นวัตกรรมทางเทคนิคในเครื่องบินและอื่น ๆ

การบินกำลังพัฒนาไปในทิศทางต่างๆ เครื่องบินเพิ่มระยะการบิน ประหยัดขึ้น แอโรไดนามิกมากขึ้น และเร่งความเร็วได้ดีขึ้น มีการปรับปรุงห้องโดยสาร ที่นั่งผู้โดยสาร และสนามบินเอง

เที่ยวบินกินเวลาสิบเจ็ดชั่วโมงโดยไม่หยุดพัก โบอิ้ง 787-9 ดรีมไลเนอร์ สายการบินแควนตัสของออสเตรเลียซึ่งมีผู้โดยสารมากกว่าสองร้อยคนและลูกเรือสิบหกคนบนเครื่อง บินจากเมืองเพิร์ธ ประเทศออสเตรเลีย ไปยังสนามบินฮีทโธรว์ในลอนดอน รถวิ่งผ่านไป 14 498 กม. เป็นเที่ยวบินที่ยาวที่สุดเป็นอันดับสองของโลกต่อจากการเชื่อมต่อของ Qatar Airways จากโดฮาไปยังโอ๊คแลนด์ ประเทศนิวซีแลนด์ เส้นทางสุดท้ายนี้ถือเป็น 14 529 กมซึ่งยาวกว่า 31 กม.

ในขณะเดียวกันสิงคโปร์แอร์ไลน์ก็รอการส่งมอบใหม่อยู่แล้ว แอร์บัส A350-900ULR (เที่ยวบินทางไกลมาก) เพื่อเริ่มให้บริการตรงจากนิวยอร์กไปสิงคโปร์ ความยาวรวมของเส้นทางจะเป็น มากกว่า 15 กม.. รุ่น A350-900ULR ค่อนข้างเฉพาะ - ไม่มีชั้นประหยัด เครื่องบินได้รับการออกแบบสำหรับ 67 ที่นั่งในส่วนธุรกิจและ 94 ที่นั่งในส่วนเศรษฐกิจพรีเมียม มันสมเหตุสมผล ท้ายที่สุดใครสามารถนั่งแคบเกือบทั้งวันในห้องที่ถูกที่สุด? ด้วยเที่ยวบินตรงที่ยาวนานเช่นนี้ในห้องโดยสาร จึงได้รับการออกแบบสิ่งอำนวยความสะดวกใหม่ๆ มากขึ้นเรื่อยๆ

ปีกแฝง

เมื่อการออกแบบเครื่องบินพัฒนาขึ้น แอโรไดนามิกของเครื่องบินก็มีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าจะไม่ได้รุนแรงมากนัก ค้นหา ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ตอนนี้การเปลี่ยนแปลงการออกแบบสามารถเร่งความเร็วได้ ซึ่งรวมถึงปีกที่บางและยืดหยุ่นมากขึ้น ซึ่งให้กระแสลมที่เป็นธรรมชาติและจัดการกระแสลมนั้นอย่างแข็งขัน

ศูนย์วิจัยการบินอาร์มสตรองของนาซ่าในแคลิฟอร์เนียกำลังดำเนินการในสิ่งที่เรียกว่า ปีกแอโรอีลาสติกแบบพาสซีฟ (สเตลเมท). แลร์รี ฮัดสัน หัวหน้าวิศวกรทดสอบของห้องปฏิบัติการโหลดอากาศของศูนย์อาร์มสตรอง บอกกับสื่อว่าโครงสร้างคอมโพสิตนี้เบาและยืดหยุ่นกว่าปีกแบบเดิม เครื่องบินพาณิชย์ในอนาคตจะสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ประหยัดน้ำหนัก และประหยัดเชื้อเพลิง ในระหว่างการทดสอบ ผู้เชี่ยวชาญใช้ (FOSS) ซึ่งใช้ใยแก้วนำแสงที่ผสานเข้ากับพื้นผิวของปีก ซึ่งสามารถให้ข้อมูลจากการตรวจวัดความเครียดและความเค้นนับพันครั้งในภาระงาน

ห้องโดยสารเครื่องบิน - โครงการ

ปีกที่บางและยืดหยุ่นมากขึ้นช่วยลดการลากและน้ำหนัก แต่ต้องการโซลูชันการออกแบบและการจัดการใหม่ การกำจัดการสั่นสะเทือน. โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วิธีการที่ได้รับการพัฒนานั้นมีความเกี่ยวข้องกับการปรับโครงสร้างแบบแอโรอีลาสติกแบบพาสซีฟโดยใช้วัสดุผสมที่ทำโปรไฟล์หรือการผลิตสารเติมแต่งโลหะ เช่นเดียวกับการควบคุมเชิงรุกของพื้นผิวที่เคลื่อนไหวของปีกเพื่อลดการเคลื่อนตัวและแรงระเบิดและ ลดแรงสั่นสะเทือนของปีก ตัวอย่างเช่น มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม สหราชอาณาจักร กำลังพัฒนากลยุทธ์สำหรับการควบคุมหางเสือเครื่องบินอย่างแข็งขัน ซึ่งสามารถปรับปรุงอากาศพลศาสตร์ของเครื่องบินได้ ทำให้สามารถลดแรงต้านของอากาศได้ประมาณ 25% ส่งผลให้เครื่องบินบินได้ราบรื่นขึ้น ส่งผลให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงและปล่อย COXNUMX น้อยลง₂.

เรขาคณิตที่เปลี่ยนแปลงได้

NASA ประสบความสำเร็จในการนำเทคโนโลยีใหม่ที่ช่วยให้เครื่องบินบินได้ พับปีกในมุมต่างๆ. เที่ยวบินล่าสุดที่ดำเนินการที่ศูนย์วิจัยการบินอาร์มสตรองเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ ช่วงปีกที่ปรับได้ — ปาวี. โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้บรรลุประโยชน์ตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่หลากหลายผ่านการใช้โลหะผสมหน่วยความจำรูปทรงน้ำหนักเบาที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ซึ่งจะช่วยให้ปีกด้านนอกและพื้นผิวการควบคุมสามารถพับเก็บได้ในมุมที่เหมาะสมที่สุดในระหว่างการบิน ระบบที่ใช้เทคโนโลยีใหม่นี้สามารถชั่งน้ำหนักได้น้อยกว่าระบบแบบเดิมถึง 80% การร่วมทุนนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Converged Aviation Solutions ของ NASA ภายใต้การบริหารภารกิจการวิจัยการบิน

นวัตกรรมการออกแบบห้องโดยสารเครื่องบิน

ปีกที่พับได้ในการบินเป็นนวัตกรรมที่ อย่างไรก็ตาม มีการดำเนินการแล้วในทศวรรษที่ 60 โดยใช้เครื่องบิน XB-70 Valkyrie เหนือสิ่งอื่นใด ปัญหาคือมันมักจะเกี่ยวข้องกับการมีเครื่องยนต์ธรรมดาและระบบไฮดรอลิกขนาดใหญ่และขนาดใหญ่ ซึ่งไม่แยแสต่อเสถียรภาพและความประหยัดของเครื่องบิน

อย่างไรก็ตาม การนำแนวคิดนี้ไปใช้สามารถนำไปสู่การสร้างเครื่องจักรที่ประหยัดน้ำมันได้มากกว่าที่เคย รวมทั้งทำให้การขับเครื่องบินระยะไกลในอนาคตที่สนามบินง่ายขึ้น นอกจากนี้ นักบินจะได้รับอุปกรณ์อีกตัวหนึ่งเพื่อตอบสนองต่อสภาพการบินที่เปลี่ยนแปลงไป เช่น ลมกระโชก ประโยชน์ที่เป็นไปได้ที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของการพับปีกคือการบินด้วยความเร็วเหนือเสียง

และพวกเขายังทำงานในสิ่งที่เรียกว่า ร่างกายนุ่มฟู - ปีกผสม. นี่คือการออกแบบแบบบูรณาการโดยไม่มีการแยกปีกและลำตัวของเครื่องบินอย่างชัดเจน การผสานรวมนี้มีข้อได้เปรียบเหนือการออกแบบเครื่องบินทั่วไป เนื่องจากรูปร่างของลำตัวช่วยสร้างแรงยก ในขณะเดียวกัน ก็ช่วยลดแรงต้านของอากาศและน้ำหนัก ซึ่งหมายความว่าการออกแบบใหม่นี้ใช้เชื้อเพลิงน้อยลง ดังนั้นจึงช่วยลดการปล่อย CO₂.

การแสดงผลของการออกแบบปีกผสม X-48B

การแกะสลักชั้นขอบเขต

พวกเขายังได้รับการทดสอบ เค้าโครงเครื่องยนต์ทางเลือก - เหนือปีกและหาง เพื่อให้สามารถใช้มอเตอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้นได้ การออกแบบที่มีเครื่องยนต์ turbofan หรือมอเตอร์ไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่ที่ส่วนท้าย "การกลืน" หรือที่เรียกว่า "การกลืน" นั้นแตกต่างจากโซลูชันทั่วไป ชั้นขอบอากาศซึ่งช่วยลดการลาก นักวิทยาศาสตร์ของ NASA ได้มุ่งเน้นไปที่ส่วนลากตามหลักอากาศพลศาสตร์และกำลังดำเนินการกับแนวคิดที่เรียกว่า (BLI) พวกเขาต้องการใช้เพื่อลดการใช้เชื้อเพลิง ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน และมลพิษทางอากาศในเวลาเดียวกัน

 Jim Heidmann ผู้จัดการโครงการเทคโนโลยีการขนส่งทางอากาศขั้นสูงของ Glenn Research Center กล่าวในระหว่างการนำเสนอสื่อ

เมื่อเครื่องบินบิน ชั้นขอบเขตจะเกิดขึ้นรอบลำตัวและปีก - อากาศที่เคลื่อนที่ช้ากว่าซึ่งสร้างแรงต้านอากาศพลศาสตร์เพิ่มเติม มันหายไปอย่างสมบูรณ์ต่อหน้าเครื่องบินที่กำลังเคลื่อนที่ - มันเกิดขึ้นเมื่อเรือเคลื่อนที่ผ่านอากาศและที่ด้านหลังของรถอาจมีความหนาหลายสิบเซนติเมตร ในการออกแบบทั่วไป ชั้นขอบเขตจะเลื่อนผ่านลำตัวแล้วผสมกับอากาศที่อยู่ด้านหลังเครื่องบิน อย่างไรก็ตาม สถานการณ์จะเปลี่ยนไปหากเราวางเครื่องยนต์ตามเส้นทางของชั้นขอบเขต เช่น ที่ส่วนท้ายของเครื่องบิน ด้านบนหรือด้านหลังลำตัวโดยตรง อากาศของชั้นขอบที่ช้ากว่าจะเข้าสู่เครื่องยนต์ ซึ่งจะถูกเร่งและขับออกด้วยความเร็วสูง ซึ่งไม่ส่งผลต่อกำลังของเครื่องยนต์ ข้อดีคือการเร่งอากาศ เราลดแรงต้านที่กระทำโดยชั้นขอบ

นักวิทยาศาสตร์ได้เตรียมโครงการเครื่องบินมากกว่าหนึ่งโหลที่สามารถใช้วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวได้ หน่วยงานหวังว่าอย่างน้อยหนึ่งในนั้นจะถูกใช้ในเครื่องบินทดสอบ X ซึ่ง NASA ต้องการใช้ในทศวรรษหน้าเพื่อทดสอบเทคโนโลยีการบินขั้นสูงในทางปฏิบัติ

เห็นที่นั่งใหม่บนเครื่องบิน

พี่ชายฝาแฝดจะบอกความจริง

ฝาแฝดดิจิตอล เป็นวิธีการที่ทันสมัยที่สุดในการลดต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์อย่างมาก ตามชื่อที่บ่งบอก ฝาแฝดดิจิทัลสร้างสำเนาเสมือนของทรัพยากรทางกายภาพโดยใช้ข้อมูลที่รวบรวมในบางจุดในเครื่องหรืออุปกรณ์ - เป็นสำเนาดิจิทัลของอุปกรณ์ที่ใช้งานได้หรือได้รับการออกแบบอยู่แล้ว GE Aviation เพิ่งช่วยพัฒนาดิจิทัลทวินเครื่องแรกของโลก ระบบแชสซี. เซ็นเซอร์ได้รับการติดตั้งในจุดที่มักจะเกิดความล้มเหลว โดยให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์ รวมถึงแรงดันไฮดรอลิกและอุณหภูมิเบรก ใช้เพื่อวินิจฉัยวงจรชีวิตที่เหลืออยู่ของแชสซีและระบุความล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ

ด้วยการตรวจสอบระบบดิจิทัลทวิน เราสามารถตรวจสอบสถานะของทรัพยากรได้อย่างต่อเนื่องและรับการเตือนล่วงหน้า การคาดการณ์ และแม้แต่แผนปฏิบัติการ โดยจำลองสถานการณ์ "เกิดอะไรขึ้นถ้า" ทั้งหมดนี้เพื่อขยายความพร้อมใช้งานของทรัพยากร อุปกรณ์เมื่อเวลาผ่านไป บริษัทที่ลงทุนในฝาแฝดดิจิทัลจะเห็นรอบเวลาลดลง 30 เปอร์เซ็นต์สำหรับกระบวนการหลัก รวมถึงการบำรุงรักษา ตามข้อมูลของ International Data Corporation  

เทคโนโลยี Augmented Reality สำหรับนักบิน

หนึ่งในนวัตกรรมที่สำคัญที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือการพัฒนา จอแสดงผลและเซ็นเซอร์ นำนักบิน NASA และนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปกำลังทดลองกับสิ่งนี้เพื่อช่วยนักบินในการตรวจจับและป้องกันปัญหาและภัยคุกคาม ติดตั้งจอแสดงผลในหมวกกันน็อคของนักบินรบแล้ว เอฟ-35 ล็อกฮีด มาร์ตินและ Thales และ Elbit Systems กำลังพัฒนาแบบจำลองสำหรับนักบินเครื่องบินพาณิชย์โดยเฉพาะเครื่องบินขนาดเล็ก ระบบ SkyLens ของบริษัทหลังนี้จะใช้กับเครื่องบิน ATR ในไม่ช้า

SkyLens โดย Elbit Systems

สารสังเคราะห์และการกลั่นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องบินไอพ่นธุรกิจขนาดใหญ่ ระบบการมองเห็น (SVS/EVS) ซึ่งช่วยให้นักบินลงจอดในสภาพที่ทัศนวิสัยไม่ดี พวกมันรวมกันเป็น .มากขึ้น ระบบการมองเห็นแบบผสมผสาน (CVS) มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความตระหนักรู้ของนักบินเกี่ยวกับสถานการณ์และความน่าเชื่อถือของตารางการบิน ระบบ EVS ใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรด (IR) เพื่อปรับปรุงการมองเห็น และมักจะเข้าถึงได้ผ่านจอแสดงผล HUD () ในทางกลับกัน Elbit Systems มีเซ็นเซอร์หกตัว รวมถึงอินฟราเรดและแสงที่มองเห็นได้ มีการขยายตัวอย่างต่อเนื่องเพื่อตรวจจับภัยคุกคามต่างๆ เช่น เถ้าภูเขาไฟในชั้นบรรยากาศ

หน้าจอสัมผัสติดตั้งในห้องนักบินธุรกิจแล้ว พวกเขากำลังย้ายไปอยู่บนเครื่องบินด้วยการแสดงของ Rockwell Collins สำหรับโบอิ้ง 777-X ใหม่ ผู้ผลิต Avionics ก็มองหาเช่นกัน ผู้เชี่ยวชาญด้านการรู้จำเสียงพูด เป็นอีกก้าวหนึ่งในการลดภาระในห้องโดยสาร Honeywell กำลังทดลองกับ การตรวจสอบการทำงานของสมอง เพื่อกำหนดว่าเมื่อใดที่นักบินมีงานต้องทำมากเกินไป หรือความสนใจของเขาหลงไปที่ไหนสักแห่ง "ในก้อนเมฆ" ซึ่งอาจเกี่ยวกับความสามารถในการควบคุมการทำงานของห้องนักบินด้วย

อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงทางเทคนิคในห้องนักบินจะไม่ช่วยอะไรมากเมื่อนักบินหมดแรง Mike Sinnett รองประธานฝ่ายพัฒนาผลิตภัณฑ์ของ Boeing เพิ่งบอกกับสำนักข่าวรอยเตอร์ว่าเขาคาดการณ์ว่า "จะต้องมีงาน 41 ตำแหน่งในอีก 600 ปีข้างหน้า" เครื่องบินเจ็ทเชิงพาณิชย์ ซึ่งหมายความว่าจะต้องใช้คนมากกว่า XNUMX คน นักบินใหม่มากขึ้น จะหาได้ที่ไหน? แผนการแก้ปัญหานี้ อย่างน้อยก็ในโบอิ้ง การประยุกต์ใช้ปัญญาประดิษฐ์. บริษัทได้เปิดเผยแผนการสำหรับการสร้างแล้ว ห้องนักบินไม่มีนักบิน. อย่างไรก็ตาม Sinnett เชื่อว่าพวกเขาอาจจะไม่เป็นจริงจนถึงปี 2040

ไม่มีหน้าต่าง?

ห้องโดยสารเป็นพื้นที่แห่งนวัตกรรมที่เกิดขึ้นมากมาย รางวัลออสการ์ยังได้รับรางวัลในด้านนี้ - รางวัลห้องโดยสารคริสตัล, เช่น. รางวัลสำหรับนักประดิษฐ์และนักออกแบบที่สร้างระบบที่มุ่งพัฒนาคุณภาพภายในเครื่องบินสำหรับทั้งผู้โดยสารและลูกเรือ ทุกสิ่งที่ทำให้ชีวิตง่ายขึ้น เพิ่มความสะดวกสบาย และสร้างเงินออมจะได้รับรางวัลที่นี่ ตั้งแต่ห้องน้ำบนเครื่องไปจนถึงตู้เก็บของสำหรับกระเป๋าถือ

ในขณะเดียวกัน Timothy Clark ประธาน Emirates Airlines ประกาศว่า: เครื่องบินไม่มีหน้าต่างซึ่งอาจเบากว่าโครงสร้างที่มีอยู่ถึงสองเท่า ซึ่งหมายถึงการก่อสร้างและการใช้งานที่รวดเร็ว ถูกกว่า และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ในชั้นเฟิร์สคลาสของเครื่องบินโบอิ้ง 777-300ER ใหม่ หน้าต่างได้ถูกแทนที่ด้วยหน้าจอซึ่งต้องขอบคุณกล้องและการเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติก จึงสามารถแสดงมุมมองภายนอกได้โดยไม่มีความแตกต่างใดๆ ที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ดูเหมือนว่าเศรษฐกิจจะไม่อนุญาตให้มีการสร้างเครื่องบิน "เคลือบ" ซึ่งหลายคนใฝ่ฝัน แต่เรามีแนวโน้มที่จะมีการฉายภาพบนผนัง เพดาน หรือที่นั่งข้างหน้าเรามากกว่า

แนวคิดห้องโดยสารพร้อมหลังคาที่มองเห็นท้องฟ้า

เมื่อปีที่แล้ว โบอิ้งเริ่มทดสอบแอป vCabin บนมือถือ ซึ่งช่วยให้ผู้โดยสารปรับระดับแสงในบริเวณใกล้เคียง โทรหาพนักงานต้อนรับบนเครื่องบิน สั่งอาหาร และแม้กระทั่งตรวจสอบว่าห้องน้ำว่างหรือไม่ ในขณะเดียวกัน โทรศัพท์ได้รับการปรับให้เข้ากับอุปกรณ์ภายใน เช่น เก้าอี้สำหรับธุรกิจ Recaro CL6710 ซึ่งออกแบบมาเพื่อให้แอปบนอุปกรณ์เคลื่อนที่เอียงเก้าอี้ไปมาได้

ตั้งแต่ปี 2013 หน่วยงานกำกับดูแลของสหรัฐฯ ได้พยายามยกเลิกการห้ามใช้โทรศัพท์มือถือบนเครื่องบิน โดยชี้ให้เห็นว่าความเสี่ยงที่พวกเขาจะเข้าไปยุ่งเกี่ยวกับระบบการสื่อสารบนเครื่องบินนั้นลดลงและลดลง ความก้าวหน้าในพื้นที่นี้จะอนุญาตให้ใช้แอปพลิเคชั่นมือถือระหว่างเที่ยวบิน

เรายังเห็นระบบอัตโนมัติการจัดการภาคพื้นดินแบบก้าวหน้าอีกด้วย สายการบินเดลต้าในสหรัฐอเมริกากำลังทดลองใช้ ไบโอเมตริกซ์สำหรับการลงทะเบียนผู้โดยสาร. สนามบินบางแห่งทั่วโลกกำลังทดสอบหรือทดสอบเทคโนโลยีการจดจำใบหน้าเพื่อจับคู่ภาพถ่ายในหนังสือเดินทางกับสนามบินของลูกค้าผ่านการยืนยันตัวตน ซึ่งกล่าวกันว่าสามารถตรวจสอบนักเดินทางได้มากเป็นสองเท่าต่อชั่วโมง ในเดือนมิถุนายน 2017 JetBlue ร่วมมือกับ US Customs and Border Protection (CBP) และบริษัทไอทีระดับโลก SITA เพื่อทดสอบโปรแกรมที่ใช้ไบโอเมตริกและเทคโนโลยีการจดจำใบหน้าเพื่อคัดกรองลูกค้าขณะขึ้นเครื่อง

เมื่อเดือนตุลาคมที่ผ่านมา สมาคมขนส่งทางอากาศระหว่างประเทศคาดการณ์ว่าภายในปี 2035 จำนวนผู้เดินทางจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเป็น 7,2 พันล้านคน ดังนั้นจึงมีเหตุผลและเพื่อใครในการทำงานด้านนวัตกรรมและการปรับปรุง

การบินแห่งอนาคต:

แอนิเมชั่นของระบบ BLI: 

แอนิเมชั่นทางเข้าชั้นขอบเขต | ศูนย์วิจัย NASA Glenn