Международная исследовательская группа завершила концептуальное доказательство интеграции двигательной установки с возможностью заполнения спутной струи фюзеляжа.
Так называемая концепция пропульсивного фюзеляжа (Propulsive Fuselage Concept - PFC) может сыграть ключевую роль в разработке более эффективных и менее загрязняющих окружающую среду самолетов будущего.
Турбоэлектрический самолет с PFC на 340 пассажиров может производить на 4,7% меньше выбросов CO2 по сравнению с таким же современным обычным самолетом. В дополнение к двум газовым турбинам на крыльях, в хвостовой части его фюзеляжа расположен электрический вентилятор для создания тяги путем засасывания и повторного возбуждения воздушного потока вокруг фюзеляжа.
Конфигурация PFC отличается превосходной совместимостью с другими передовыми технологиями, включая технологию водородного топлива. После 3,5 лет исследований консорциум финансируемого Европой проекта CENTRELINE сумел завершить проверку концепции и экспериментальную проверку этой многообещающей технологии, доведя ее до уровня технологической готовности 3 (TRL 3) и приближая к возможному промышленному освоению в будущем.
Европейский зеленый курс направлен на сокращение выбросов от транспорта на 90% к 2050 году. Это огромная проблема для авиации, для реализации которой требуются новейшие технологии и инновации.
В обеспечении долгосрочной устойчивости авиации ключевую роль играют новые двигательные установки и интеграция силовой установки и планера. Еще один неосвоенный источник дальнейшего повышения эффективности связан с интеграцией силовой установки с заполнением спутного следа фюзеляжа, то есть с поглощением и повторной активизацией потока пограничного слоя фюзеляжа двигательной установкой.
Положительный эффект «заполнения спутной струи» на требования к двигательной мощности давно известен из области морских силовых установок. Судовые гребные винты обычно расположены в кормовой части судна и работают в потоке пограничного слоя вблизи поверхности корпуса судна. Этот физический принцип применим и к авиационным двигательным установкам, что только что доказали 11 партнеров CENTRELINE из шести европейских стран.
Партнеры CENTRELINE максимально использовали преимущества заполнения спутной струи в хвостовой части фюзеляжа при реалистичной конструкции систем и условиях эксплуатации. Полное понимание аэродинамических эффектов всасывания пограничного слоя фюзеляжа по всей окружности было получено путем обширного моделирования и испытаний в низкоскоростной аэродинамической трубе и установки вентилятора. Все результаты детального проектирования и анализа были включены в предварительный проект семейства мультидисциплинарных самолетов, а технология PFC была тщательно протестирована на аналогичных современных, но обычных самолетах.
Оценка проводилась для результативной задачи воздушного транспорта на средние и дальние расстояния с 340 пассажирами и расчетным диапазоном 6500 миль (12 000 км) в 2035 году. Она показывает снижение выбросов CO2 на 4,7% для турбоэлектрического PFC по сравнению с перспективным эталонным самолетом или на 36% по отношению к базовому уровню 2000 года. Выбросы NOx (оксидов азота) во время цикла посадки и взлета (LTO) ИКАО сокращаются на 1,8% по сравнению с базовым уровнем 2035 года и на 41% по сравнению с базовым уровнем 2000 года. Во время крейсерского полета (высокий эшелон) самолет с PFC может сократить выбросы NOx на 20% и на 64% по сравнению со стандартами 2035 и 2000 года соответственно.
