NASA მომავლის თვითმფრინავის ძიებაში

24 ივნისი

მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის პროექტი ”H-სერის”

..........................................

ორი წლის წინ, აშშ-ის ეროვნულმა აეროკოსმოსურმა სააგენტომ (NASA) წამოიწყო საინტერესო პროგრამა (ფუნდამენტალ აერონაუტიკს პროგრამ), რომლის მიზანიც, მომავლის თვითმფრინავის შესახებ, ავიაკომპანიების და ავიაინდუსტრიასთან შეხების მქონე სახვადასხვა კომპანიების და ინსტიტუტების აზრის შესწავლაა. ამ საქმისთვის სააგენტომ 12.4 მილიონი დოლარი გამოჰყო.

პროგრამაში მონაწილეობის მსურველებს შესთავაზეს, რომ მათ ეკონომიური, ჩუმი და შედარებით სუფთა გამონაბოლქვის მქონე ლაინერების ესკიზური პროექტები შეემუშავებინათ. მნიშვნელობა არ ჰქონდა საფრენი აპარატების მგზავრტევადობას და ჩქაროსნულ მონაცემებს. ამასთან, ისინი იმ ტექნოლოგიებზე უნდა ყოფილიყო დაფუძნებული, რომლებიც ან უკვე არსებობს, ან შემუშავების სტადიაშია.

მეორე მასაჩუსეტსური პროექტი ”დაბლ ბაბლ D8”

..........................................

გავიდა ორი წელი და სააგენტოში არაერთმა საინტერესო კონცეპტუალურმა ნამუშევარმა მოიყარა თავი. მათზე ჩანს, თუ როგორი შეიძლება იყოს სამგზავრო თვითმფრინავი 20 წლის შემდეგ, როცა ამ ტიპის ტრანსპორტისადმი, განსაკუთრებით გამკაცრდება ეკოლოგიური მოთხოვნები. ამ ნამუშევრებს შორის არის ისეთები, რომელთა დამკვიდრება მოკლე დროში შეიძლება. ზოგი კი თავისი რადიკალურობით მნახველს სახტად დატოვებს, თუმცა ფაქტია, რომ ყველა კონცეპცია აეროდინამიკის, ძრავების ტექნოლოგიების და საკონსტრუქციო მასალების ძიებაში ჩატარებული მრავალწლიანი კვლევების შედეგია.

მომავლის სამგზავრო საფრენი აპარატების პროექტები შეიმუშავეს ამ საქმის ისეთმა ავტორიტეტულმა ორგანიზაციებმა, როგორებიცაა მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტი (MIT), კომპანიები ”ლოკჰიდ მარტინი”, ”ჯენერალ ელექტრიკი”, ”ნორთროპ გრუმენი” და ”ბოინგი”, ასევე მათი პარტნიორი კომპანიები.

”ბოინგის” SUGAR ”ვოლტი”

..........................................

NASA-მ პროგრამაში მონაწილეებს შესთავაზა, რომ მათ ახლანდელ თაობის თვითმფრინავებიდან სამი თაობის შემდგომი (N+3) ლაინერების პროექტები შეემუშავებინათ. პროგრამის ძირითადი მიზნების შესაბამისად, კონცეპტუალური ლაინერები ახლანდელებთან შედარებით, 70 პროცენტით ეკონომიურები, 71 პროცენტით ნაკლებად ხმაურიანი უნდა იყოს და ისინი გარემოს აზოტოვანი ოქსიდებით 75 პროცენტით ნაკლებად უნდა აზიანებდნენ.

რა თქმა უნდა, ლაინერების დიზაინის და შეთანწყობის მხრივ, პროგრამის მონაწილეები აბსოლუტურად თავისუფლები იყვნენ. მათ შეეძლოთ ის ფორმები გამოეყენებინათ, რომლებსაც კომპანიები და ინსტიტუტები წლების განმავლობაში ამუშავებენ და იკვლევენ. საერთო ჯამში, არანაირი მნიშვნელობა არ ჰქონდა, როგორ შეძლებდნენ ისინი დასახული სამი ძირითადი მიზნის შესრულებას. არც იმას, თუ რა მასალები და რა ტიპის აგრეგატები იქნებოდა შემოთავაზებული. ასეთი კი მართლაც ბევრი იყო. მაგალითად: შენადნობები, რომლებსაც დეფორმაციის შემდეგ, ფორმის აღდგენის უნარი აქვთ, კერამიკული და კომპოზიციური მასალები, ნახშირბადოვანი ნანომილაკები, ოპტიკურ ბოჭკოვანი სისტემები, ეგრეთ წოდებული ”თვითაღდგენადი კანი”, ჰიბრი.ული ძალური დანადგარები, დასაკეცი ფრთები, შეწყვილებული ფიუზელაჟები...

”ბოინგის” პროექტი ”აიკონ-II”

..........................................

პროექტებით მარტო ესკიზური კონცეპციები არ უნდა ყოფილიყო წარმოდგენილი. მათს ავტორებს საფრენი აპარატების კონსტრუქციების ყველაზე საინტერესო და ინოვაციური ასპექტები, მათი წარმოების და ექსპლუატაციის პროცესები დაწვრილებით უნდა აღეწერათ. ასე რომ, ყველა კონცეპცია რეალურ (როგორც არსებულ ასევე განხორციელებად) ტექნოლოგიურ შესაძლებლობებზე უნდა ყოფილიყო დაფუძნებული.

”ნორთროპ გრუმენის” კონცეპცია SELECT (საილენტ ეფიციენტ ლაუ ემიშნ კომერშლ ტრანსპორტ) გარეგნულად ჩვეულებრივი თვითმფრინავია და მას 120 მგზავრის გადაყვანა შეუძლია. მასში მთავარი ინოვაციები ”კანქვეშ” იმალება. უფრო სწორედ, ზოგიერთი მათგანი, მაგალითად ძრავები, ხილულია. ესაა ორკონტურიანი რეაქტიული ხრახნული აგრეგატები. ”კანქვეშ” კი ნანოტექნოლოგიური და კერამიკული მასალებით დამზადებული დეტალებია. ამ თვითმფრინავს ასაფრენად სულ რაღაც 1.5 კილომეტრი ჰყოფნის, მისი ფრენის სიშორე 3 ათასი კილომეტრია, სიჩქარე კი - 0.75 მახი (მახი ბგერის სიჩქარეა - დაახლოებით 330 მ/წმ).

”ლოკჰიდ მარტინის” პროექტი ”მწვანე ზებგერითი”

..........................................

ზოგი პროექტი შერეული (ჰიბრიდული) მზიდი სისტემის გამოყენებას გვთავაზობს, რომლებშიც დაგრძელებულ ფიუზელაჟთან ვიწრო ფრთებია მიერთებული, ან საერთოდ, ეგრეთ წოდებულ თვითმფრინავ-ფრთებს. ამასთან, უმეტეს შემთხვევებში, ძრავები აპარატის უკან, ზედა ნაწილშია მოთავსებული - ეს ძრავების ხმაურის შემცირების საუკეთესო და ყველაზე მარტივი საშუალებაა.

ეს პრინციპია გამოყენებული MIT-ის, ”ავრორა ფლაით საიენსის” და ”პრატ ენდ უიტნის” ერთობლივ პროექტ ”ჰიბრიდ უინგ ბოდი H-სერის” შექმნისას. ერთობლივი ძალებით შემუშავებული თვითმფრინავი 354 მგზავრს იტევს, მისი სიჩქარე 0.83 მახია, ფრენის სიშორე კი - 14 000 კილომეტრი. რაც მთავარია, ასეთი ლაინერი თანამედროვეზე დაახლოებით 46 დეციბელით ნაკლებად ხმაურიანი, 54 პროცენტით ეკონომიურია და აზოტის ოქსიდებით 81 პეოცენტით ნაკლებად აბინძურებს გარემოს.

ამ მაჩვენებლების მისაღწევად, კონსტრუქტორებმა ორი ძრავი კორპუსის უკანა ნაწილში განათავსეს. აგრეგატები თითქმის ფიუზელაჟის კუდშია ჩაფლული და მათ სპეციალური, აეროდინამიკურად სრულყოფილი ჰაერის ამღებები აქვთ. გარდა ამისა, მათი წვის კამერები კერამიკული მასალებითაა დამზადებული.

MIT-მა ”ავრორა ფლაით საიენსთან” ერთად, კიდევ ერთი საინტერესო პროექტი მოამზადა. ესაა ”დაბლ ბაბლ D8”. ეს აპარატი იმით გამოირჩევა, რომ მის მზიდ კონსტრუქციას ორი, გრძივად შეწყვილებული ფიაზელაჟი წარმოადგენს. ამგვარად, მნიშვნელოვნად გაიზარდა კონსტრუქციის შიდა მოცულობა, სიმტკიცე და რაც არანაკლებ მნიშვნელოვანია, მოცულობისა და წონის ფარდობა.

თვითმფრინავს სამი ტურბოვენტილატორული ძრავი ემსახურება, რომლებიც მის კუდშია მოთავსებული. ფრთები მეტისმეტად წვრილი, თხელი და გრძელია. ამგვარად, მიღწეულია იდეალურთან ძლიერ მიახლოებული გარსშემოდენილობა. კონსტრუქცია კომპოზიციური მასალებისგან დამზადდება, რაც მის სიმსუბუქეს და სიმტკიცეს განაპირობებს. საინტერესოა, რომ MIT-ის ორივე პროექტში, ფიუზელაჟი ნაწილობრივ ფრთის მოვალეობასაც ითავსებს.

D8-ს შემთხვევაში, ხმაურის დონე ახლანდელ ნორმებზე 60 დეციბელით შემცირებულია, გამონაბოლქვში აზოტის ოქსიდების შემცველობა 87 პროცენტით შემცირდება, საწვავის ხარჯი კი თანამედროვე ანალოგიური ტევადობის ლაინერებისაზე 71 პროცენტით გაუმჯობესდება.

საწვავის ხარჯის მკვეთრად შემცირების მხრივ, ყველაზე რადიკალური პროექტი ”ბოინგმა” შექმნა, რომელმაც საკუთარი მინი პროგრამა SUGAR (საბსონიკ ულტრა გრინ ეარკრაფტ რისეჩ, ანუ ქვებგერითი ულტრა მწვანე თვითმფრინავების კვლევა) განახორციელა, რომელზე მუშაობის დროსაც, ხუთი განსხვავებული კონცეპცია შემუშავდა. მათგან ყველაზე სრულყოფილის სახელია ”ვოლტ”, რომელსაც, ისევე როგორც მის ოთხბორბლიან სეხნიას (ჰიბრიდულ ავტომობილ ”შევროლე ვოლტს”) ჰიბრიდული ძალური დანადგარი აქვს.

ჯერ ერთი, ”ვოლტისთვის” ორი ტიპის ძრავია არჩეული. ერთს დახურული გარე კონტური აქვს, მეორეს კი - ღია ხრახნი-ვენტილატორი. ორივე შემთხვევაში, ხრახნებს ორი ტიპის აგრეგატი აბრუნებს. ერთია ტურბინა, მეორე კი მძლავრი ელექტროძრავი, რომელიც ენერგიას ან დიდი ტევადობის აკუმულატორების ბლოკისგან ღებულობს, ან საწვავის ფიჭური ელემენტებისგან. ფრენის სხვადასხვა ეტაპზე, ”ვოლტმა” შეიძლება მარტო ელექტროძრავი, ან მარტო ტურბინა, ან ორივე ერთდროულად გამოიყენოს. ამის შედეგი კი ისაა, რომ ფრენის დროს საწვავის ხარჯი დაახლოებით 88 პროცენტით მცირდება. გარდა ამისა, ”ვოლტის” სიჩქარე 0.79 მახი, ფრენის სიშორე 6500 კილომეტრი, მგზავრების რაოდენობა კი 154-ია.

ეკონომიური და შედარებით ნელი ლაინერების გარდა, ”ბოინგმა” სამგზავრო ზებგერითი ლაინერის (აიკონ-II) პროექტიც შეიმუშავა. NASA-ს პირობით, ასეთი აპარატის მგზავრტევადობა მინიმუმ 100 მგზავრი უნდა იყოს. მისი ფრენის კრეისერული სიჩქარე 1.6 მახს, ფრენის სიშორე კი 5-9 ათას კილომეტრს უნდა აღწევდეს.

ამ შემთხვევაში, ყველაზე მთავარი ამოცანა ის იყო, რომ შეემუშავებინათ ისეთი დიზაინი, რომელიც ლაინერის ეკონომიურობასა და ნაკლებ ხმაურიანობას (არსებულ ზებგერით სამგზავრო თვითმფრინავებთან შედარებით) განაპირობებდა. როგორც ”ბოინგის” პროექტის ანოტაციაში წერია, ”აიკონ-II” ამ მოთხოვნებს სრულად აკმაყოფილებს.

უჩვეულო დიზაინით გამოირჩევა ”ლოკჰიდ მარტინის” პროექტი ”მწვანე ზებგერითი”, რომელსაც უკანა ნაწილში აპრეხილი ფიუზელაჟი, უჩვეულო ადგილზე მოთავსებული ძრავები და ოდნავ გადაკეცილი ბუმერანგის ფორმის მქონე უკანა ფრთასხმულობა აქვს.

საბოლოოდ შეიძლება ითქვას, რომ ვერცერთმა პროექტმა ვერ შეძლო NASA-ს მიერ დასახული სამივე ამოცანის (ხმაური, ეკონომიურობა და გამონაბოლქვი) შესრულება. ყოველ მათგანს ერთი ძირითადი მიმართულებით აქვს კარგი მაჩვენებლები. მაგრამ ეს არ ნიშნავს, რომ სააგენტომ მიზანს ვერ მიაღწია. NASA აცხადებს, რომ წარმოდგენილი პროექტებიდან ყველაზე საინტერესოებზე მუშაობა გაგრძელდება.