Синьпин Янь – Передовые технологии и перспективы их развития в транспортной отрасли Китая (страница 14)
Учитывая характеристики использования и технические характеристики легких самолетов авиации общего назначения, включая легкие самолеты-амфибии, а также суровые условия, в которых используются легкие самолеты, разнообразие, сложность и опасность их оперативных задач выше, чем у больших самолетов. Ведутся исследования по общему проектированию высокоэффективных, экологичных, легких, многоцелевых и универсальных самолетов, продолжаются исследования новой технологии электрической силовой установки для электрических самолетов, облегчения самолетов общего назначения, эффективного интегрированного структурного проектирования и технологий производства, а также разработка электрических самолетов на новой энергии и современных легких самолетов авиации общего назначения. Кроме того, повышается уровень исследований и разработок эффективных многоцелевых моделей самолетов общего назначения, что помогает развивать стратегическую отрасль авиации общего назначения в Китае.
Принимая во внимание новые конфигурации, такие как компоновка крыла-фюзеляжа / компоновка опорного крыла, а также новые концепции энергетических беспилотных транспортных самолетов, такие как топливные элементы, водородное топливо, гибридная энергия и т. д., необходимо совершить прорыв в проектировании модульной и легкой конструкции и технологии производства беспилотных летательных аппаратов, компоновке беспилотных транспортных самолетов и исследований по интеграции продуктов, а также одновременно завершить разработки новой концепции и новой компоновки беспилотных транспортных самолетов на основе интеграции существующих технологий и разработок; провести технические исследования по беспилотному автономному взлету и посадке существующих моделей, модернизировать и превратить их в беспилотный транспортный самолет.
Что касается новой аэродинамической компоновки крупномасштабных гиперзвуковых самолетов, то гибридная компоновка корпуса с крылом, компоновка фюзеляжа с двойным каплевидным сечением и компоновка с несущим крылом отличаются высоким отношением подъемной силы к тяге, большой пассажировместимостью и низким уровнем шума в салоне, и этому уделяется пристальное внимание. Эти новинки могут иметь соотношение подъемной силы к тяге 22 и более, что примерно на 21% выше, чем у традиционной конфигурации, это снижает расход топлива на пассажиро/морскую милю на 27%. Помимо экономичности вышеупомянутая новая компоновка значительно превосходит текущую традиционную конфигурацию с точки зрения уровня шумоподавления и, как ожидается, снизит шум примерно на 35-42 дБ(А). Компоновка гибрида крыла и фюзеляжа показана на рисунке 2-1.
Сверхзвуковые самолеты обладают уникальными преимуществами при межконтинентальных перелетах и деловых поездках на сверхдальние расстояния. Текущие технические «горячие точки» сосредоточены на передовых аэродинамических конструкциях, силовых и двигательных технологиях, прогнозировании звукового удара и технологиях снижения шума сверхзвуковых самолетов.
С точки зрения аэродинамики технология снижения сопротивления ламинарного потока имеет высокий уровень технической зрелости и может обеспечить высокие аэродинамические преимущества. Использование технологии «крыло с ламинарным потоком» может снизить общее сопротивление самолета на 15-20%. Различные интегрированные технологии аэродинамического проектирования также являются ключевыми технологиями при проектировании новых конфигураций гражданских самолетов в будущем. Высокопроизводительное численное моделирование, крупномасштабная параллельная оптимизация и передовые технологии испытаний в аэродинамической трубе являются направлениями развития аэродинамических технологий.
При дальнейшем совершенствовании технологии проектирования авиационных двигателей добиться желаемого прорыва будет сложнее. Поэтому в будущем больше внимания будет уделяться проектированию нетрадиционных двигателей. Двигатели с открытым ротором и высокой топливной экономичностью, двигатели со сложным аэродинамическим тепловым циклом, полностью электрические распределенные силовые установки и гибридные силовые установки с турбинами и электродвигателями – вот основные направления развития авиационных двигателей будущего.
Технология авиационных материалов все еще развивается в направлении разработки новых материалов и инновационного структурного проектирования. Основное внимание уделяется решению проблемы устойчивости к повреждениям и тенденции развития композитов, а ключевым моментом в проектировании композитных конструкций является решение проблемы высокой стоимости производства и разработки самих композитов. Использование интеллектуальных структурных технологий для управления структурной геометрией, движением, аэродинамическими процессами, структурным демпфированием и вибрацией может значительно повысить долговечность и надежность конструкции. Благодаря использованию многофункциональной конструкции конструкция и электронные компоненты напрямую интегрированы вместе для комплексного проектирования, что позволяет уменьшить структуру, используемую для поддержки и фиксации, улучшить использование внутреннего пространства самолета и снизить затраты. Гибкая несущая конструкция позволяет самолету изменять конструктивную форму корпуса во время полета, образуя адаптивную конструкцию с изменяемой геометрией.
В будущем воздушные системы будут продолжать развиваться в направлении сетевых и разведывательных технологий. Авионика будет следовать глобальной тенденции системной интеграции и совместного использования аппаратных и программных ресурсов. Мультиэлектрические технологии будут развиваться и широко применяться во многих областях, таких как производство электроэнергии, распределение электроэнергии, управление электроэнергией, электрическая защита от обледенения, электрическое торможение, электрические приводы и двигатели. Усовершенствованный комплект бортового радиоэлектронного оборудования (AS – Avionics Suite) должен иметь открытую отказобезопасную сетевую функционально ориентированную архитектуру, основанную на масштабируемой интегрированной модульной авионике (IMA – Integrated Modular Avionics) с использованием общей среды обработки (платформы). Следующим шагом в развитии технологии инерциальной навигационной системы (SNS – Inertial Navigation System) Jetlink будет создание инерциальной навигационной системы на основе твердотельного волнового гироскопа. Сбор и автоматизированная обработка данных требуют использования интеллектуальных датчиков, способных самостоятельно адаптироваться к условиям эксплуатации и постоянно контролировать свою чувствительность. Современные датчики и статические переключатели обладают диагностическими возможностями, могут подключаться к сетям и вскоре обеспечат простейшие функции контроллера. Усовершенствование общих систем самолета позволит снизить его вес, повысить надежность и облегчить обслуживание. Тенденция интеграции и разделения ресурсов приведет к увеличению количества авиационных систем, а функции систем будут реализовывать независимые системы, находящиеся на общей вычислительной платформе комплекса авионики.
Будущее развитие инфраструктуры аэропорта в основном будет отражать три основные тенденции развития: во-первых, комплексное зондирование, создание сенсорной сети вокруг всего процесса эксплуатации аэропорта, развертывание широкого спектра датчиков и использование таких технологий, как видео, интернет вещей, большие данные и мобильная связь, для достижения комплексного зондирования. Второе – глобальное сотрудничество. Благодаря сотрудничеству различных регионов и департаментов ресурсы аэропорта динамически оптимизируются и корректируются в реальном времени для поддержки быстрого принятия научных решений и достижения глобального сотрудничества. В-третьих, автономная работа, основанная на технологиях и методах автономного интеллектуального обучения и принятия оптимальных решений, позволяет системам аэропорта осуществлять групповое познание и сотрудничество, чтобы достичь автономной работы.
Перцепция – комплексное восприятие: создать сенсорную сеть вокруг всего процесса работы аэропорта, развернуть широкий спектр датчиков и использовать такие технологии, как видео, интернет вещей, большие данные и мобильная связь, для реализации автоматизированного сбора данных на узлах защиты полетов; использовать высокоточное позиционирование, интернет вещей и другие технологии для обнаружения и отслеживания транспортных средств, оборудования без электропитания и персонала для достижения точного позиционирования и мониторинга в реальном времени потока самолетов, пассажиропотоков, грузовых потоков, потоков багажа и исследований транспортных потоков. Создать точное позиционирование и мониторинг транспортного потока в режиме реального времени, использовать интеллектуальный поиск информационных систем безопасности гражданской авиации, видеомониторинг и разведданные полицейской системы для единой проверки безопасности информации о пассажирах, усовершенствовать интеллект информационных систем раннего предупреждения безопасности аэропорта и реализовать инициативу раннего предупреждения рисков безопасности гражданской авиации. Появилось множество способов регистрации, таких как регистрация в городе / на станции метро, полная система отслеживания багажа, основанная на интернете вещей, больших данных и облачных вычислениях, которые могут информировать пассажиров / владельцев груза о местонахождении их предметов в любое время. Кроме того, технология интеллектуальных роботов продолжает совершать прорывы. Уже завершены испытания в некоторых сценариях и началось применение замены ручного труда на механический с применением роботов при выполнении тяжелых погрузочно-разгрузочных работ в аэропорту. На станциях изначально внедрены системы автоматической сортировки и складирования. Технология анализа больших данных обеспечивает анализ данных в реальном времени, интеллектуальное распределение операционных ресурсов и упорядоченное связывание рейсов, улучшает использование ресурсов и эффективность работы аэропорта.