora ne koristi generatore nego litijum-polimerske baterije smeštene u krilima. Težina aviona u kom dve osobe sede jedna iza druge je svega 550 kg, snaga motora je 60 kW, a baterije mu omogućavaju do jedan sat leta pri čemu je maksimalna brzina 220 km/h. Prototip ovog aviona leteo je već prošle godine, a Airbus očekuje mnogo od ovog dizajna jer je održavanje E-Fana veoma jednostavno i povoljno. Tako je Airbus osnovao kompaniju VoltAir koja je već započela sa proizvodnjom verzije 2.0, koja će se naći u prodaji 2017. godine sa širom kabinom u kojoj će sedišta biti jedno pored drugog. Plan razvoja najavljuje i verziju 4.0 za 2019. godinu koja će moći da ponese četiri osobe, imaće autonomiju od dva sata letenja, a sa dodatnim kerozinskim generatorom struje moći će da dopunjava baterije i produži maksimalno vreme leta do tri i po sata. Verzija 4.0 trebalo bi da košta oko 400.000 dolara, slično avionu Cesna 172, ali bi trošio upola manje goriva. Finalni korak u perspektivi razvoja ovog aviona bio bi E-Thrust, povoljan mlazni putnički avion koji koristi tehnologije razvijene na manjim avionima u seriji i koji bi bio u stanju da prevozi sto osoba na kratkim distancama (do 1500 km).

Vodene piste

Kako na globalnom nivou gustina vazdušnog saobraćaja postaje sve veća, neophodno je napraviti ili više aerodroma za opsluživanje svih tih aviona ili veće avione da ponesu sve te putnike. Tim inženjera sa Imperijalnog koledža u Londonu smatra da su našli zajedničko rešenje za oba pomenuta problema – povratak hidroavionima. Sredinom prošlog veka moderni klipni i mlazni putnički avioni počeli su da potiskuju do tada prilično popularan i povoljan transport hidroavionima. Danas, zbog primene modernih tehnologija na klasičan koncept aviona koji koristi vodenu površinu kao pistu, veliki su izgledi da nas očekuje renesansa hidroaviona. Pomenuti dizajnerski tim predstavio je skalabilni koncept zasnovan na dizajnu blended wing, čija bi najmanja verzija nosila oko 200, a najveća čak 2000 putnika. U poređenju sa džinovskim Airbusom A380 koji nosi oko 550 putnika sa rasponom krila od 80, visinom od 24 i dužinom od 73 metra, ovaj hidroavion za 2000 putnika imao bi približne dimenzije centralnog trupa, 80 metara dužine i 20 metara visine, ali bi mu raspon krila bio čak 160 metara. Sem što bi i tako velik bio 15-20 odsto ekonomičniji od konvencionalnih aviona, ovaj leteći brod bio bi i mnogo bezbedniji. Naime, upravo kombinacija trupa sposobnog da poleće i sleće sa vode i blended wing dizajna omogućuje da se evakuacija velikog broja putnika obavi mnogo brže nego iz klasičnih letelica. Što se tiče priče o aerodromima, dizajneri se oslanjaju na činjenicu da je većina velikih gradova jednako daleko od velikih vodenih površina koliko i od aerodroma. Tako da bi pravljenje pristaništa za hidroavione sa barijerama za smanjivanje talasa bilo mnogo lakše i isplativije nego izgradnja novih aerodroma još dalje od gradova.

• • •

Dok se inženjeri znoje da ispoštuju postojeće tehnologije, ili da razviju nove kako bi njihovi avioni budućnosti poleteli, ponekad je lepo pustiti mašti na volju i zamisliti da sve što nam treba već postoji. Tako je španski dizajner Oskar Vinjalis stvorio svoju viziju aviona budućnosti, koncept AWWA Sky Whale. Tu su motori sa promenjivom geometrijom za lakša i kraća poletanja i sletanja, kao i ekscentrične turbine za vetar koje ublažavaju turbulenciju i koriste kretanje aviona za stvaranje električne energije. Napredni navigacioni računar sa 3D mikrotalasnim radarom i laserskim sistemom za navođenje kojima ne smetaju atmosferski uslovi olakšao bi upravljanje pilotima preko VR interfejsa. Kombinacija blended wing i hybrid wing dizajna sa trospratnim pljosnatim telom i krilima koja aktivno umanjuju turbulencije učinila bi let udobnijim no ikada pre. Trup od naprednih kompozitnih materijala sa ugljeničnim nanocevčicama i solarnim mikroćelijama koje funkcionišu kao prozori promenjive transparentnosti... U kompjuterskim simulacijama, Sky Whale već sada leti fantastično, za realnu verziju treba sačekati još „samo” da se usavrše tehnologije i materijali sa karakteristikama neophodnim za konstrukciju ovakve letelice. Najbitnije od svega, ljubitelji avijacije mogu ponovo podignu pogled ka nebu, i sem svetle prošlosti gledaju i napred, ka inovativnoj budućnosti i novim letelicama koje će uskoro zaploviti među oblacima.

Dragan KOSOVAC