Masačiusetso technologijų instituto (MIT) mokslininkų vadovaujama komanda kuria lėktuvus, kurie naudos 70 proc. mažiau kuro lyginant su šiandieniniais jų pirmtakais.

Projekte pavadinimu "N+3" yra numatytos dvi ateities orlaivių koncepcijos - D ir H, kurių kiekviena yra paremta tiksliais inžineriniais skaičiavimais.

MIT specialistų vizija - ekologiškas lėktuvas, kurio realus pritaikymas komercinių skrydžių rinkoje leistų iš esmės pakeisti orlaivių ekonomiškumo sampratą. Jis ne tik naudotų 70 procentų mažiau kuro nei dabartiniai lėktuvai, tačiau taip pat skleistų mažiau triukšmo ir į aplinką išmestų 75 procentais mažiau azoto oksidų (NOx).

Praėjusį mėnesį MIT Aeronautikos ir astronautikos fakulteto atstovai NASA specialistams pristatė du pagrindinius konstrukcijų variantus. Jie sudaro dalį NASA finansuojamo 2,1 milijono dolerių vertės mokslinių tyrimų projekto, kurio paskirtis - sukurti aplinką tausojančias ir efektyvumą didinančias koncepcijas, kuriomis agentūra vadovausis artimiausius 25 metus, vykdydama savo pačios inicijuotus tyrimus.

Projekto pavadinimas "N+3" žymi trečiąją ateities orlaivių kartą - šiandieninių komercinių keleivinių ir transportinių lėktuvų palikuonis. Tyrinėtojams iškelta užduotis identifikuoti esmines technologijas, kurios leis jau 2035 metais į orą pakelti mažiau žalos aplinkai darančius orlaivius. Į minėtų technologijų tarpą įeina tiek korpusų tobulinimas, tiek naujų variklių ir jų valdymo sistemų techninių koncepcijų kūrimas.

MIT yra vienintelis universitetas, vadovaujantis šešioms 2008 metų spalio mėnesį kontraktą su NASA laimėjusioms tyrinėtojų komandoms. Keturios komandos - MIT, "Boeing", "GE Aviation" ir "Northrop Grumman" studijuoja lėtesnes už garso greitį komercinių oro lainerių koncepcijas, o viršgarsinių komercinių oro lainerių koncepcijas studijuoja ta pati "Boeing" ir "Lockheed-Martin". Koordinavimą atlieka MIT Aeronautikos ir astronautikos fakultetas, vadovaujant mokslininkams Edui Greitzeriui ir H. Nelsonui Slateriui. Kai kurios papildomos funkcijos yra deleguotos kompanijoms "Aurora Flight Sciences Corporation" ir "Pratt & Whitney".

Ekonomiškumas ir ekologiškumas nebuvo vieninteliai aspektai, kuriuos tyrinėtojams teko. NASA atstovai taip pat pageidavo, kad orlaiviai sugebėtų pakilti nuo trumpesnio pakilimo tako. "Norint suprojektuoti orlaivį, kuris tenkintų 'agresyvius' NASA kriterijus, reikia radikalaus pokyčio, ypač, atsižvelgiant į tai, kad pagal dabartines prognozes 2035 metais keleivinių oro skrydžių skaičius turėtų padvigubėti", sako Greitzeris. Nors antžeminis transportas - automobiliai - buvo stipriai tobulinami net pusę amžiaus, "orlaivių siluetai ir esmės liko tokie patys visą šį laiką", priduria specialistas, apibūdindamas tradicinę ir lengvai atpažįstamą "cilindro ir sparno" struktūrą - lėktuvo fiuzeliažą ir jo sparnus.
 
Du lėktuvai - dviems misijoms

MIT komanda NASA iššūkį įveikė pasiūlydama du konstrukcijos variantus: 180 keleivių talpos orlaivių seriją D ("Double bubble"), kuri perspektyvoje turėtų pakeisti "Boeing 737" ir analogiškų klasių lėktuvus, kurie šiandien yra naudojami trumpiems ir vidutiniams skrydžiams, ir 350 keleivių talpinančių orlaivių seriją H (“Hybrid wing body”), kuri ateityje turėtų pakeisti "Boeing 777" ir jiems analogiškų klasių tarptautiniams skrydžiams naudojamus lainerius.
 

Inžinieriai D seriją sukūrė transformuodami tradicinę lėktuvų struktūrą. Vietoj tradicinio vieno cilindro fiuzeliažo, jie panaudojo du dalinius tarpusavyje sujungtus cilindrus. Toks fiuzeliažas yra platesnis ir iš išorės tarsi primena du vienas su kitu sulipusius muilo burbulus (iš čia ir kilęs neoficialus pavadinimas "Double bubble" - "Dvigubas burbulas"). Specialistai taip pat perkėlė variklius iš jiems įprastos vietos po sparnais į fiuzeliažo galinę dalį. Tradiciniuose varikliuose įsiurbiamas dideliu greičiu judantis nesujudintas oro srautas; tuo tarpu D serijos varikliai naudoja lėtesnį oro srautą, susiformuojantį ties korpuso pabaiga. Šis metodas praktikoje žinomas "Boundary Layer Ingestion" (BLI) pavadinimu ir leidžia varikliams sunaudoti mažiau kuro, sukuriant tokią pačią traukos jėgą. Tiesa, neigiamų praktinių aspektų vis gi yra - pavyzdžiui, varikliams tenka didesnės mechaninės apkrovos.

Pagrindinių D serijos projektuotojų Marko Drela ir Terry L. Kohlerio teigimu, jų siūloma konstrukcija leidžia "apeiti" kai kuriuos BLI metodo trūkumus, kai orlaivis skrenda maždaug 10 procentų lėčiau lyginant su "Boeing 737". Norint dar labiau sumažinti oro pasipriešinimą ir orlaivio sudeginamo kuro kiekį, D serijoje panaudoti ilgesni ir siauresni sparnai bei mažesnė uodega. Atskirai kiekviena tokia modifikacija efektyvumo ženkliai nepadidina, tačiau "maži 5 procentų pokyčiai susideda į vieną visumą, ir bendras rezultatas - vienas didelis efektyvumo padidėjimas", sako Drela. Nors lėktuvui tektų keliauti šiek tiek lėčiau lyginant su "Boeing 737", dalį laiko būtų galima sutaupyti sutrumpinus bagažo skyriaus pakrovimo ir iškrovimo laiką - plati konstrukcija kaip tik sudaro tam sąlygas, teigia specialistas.

Įdomu ir tai, kad MIT numatė du galimus scenarijus. Aukštosiomis technologijomis paremta D serijos versija pasižymėtų didžiausiu efektyvumu - kuro sąnaudos būtų mažesnės 70 procentų. Antroji versija numatyta tam atvejui, jei efektyvesnį orlaivį būtų norima pagaminti naudojant dabartines technologijas. Komerciniu požiūriu toks variantas pasižymėtų mažesne finansine rizika, tačiau kuro sąnaudų sumažėjimas siektų 50 procentų.

H serijos koncepcijoje naudojamos tos pačios technologijos kaip ir D serijoje, įskaitant BLI metodą. Tačiau šis variantas skirtas didesnio atstumo skrydžiams, kurių metu gabenamas didesnis skaičius keleivių. Lėktuve pritaikyta didelio trikampio sparno konstrukcija ir platus fiuzeliažas. Konstrukcija ypatinga tuo, jog keliamoji jėga skrydžio metu subalansuojama nenaudojant uodegos. Didesnių matmenų centrinė struktūra inžinieriams taip pat leidžia analizuoti galimybę pritaikyti kitokias variklių architektūras. Vienas galimų sprendimų - paskirstytosios variklių sistemos pritaikymas, kai lėktuve integruojami ne dideli, o didesnis skaičius mažesnių variklių. Tiesa, specialistai pripažįsta, jog techniniu požiūriu ši koncepcija yra sudėtingesnė ir ateityje ją dar teks tobulinti.

Pirmųjų NASA komentarų apie šiuos rezultatus MIT komanda tikisi sulaukti per ateinančius kelis mėnesius. Esminė komentarų paskirtis - sužinoti, ar pasiūlytosios koncepcijos bus priimtos antrajai projekto fazei. Jei pirmojo etapo rezultatai NASA atstovus tenkins, tolesniems tyrimams bus skiriamas papildomas finansavimas. Jų metu bus kuriamos lėktuvams sukonstruoti būtinos naujos technologijos, iš kurių svarbiausia - naujos kartos varikliai. Net jei antrasis projekto etapas nebūtų inicijuotas, MIT tikisi tobulinti šias koncepcijas bendradarbiaujant su orlaivių gamintojais.