Время больше не деньги?

[apximhd]

NASA придумало новый способ экономить авиакеросин. В зад самолёту вставляется электрический вентилятор, который запитывается от дополнительных электрических генераторов, вращаемых основными двигателями. В результате уменьшается аэродинамическое сопротивление самолёта, что позволяет экономить до 10% топлива. Недостаток этого решения в том, что самолёт стал хуже вести себя на высоких M, и это вынудило уменьшить крейсерскую скорость до 0,7M. На высоте 10000 м, где температура воздуха около –40 °С, скорость 0,7M соответствует 740 км/ч. Общая экономия топлива по сравнению с полётом на крейсерской скорости 850 км/ч (0,8M) составит по оценкам 35% (25% за счёт снижения скорости и 10% за счет установки хвостового вентилятора).

Похоже, поговорка «время — деньги» становится всё менее актуальной, о чём свидетельствует общая тенденция снижения скорости авиалайнеров в угоду их экономичности. Видимо баланс наступит только тогда, когда дальнейшее уменьшение скорости станет невыгодным из-за роста расходов, связанных с оплатой дополнительного рабочего времени экипажа.

Подробности в презентации NASA: https://www.grc.nasa.gov/WWW/cdtb/aboutus/workshop2017/PCD2017_Session2_2_Connolly.pdf

Comments

[vitus_wagner]

Не, лимитировать будет не оплата экипажа, а отток пассажиров на скоростные поезда или даже личные автомобили.

Если учесть что в общее время полета следует засчитать время обслуживания в аэропортах вылета и прилета, зачастую превосходящее чистое время полета, то при наличии высокоскоростной ж.д. самолет начинает проигрывать поезду уже где-то на рассотянии 1500 км.

А если всяких гиперлупов понастроят, внутриконтинентальным авиарейсам вообще труба будет.

Но вообще я предрекаю возврат винтовых лайнеров вроде Ил-18 со скоростью 600-650 км/ч. Причем, возможно, аккумуляторных.

[al-pas.livejournal.com]

Тормозит в основном процедура сдачи и получения багажа. После повсеместного внедрения практики онлайн-регистрации я сейчас, летая без багажа, приезжаю в аэропорт за час до вылета, а по прилёте вообще покидаю аэропорт без задержки. Не исключено, что по мере усиления конкуренции будут смягчаться весовые нормы и правила проноса ручной клади. К России это, к сожалению, скорее всего не относится.

[vitus_wagner]

До 2001 года я приезжал в аэропорт за час до вылета безо всякой онлайн-регистрации.

[beldmit.livejournal.com]

Ну, цена тоже имеет значение, а скорость движения трансграничных поездов - вопрос вообще отдельный.

[vitus_wagner]

Проблему трансграничных поездов проще решить, убрав границы.

[al-pas.livejournal.com]

К сожалению, пока даже внутри ЕС поезд сильно проигрывает самолёту. Вот берём, к примеру, Евростар Берлин —
Рим. Время в пути 16 часов, билет во второй класс — 280 евро.
RyanAir летит 2 часа и просит за это 88 евро.
Для путешествий на короткие расстояния, скажем, из Флоренции в Рим или из Милана в Болонью итальянские «фреччи» безусловно кладут всех конкурентов на обе лопатки: час пути за 19 евро.

[al-pas.livejournal.com]

Электрические самолёты выглядят перспективными, но для коммерческого успеха необходимо как минимум в пять раз увеличить ёмкость аккумуляторов. Последняя модель аккумулятора, используемого Тесла, весит 450 кг при ёмкости 85 кВт∙ч. Если мы возьмём за основу для модификации самый экономичный из существующих ближнемагистральных турбовинтовых самолётов — ATR-72 — то у него суммарная мощность двигателей в самом экономичном крейсерском режиме составляет более 2000 кВт. Если вместо 5 тонн топлива загрузить его теславскими аккумуляторами, их заряда хватит на полчаса полёта. Внушает некоторую надежду лишь то, что пока недостаёт только пятикратного запаса по ёмкости, а не, скажем, пятидесятикратного.

[vitus_wagner]

Что-то странно, что всего в пять раз.

Считаем удельную энергоемкость 85квт-ч * 3.6 = 306МДж. 306/450 = 0.7МДж/кг. Получается в 50 раз меньше чем у жидкого углеводородного топлива. Неужели КПД у авиационных двигателей получается порядка 9% (как у паровоза)?

Кстати, решением для подъема емкости в 5 раз, возможно, станет использование атмосферного воздуха в качестве окислителя - литий-воздушные батареи.

[al-pas.livejournal.com]

Ну я посчитал очень просто. 85 кВт∙ч на 450 кг — получаем округлённо 5 кг/кВт∙ч.
5 тонн — 1000 кВт∙ч. Если мощность двигателей 2000 кВт, то этого хватит на полчаса.
Относительно КПД — у электрических двигателей он близок к 100%.
5 тонн керосина хватает на 2,5–3 часа полёта на ТВД.

[vitus_wagner]

Вот что-то тут не так в этих расчетах. Поскольку керосин это сорок мегаджоулей на килограмм, то есть примерно дюжина Квт.ч. С учетом всей неидеальности тепловых двигателей, цикла Карно и т.д. до винтов от этой дюжины должно дойти не менее 4. То есть разница получается 250 г/КВтчЧ vs 5кг., т.е. 20 раз, а не 5.

Следовательно, если этих 5 тонн, 20000КвтЧ ему хватает не на 10 часов, а только на 3, то что-то мы сильно не учитываем. И не хватит ему 1000Квтч на полчаса. а хватит только на 10 минут.

[al-pas.livejournal.com]

Единственное разумное предположение, что указываемая в ТТХ мощность двигателя — это не развиваемая на валу, а аэродинамическая. Как, например, у пылесоса: электрическая мощность 2200 Вт, мощность на валу 2000 Вт, а мощность всасывания — только 400 Вт.
В этом свете перспективы аккумуляторных самолётов выглядят пока весьма туманными.

[vitus_wagner]

Но тогда соответствующие потери за неидеальность винта будут и у электрического самолета.
Правда, насколько я знаю, у винта КПД должен быть несколько повыше, чем 30%. Раза этак в два.

[ez98.livejournal.com]

А то и в три.

[vitus_wagner]

Винт с КПД 90%? Не верю. В 60- верю, а в 90 - хочу ссылочку на описание и чертежи такого винта.

[ez98.livejournal.com]

90% достичь трудно (хотя где-то читал про 92). Но везде написано, что 80% - обычный показатель. Например тут https://aviation.stackexchange.com/questions/14305/what-is-the-propeller-efficiency-%CE%BC-p-of-modern-propellers-for-light-sport-airc или здесь https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19840024274.pdf

[al-pas.livejournal.com]

Производители и эксплуатанты путаются в показаниях.
ATR-72
1.42 l/km fuel consumption at cruise altitude
1528 km range

[vitus_wagner]

Может у него range как у бомбардировщика - долететь, отбомбиться и вернуться обратно?
Тогда на полет уйдет 4 тонны, а тонну еще спишем на достижение этой самой cruise altitude.

[al-pas.livejournal.com]

Ага! Вот оно что:
Грузоподъёмность: 7500 кг
Масса пустого: 13010 кг
Максимальная взлётная масса: 22000 кг
Если загрузить под завязку, то на топливо останется 1490 кг.

[vitus_wagner]

Вот, кстати, недостаток аккумуляторных самолетов - нельзя залить топлива поменьше, чтобы взять груза побольше. Ну и по пути по мере расхода энергии самолет не легчает.

[al-pas.livejournal.com]

На самом деле легчает, но ненамного: 10000 кВт∙ч это 0,4 мг :)

[vitus_wagner]

Пыли на фюзележ больше налипнет.

[al-pas.livejournal.com]

«Не, лимитировать будет не оплата экипажа, а отток пассажиров на скоростные поезда или даже личные автомобили».

На самом деле проблемы с рабочим временем уже больно бьют по авиаперевозчикам. RyanAir недавно вынужден был отменить тысячи рейсов из-за того, что проиграл суд по вопросу об ограничении продолжительности рабочего дня экипажа, и при существующем количестве пилотов они попросту перестали успевать вернуть самолёты обратно в хаб при продолжительности полёта в одну сторону более 3,5 часов — один экипаж не успевал уложиться в принятый законодательством ЕС рабочий день, а сменных экипажей в достаточном количестве не было.
RyanAir настаивал на том, чтобы его экипажи при полётах в ЕС работали по законодательству Ирландии, но суд принял сторону Европейского союза.