В науке всегда есть место для фантастических идей. Это знают в NASA, где устроили конкурс на тему невероятных самолётов будущего. Они должны быть построены на совершенно новых принципах и способны кардинально изменить авиацию. Перед группой экспертов выступили 17 команд.

В рамках проекта Convergent Aeronautics Solutions (CAS) для дальнейшего изучения выбрано шесть идей в четырёх категориях: 1) безопасные и эффективные действия в глобальном масштабе; 2) сверхэффективные коммерческие суда; 3) двигатели с низким выбросом углекислого газа; 4) гарантированная автономия.

По условиям, каждая команда должна иметь в составе хотя бы одного инженера из центров аэронавтики NASA в Виргинии, Калифорнии или Огайо. То есть совсем уж бредовых презентаций не могло быть. Фактически, конкурс проводился для инженеров NASA.


Слева направо: 1) безопасные и эффективные действия в глобальном масштабе; 2) сверхэффективные коммерческие суда; 3) двигатели с низким выбросом углекислого газа; 4) гарантированная автономия

Четыре конкурсных категории сильно отличаются и в чём-то противоречат друг другу. Это фундаментально разные вопросы. Например, первая категория требует более системного подхода, а вторая — проектирования конкретных миссий, как это делают для космических миссий NASA.

Итак, к победителям.

Многофункциональные структуры с хранением энергии
Проблема электрических силовых установок — вес и объём батарей, которые нужно хранить внутри самолёта. Но что, если сам материал, из которого изготовлено транспортное судно, использовать в качестве батареи? Достижения в материаловедении, химии и нанотехнологиях могут сделать это возможным.

Автономная операционная система для БПЛА
Неизвестно, как внутренняя логика/софт беспилотных летательных аппаратов будут реагировать на непредвиденные ситуации, такие как внезапное ухудшение погоды или близко подлетевший другой самолёт, что требует мгновенного изменения курса и поведения. При нынешнем подходе такие ситуации и реакция на них должны быть заложены в программу заранее. Но возникает вопрос: можно ли использовать инновационные методы программирования и продвинутые системы искусственного интеллекта для создания БПЛА, который будет предпринимать действия самостоятельно, без вмешательства человека — такие же логичные и предсказуемые действия, какие предпринял бы сертифицированный пилот?

Технологии адаптивных композитных аэроструктур
В последние годы достигнут прогресс в производстве и использовании композитных материалов для изготовления воздушных судов. Одновременно мы продвинулись в такой технологии как адаптация формы крыльев для лётных условий. Вопрос в том, можно ли объединить эти две технологии, то есть создавать сверхпрочные, легковесные композитные структуры, которые одновременно гибкие и изменяют свою форму по необходимости.

Гибридная электрическая силовая установка с высоким напряжением
Проблема с внедрением электрических силовых установок на авиалайнерах — как сделать всю электросистему максимально эффективной и легковесной.

Потенциальное решение может быть найдено при доработке двигателей высокого напряжения на переменном токе, которые сейчас используются в наземных системах, чтобы значительно уменьшить размер и вес требуемого оборудования.

В то же время следует изучить потенциал технологий изоляционных материалов с самозаживлением. Идея в том, что при повреждении изоляции импульс тока высокого напряжения вызывает химическую реакцию, которая приводит к восстановлению оригинальной изоляции.

Учимся летать
Исторически сложилось, что процесс проектирования, постройки, тестирования и сертификации нового судна может занимать годы и стоить много денег. Вопрос в том, насколько мы продвинулись в понимании аэродинамики и физики полёта, чтобы создать компьютерные программы, смоделировать испытательные полёты и избежать испытаний в реальности.


Учимся летать. Цифровой двойник самолёта

Цифровой двойник самолёта
Та же группа исследователей предлагает использовать «цифровой двойник» самолёта для симуляции старения всего судна и отдельных его компонентов (с учётом времени и внешних факторов), чтобы заранее предвидеть проблемы и устранить их.

---

Жизнеспособность шести концепций проверят в течение ближайших двух лет. Конечно, по результатам может оказаться, что ни одна из них не прошла проверку по какой-то причине — цена, технология или законы физики. Но это не означает, что проекты нельзя реализовать в будущем. Кто знает, ведь в будущем даже законы физики могут обновиться в результате научных открытий.