Сучасні авіалайнери – це одне з найбільших досягнень інженерної думки. Вони здатні всього за кілька годин доставити кілька сотень людей на інший кінець планети. Проте швидке переміщення маси народу таку відстань вимагає значної кількості енергії. Інакше кажучи, палива, спалювання якого погано позначається на кліматі планети. Авіаконструктори роблять все можливе, щоб знизити обсяг споживаного літаками пального, і іноді підглядають рішення у живій природі.
Для початку спробуємо отримати уявлення про масштаби цієї проблеми. “Боїнг-737”, який вважається найпоширенішим авіалайнером у світі, спалює приблизно літр палива за секунду.
Boeing 737
Щороку літаки здійснюють близько 40 мільйонів рейсів. Вже цих грубих значень достатньо розуміння, що авіація споживає дуже багато пального.
За деякими оцінками, її частку авіації припадає близько 2.5% вуглекислого газу, що викидається людством в атмосферу. При цьому треба усвідомлювати, що літаки доставляють забруднювачі на досить пристойну висоту, де найбільш небезпечні. Але це означає також, що навіть незначні вдосконалення, на кшталт зниження ваги літальних апаратів чи зменшення їх лобового опору, здатні дати значний підсумковий ефект.
Аероакула
Одним із способів зменшення витрати палива вважається покращення обтічності літаків. У пошуках подальшого вдосконалення цієї характеристики конструктори звернулися до акул, які славляться витонченістю своїх силуетів. Шкіра цих хижаків покрита величезною кількістю крихітних лусочок, що накладаються один на одного. А у видів, пристосованих до стрімкого плавання (акули-молоти, мако, галапагоські акули), лусочки прорізані ще й борозенками, що проходять уздовж усього тулуба від носа до хвоста. Ці канали помітно знижують опір води.
Фото лусочок шкіри акули під мікроскопом
Прийнято думати, що найбільшу обтічність має абсолютно гладка поверхня, але для гідродинаміки, яка по праву вважається складною наукою, це було б надто банально. Проходячи вздовж плоскої поверхні, рідина утворює завихрення, що забирають енергію. Акулі борозенки вирівнюють потік, дозволяючи запобігти формуванню цих спіралей. Крім того, вони відштовхують ті з них, які утворюються далі від тулуба тварини.
Вивчивши під мікроскопом структуру акулої шкіри, німецькі інженери розробили матеріал, який отримав назву «AeroSHARK» (аероакула). Це полімерна плівка з крихітними канавками, що виступають лише на 0.05 мм, тобто приблизно на ширину людського волосся.
Авіакомпанія Lufthansa вже нанесла це покриття на нижню частину десяти своїх вантажних літаків. Вважається, що це дозволить знизити споживання палива приблизно на 1%. Начебто зовсім небагато, але в сумі це майже 3700 тонн пального на рік всього для 10 літаків, при цьому кількість викидів ними CO2 скоротиться на 11700 тонн на рік.
Гуси, гуси…
Тим часом інженерів компанії «Airbus» надихнули V-подібні клини, які вишиковуються деякими перелітними птахами. Встановлено, що як під гусаками в зграї, так і під літаками, що розтинають повітря, виникають завихрення, зовнішня частина яких створює з боків від себе підйомну силу. Нею при належному вмінні може скористатися наступний позаду партнер.
Авіавиробник провів випробувальний переліт із французької Тулузи до канадського Монреалю, в ході якого з'ясувалося, що літак, що летів у парі кілометрів за напарником, витратив на 5% менше палива, ніж зазвичай.
Найпрекрасніше в цій стратегії те, що для її застосування не потрібні нові літаки або дорогі модернізації – потрібен лише хороший зв'язок і майстерність пілотів. Надалі можна буде розраховувати розклад рейсів таким чином, щоб щонайменше два з них збігалися за часом. Airbus сподівається приступити до впровадження цього методу в 2025 році.
Винаходи, підглянуті в живій природі, є невеликою частиною нескінченної низки поліпшень, що знаходять застосування в авіації. Кожне з них може здатися незначним, але спільний їхній ефект впадає в око. З сімдесятих років минулого століття споживання літаками пального на кілометр колії знизилося на 41%. Але в тому зв'язку, що загальна кількість перельотів продовжує постійно збільшуватися, зупинятися на цьому шляху в жодному разі не можна.
Источник: zefirka.net
