Птиците са безспорните майстори на аеродинамиката. Без значение колко суперкомпютри и аеродинамични тунели хвърлят учените при решаването на трънливите изчисления на полета, те никога няма да отговарят на съвършенството на въздушните летателни апарати, пише “CNN”.
Съсредоточен сапсан, гмуркащ се върху плячката си, чифт свирепи колибри в териториален бой или огромен албатрос, реещ се без усилия в продължение на дни над океана, завиждат на аеродинамиците и пилотите.
Въздушната какофония на огромно стадо гъски, отдаващо се, докато лети в перфектна формация „V“, е чудо, което трябва да се види. Тези формирования също са вдъхновение за изследователите в Airbus UpNext, демонстрационния и технологичен инкубатор на производителя на самолети.
Още преди един век птичи учени започнаха да разбират, че птиците увеличават аеродинамичната ефективност чрез летене в непосредствена близост, като се възползват от променения въздушен поток след всяка птица. Имайки това предвид, демонстрационният проект за полет на Airbus fello’fly ще лети с два големи търговски самолета, които искат да имитират икономиите на енергия на нашите пернати приятели.
Въз основа на тестови полети през 2016 г. с Airbus A380 megajet и A350-900 широкофюзелажен самолет, fello’fly се надява да демонстрира и измери количествено аеродинамичната ефективност, докато разработва оперативни процедури по време на полет.
Първоначалните полетни изпитания с два A350 започнаха през март 2020 г. Програмата ще бъде разширена през следващата година, за да включва участието на авиокомпаниите Frenchbee и SAS, заедно с доставчиците на услуги за контрол на въздушното движение и аеронавигационно обслужване от Франция, Великобритания и Европа. Ето какво обясни в интервю за CNN Travel д-р Сандра Бур Шефер, главен изпълнителен директор на Airbus UpNext:
“Това е много, много различно от онова, което военните биха нарекли формационен полет. Наистина няма нищо общо с близко формиране”.
Безплатен лифт
Самолет в полет изхвърля облак от въртящ се въздух от края на крилата си, известен като “вихър на върха на крилото”. Известно е, че изключително мощните вихри – особено тези, генерирани от голям самолет – преобръщат по-малки самолети, които са срещнали хоризонталното торнадо на въздушния поток отзад.
Избягването на турбуленцията след събуждането е част от учебната програма на студент-пилотите, както ще бъде в демонстрацията на fello’fly. “Бур Шефер, опитен инженер по летателни изпитания, каза:
“Пилотите са обучени да не летят във водовъртежа на предходен самолет”.
“Те ще бъдат на 1 и половина до 2 морски мили от водещия самолет и леко изместени, което означава, че са от страната на вихъра. Вече не е вихърът, а плавният ток на въртящия се въздух, който е до вихъра и ние използваме възходящия поток на този въздух.”
Възползването от свободния асансьор при това издигане на въздуха се нарича “извличане на енергията на събуждането”. Шефер казва, че предстоящите полетни изпитания, използващи два A350, могат да докажат, че при полети на дълги разстояния могат да се постигнат икономии на гориво между 5% и 10%, “което е доста”.
“Това е причината, поради която искаме да го ускорим. Днес това не е продукт, но е нещо, в което силно вярваме.”
Милиони години
Макар да изглежда просто да наблюдаваш ято птици, за да разбереш аеродинамиката на техния енергоспестяващ полет, всъщност не е така. Ето какво казва д-р Чарлз Бишоп от Факултета по естествени науки, Университета Бангор, в Гуинед, Уелс”
“Птиците правят това от милиони години, но недостатъкът, който имаме, е, че не можем да правим контролирани експерименти много лесно”.
Въпреки това, Бишоп цитира забележителен документ от 2001 г. в седмичното международното списание Nature от Анри Ваймерскирх, където изследователят и неговият екип са имали достъп до опитомени пеликани – известни в общността на птиците като най-добрите при полет във формация, дори по-добри от гъски или лебеди.
“Тяхното изследване е единственото техническо, което показва преки доказателства за енергийно предимство, а не теоретични изчисления в аеродинамиката.”
Ваймерскирх е успял да постави монитори за сърдечния ритъм на птиците и според Бишоп задните пеликани във формацията явно спестяват енергия.
“Имат 14% спад в сърдечната честота и освен това се плъзгат повече. Лесно им е да летят с това аеродинамично предимство.”
И точно като пеликаните, пилотите на задния A350 в теста на fello’fly ще позиционират самолета, за да оптимизират ефекта от измиването, но това води към едно от предизвикателствата, пред които е изправен изследователският екип. Бур Шефер е категоричен:
“Не можете да видите събуждането, така че просто не можете да кажете “Ах, аз съм на правилното място”. Трябва да се окаже помощ на пилота, за да разположи правилно самолета.”
След като се променят, системите за автоматично полет ще трябва да поддържат правилната позиция, като намаляват натоварването на пилотите и осигуряват безпроблемно пътуване за пътниците, като избягват по-турбулентните компоненти на трасето. Ще бъдат тествани процедури, които да позволят на двата самолета да координират позицията си – подобно на тази по време на мисия за зареждане с въздух. Бур Шефер споделя:
“Трябва да сме сигурни, че можем да направим присъединяването безопасно. Няма да имаме компромиси по отношение на безопасността”.
След като бъде доказана концепцията за извличане на енергия след събуждане, оперативните и финансовите съображения ще трябва да бъдат решени. Според Бур Шефер доставчиците на обслужване на въздушното движение и правителствените авиационни агенции ще трябва да бъдат убедени в промяната на разпоредбите, за да позволят много по-близки стандарти за разделяне на въздухоплавателните средства от съществуващите в момента.
Ще трябва да бъдат разработени процедури за планиране на полети, за да могат самолетите да съответстват на маршрути с други самолети, заедно с позиции и височини, за да започнат полет на формирането. А процесът за споделяне на спестяванията от разходи за гориво между авиокомпаниите ще бъде приоритет.
“Знаем, че има въпросителни. Нашата цел като демонстратор е да намерим отговори на тези въпроси.”
