НАСА анонсировало электрический самолёт X-57 Maxwell

    Руководитель НАСА объявил о начале новой эры в авиации




    Впервые за десять лет авиаконструкторы НАСА начали разработку нового самолёта с маркировкой X (eXperimental). 57-й моделью в серии X станет самолёт на аккумуляторах и с электрическими двигателями — модель X-57 под кодовым названием Maxwell.

    Серия X


    Серия экспериментальных самолётов X началась с X-1, разработанного Bell Aircraft в 1946 году — первого самолёта с ракетным двигателем (производства Reaction Motors) и первого самолёта в истории авиации, преодолевшего звуковой барьер. Это произошло 14 октября 1947 года.


    Bell X-1 — первый самолёт, преодолевший звуковой барьер. Фото: НАСА

    Bell Х-1 представлял собой свободнонесущий цельнометаллический моноплан, с необычным прямым крылом с обрезанными концами и относительной толщиной 8%. Для уменьшения вибраций по время преодоления звукового барьера и при сверхзвуковых скоростях к самолёту спроектировали специальные демпферы (амортизаторы) для смягчения колебаний.


    Двигатель Reaction Motors XRL-11 для самолёта X-1. Фото: USAF. Фото: НАСА

    На моделях серии X традиционно испытывают перспективные технологии. Некоторые из них разрабатывались специально для армии США и долгое время были засекреченными. Например, о том, что X-1 впервые в истории достиг сверхзвуковой скорости, сообщили только восемь месяцев спустя.

    За прошедшие полвека в серии Х разработаны десятки разнообразных экспериментальных моделей самолётов всех форм, размеров и предназначений, а также несколько ракет. Другим знаменитым представителем этой легендарной серии стал ракетоплан X-15 — первый и в течение 40 лет единственный в истории пилотируемый гиперзвуковой летательный аппарат-самолёт, совершавший суборбитальные пилотируемые космические полёты.


    X-15

    Установленный X-15 рекорд высоты 107,96 км продержался с 1963 по 2004 годы.


    Схема X-15

    Последней модель в экспериментальной серии самолётов НАСА стал X-56 — модульный беспилотный летательный аппарат, который должен был испытать возможности долгосрочной разведки на больших высотах (High-Altitude Long Endurance, HALE). Первый испытательный полёт X-56 совершил 26 июля 2013 года.


    X-56

    За последние годы американские авиаинженеры взяли небольшую паузу: со времён X-56 в экспериментальной серии X не появилось ни одной модели, а исключительно силами НАСА не проектировалось ни одного нового самолёта серии X уже десять лет.

    Переделанный итальянец


    Наконец-то 17 июня 2016 года это своеобразное инженерное «эмбарго» нарушил администратор НАСА Чарльз Болден (Charles Bolden), который выступил в пятницу на ежегодном форуме Американского института аэронавтики и астронавтики в Вашингтоне. Он официально анонсировал новую модель серии X: ею станет электрический самолёт X-57 под кодовым названием Maxwell.


    X-57

    Самолёт X-57 отличается крыльями необычной конструкции и приводится в движение 14 пропеллерными электродвигателями. Разработка этой модели идёт в рамках проекта SCEPTOR (Scalable Convergent Electric Propulsion Technology Operations Research) по программе разработки электрических двигателей в Лётно-исследовательском центре им. Армстронга.

    Инженеры НАСА собираются выпустить прототип X-57 путём модификации недавно закупленного лёгкого двухмоторного итальянского самолёта Tecnam P2006T.


    Tecnam P2006T

    Этот экономичный четырёхместный самолёт потребляет всего 34 литра топлива в час, развивая максимальную скорость 287 км/ч.


    Схема Tecnam P2006T

    Вместо двух поршневых двигателей Tecnam P2006T в американской экспериментальной модели X-57 установят 14 пропеллерных двигателей на электрической тяге. Из них 12 винтов на передней кромке крыла включаются только при разгоне, отрыве и посадке, а два больших винта по краям крыльев предназначены для движения на крейсерской скорости.

    Новая эра в авиации


    Как и в случае с седельным электротягачом Nikola Motor, главной причиной отказа от дизельного топлива в пользу электрической силовой установки называют снижение эксплуатационных расходов. Проще говоря, электродвигатели намного дешевле в эксплуатации и эффективнее.

    Разработчики из НАСА считают, что распределение электроэнергии между встроенными в крылья пропеллерными двигателями приведёт к пятикратному снижению энергии во время полёта частного самолета на крейсерской скорости 280 км/ч. В результате, общие эксплуатационные расходы для небольших воздушных судов сократятся на 40% при сохранении высоких скоростей полета. Если раньше для экономии топлива самолётам приходилось летать на меньших скоростях, то электрические двигатели устраняют такое ограничение, сказано в пресс-релизе НАСА.

    Кроме того, электросамолёт на аккумуляторах сократит выбросы вредных веществ в атмосферу, по сравнению с обычными двигателями. В частности, переход на такие самолёты позволит существенно уменьшить потребление авиационного топлива, содержащего присадки на основе свинца, которое до сих пор широко используется в гражданской авиации.

    «С возвращением пилотируемых самолетов X-серии в сферу исследовательских возможностей НАСА — что является ключевой частью нашей 10-летней инициативы по достижению новых горизонтов в авиации — разработка самолета X-57 станет первым шагом к началу новый эры в авиации», — заявил глава НАСА Чарльз Болден».

    Похоже, как и будущее наземного транспорта — за электрическими беспилотными легковыми автомобилями и грузовыми фурами, так и будущее авиации принадлежит электрическим самолётам. По крайней мере, так считает НАСА.

    Новому самолёту X-57 присвоено название Maxwell в честь шотландского физика 19 века Джеймса Клерка Максвелла, который опубликовал революционные научные работы по электромагнетизму и вместе с Лоренцем заложил основы классической электродинамики (уравнения Максвелла – Лоренца).
    Поделиться публикацией
    Комментарии 63
      +5
      В чем заключается беззвучность? Основной шум винтового самолета идет от винтов, а не от двигателей.
        0
        Мне кажется это не так. По крайней мере, сравнивая современные квадрокоптеры с ДВС-авиамоделями из детства, могу сказать, что основной шум как раз создавал движок, а не винт.
          +2
          Пока я не начал делать коптер, я тоже так думал.
          Вот так двигатель работает без пропеллера:
          https://www.youtube.com/watch?v=qmy8RsGS6lg
          Вот так тот же двигатель работает с пропеллером 1755:
          https://www.youtube.com/watch?v=fef2xW0-BKQ

          Оба теста проводились от старенького БП от компа (с напряжением 12В вместо требующихся 24В)
          Я, прошу прощения, отрицательный, поэтому, видимо, видео у меня не вставились
            0
            Да, заметно громче винт жужжит. А ДВС движка у вас под рукой нет? Чтобы сравнить шум с электро.
              +5
              нет, двс меня не заводят)))
                0
                Уровень шума, создаваемый винтами, зависит от их размера и скорости вращения. Видимо, какой-то из этих параметров (а может и оба) в X-57 меньше в сравнении с самолетами с ДВС.
                  0
                  Не так: у ДВС шум превышает шум винтов, а у эл. двигателя шум значительно меньше, чем у ДВС и поэтому основным источником являются винты.
                    0
                    Винт при желании можно сделать почти полностью бесшумным. Было б желание (ведь за бесшумность нужно платить)
                      0
                      Согласен. Вот тогда электросамолеты и станут практически бесшумными…
                        0
                        Недавно была статья про бесшумный фен, он шумит сильно, но за диапазоном слышимости человека, плата — не велика.
                0
                Большую часть шума винтов — составляют вибрации. Которые, в свою очередь, часто происходят из-за плохой центровки винтов. Попробуйте отцентрировать пропеллер, будет меньше шуметь.

                Ну и модельный ДВС такой мощности — будет шуметь даже сильнее (и на довольно высокой слышимой частоте). Для сравнения можно посмотреть видео с коптером stingray — его умельцы переделывали в коптер с калильным движком. Шумит довольно сильно. А в случае электрического двигателя — там едва пропеллеры слышны.
                  0
                  Мои винты сбалансированы. Я не говорю что ДВС вообще звука не производит, конечно же, он шумит. Но взнос винтов ничуть не меньший. Этому самолету очевидно тяга на каждый двигатель нужна будет меньше, благодаря их количеству.
                  Но беззвучным он в любом случае не будет.
                  0
                  От двигателей идет основной шум. Добавляет шума вибрация пропеллеров, через вал на корпус двигателя.

                  youtu.be/RW-G7pF6gUQ
                0
                Авиадвигатели без глушителей :) таки вносят свою часть.

                А основной шум от винтов создаёт кончик лопасти, который движется на трансзвуке или даже на сверхзвуке (скажем, Ту-95 такой шумный именно поэтому)
                Большее количество пропеллеров позволяет разгонять винты до меньшей скорости.
                Этот рецепт давно известен, но его сложно применить с ДВС. Если иметь электродвижение или электропередачу, то можно немного снизить несущую способность единичного винта и получить почти полную бесшумность.

                Хотя такое количество винтов, конечно, не ради шума. Это увеличивает ещё и пропульсивный КПД движителя (отношение тяга/мощность).
                  0
                  в моем случае до трансзвука, конечно не дотягивало.
                  Диаметр 17", мотор kv330, напряжение 24В — по моим рассчетам на краю лопасти винта должны дать 160м/с.
                  Этот винт мне потом подарил прекрасных 8 швов на руке.
                    0
                    Тогда сильно шуметь не должен.
                    Значит проблемы с расчётом аэродинамики, центровкой или — тоже часто бывает на модельных винтах — недостаточной жёсткостью лопасти.

                    Да, большой мощный винт — это зло… стараюсь держаться подальше от юных вертолётчиков с большими моделями. Там лопасти хрупкие, о кость наверняка сломаются, но вот мясо режут только так. Полно видео на ютубе.
                      0
                      винты карбоновые, должны быть достаточно прочные. Жесткости, да, можно было бы и побольше. Но «бабочки» не наблюдал. Мне как-то не приходило в голову проверять на костях ) и так весьма повезло ))
                        0
                        Не, ну прочность и жёсткость — всё-таки очень разные вещи, а шумят винты из-за недостатка именно жёсткости.
                          0
                          В вашем посте сначала было про жесткость, потом про хрупкость. Или хрупкость и прочность тоже из разных плоскостей? Я сопромату не обучен
                            0
                            Да, немного разное.
                            Жёсткость — способность материала воспринимать нагрузки без прогиба.
                            Хрупкость — способность разрушаться без остаточных деформаций, непластично, не течь под нагрузкой. Короче, «пластичность наоборот».
                            А прочность — это способность материала нести нагрузки.

                            Всё это три более-менее независимые вещи. Как-то связаны только жёсткость и хрупкость: сложно представить себе материал, который хрупкий, но не жёсткий. Хотя наоборот — бывает запросто.
                0
                Вопрос только в том какое расстояние он сможет пролететь на одной зарядке. И сколько его потом заряжать.
                  0
                  Сделать батареи заменяемые и можно заряжать на земле (если долго).
                    +4
                    Сделать троллейбусные рога и заряжаться от ЛЭП ;)
                      0
                      Скорее уж индуктивный приёмник, и летать над ЛЭП.
                        +1
                        а ЛЭП протянуть между дирижаблями?
                  +1
                  Казалось что первым Х в этом году был суперсоник
                  http://www.nasa.gov/press-release/nasa-begins-work-to-build-a-quieter-supersonic-passenger-jet
                  The return of supersonic passenger air travel is one step closer to reality with NASA's award of a contract for the preliminary design of a “low boom” flight demonstration aircraft. This is the first in a series of ‘X-planes’ in NASA's New Aviation Horizons initiative, introduced in the agency’s Fiscal Year 2017 budget....NASA selected a team led by Lockheed Martin Aeronautics Company of Palmdale, California, to complete a preliminary design for Quiet Supersonic Technology (QueSST).

                  Но НАСА считает этот проект (X-57) первым X-ом http://www.nasa.gov/press-release/nasa-electric-research-plane-gets-x-number-new-name
                    +4
                    «Никогда такого не было и вот опять!»
                      +4
                      «Руководитель НАСА объявил о начале новой эры в авиации»
                      Что-то я, ни как, не могу связать появление очередного электрического самолёта с неизвестными характеристиками(кроме крейсерской скорости) и началом новой эры в авиации.
                        0
                        Если действительно доведут автономность этого электрического самолета до ДВС, то довольно сильная вещь для легкой авиации получится. Простота в ремонте и обслуживании, дешевизна полетов. Вполне тянет на локальную революцию.
                          0
                          Я не нашел никаких упоминаний про возможное время полета для данной модели. Зато крейсерская скорость в 4 раза больше чем в Solar Impilse.Так-что, будем надеется, что NASA не сидела, сложа руки.
                            0
                            Уже вижу какой-нибудь «B-11E E-Lancer» с боевой нагрузкой тонн эдак в 50.
                              +1
                              Да. Продаётся под лозунгом «забомби соседний двор».

                              У электроаккумуляторов 400Вт*ч/кг. У бензина — 10кВт*ч/кг. И перспектив к радикальному улучшению (хотя б до 1-2кВт*ч/кг) — никаких.
                              У электромоторов сейчас — порядка 1-2кВт/кг, у турбины — 10кВт/кг (правда тут — ладно — можно оговорить насчёт ВТСП).

                              И сказывается всё это на дальности полёта очень сильно, ибо формула Циолковского встаёт в полный рост (экспоненту можно игнорировать только пока удельный импульс заваливает за 20-50 тысяч, как у нынешних самолётов, а вот как только он падает до тысяч… привет, я тут, твой полярный лисёнок).
                                0
                                Вы 30% кпд от 10кВт*ч\кг не забыли взять? Не так уж и далеко
                                  0
                                  Всего лишь на десятичный порядок. :) Ну да.

                                  А удельный импульс — в показателе экспоненты.
                                  0
                                  в бумагах фирмы «Конвэр» был вариант, который может предложить неплохое решение по продлению времени полета: сарказм:
                                  imagehttps://habrastorage.org/getpro/geektimes/comment_images/d25/406/313/d254063134052c933e0dfade42f473d8.jpg
                                    0
                                    И перспектив к радикальному улучшению (хотя б до 1-2кВт*ч/кг) — никаких.

                                    Ну почему же — для Li-S удельная емкость 2.6 кВт*ч/кг. По 700 с лишним Вт*ч/кг уже сейчас получают, но есть сложности с количеством циклов. Так что до 1-2кВт*ч/кг перспективы как раз есть.
                                      0
                                      Не знаю… Там нужно оставить место для проводников (удельная мощность тоже же играет), и чтоб они не так быстро подыхали. И все эти пары родом из 80-90-х.
                                      Поэтому поверю, когда увижу в продаже, и не ранее.
                                        0
                                        Эм… Ну как бы когда вы это увидите «в продаже» — это уже будут не «перспективы».
                                          0
                                          Угу. Ну вот я ж и не верю, что оно когда-то будет в продаже. :) То есть, не считаю это сколь-нить реальными перспективами.
                                            0
                                            Ну так при подходе «пока в продаже нет — нет перспективы» выходит, что перспективы как бы вообще никакой никогда и нет :)

                                            Что же касается конкретно Li-S — лабораторные образцы есть, а Сони, например, планирует вывести на рынок к 2020-му году. И раз планирует — очевидно, они видят перспективы в этой технологии. Впрочем, каждый имеет право на собственное мнение.
                                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                    0
                                    Время полета летательного аппарата почти целиком упирается в аккумуляторы. А пока ничего емче литий-ионных/полимерных аккумуляторов не придумали, непонятно, как здесь может получиться большое время полета. Игрушечные вертолеты, например, летают максимум 10 минут.
                                      0
                                      Как я понял, они собираются оптимизировать движки+винты под конкретные режимы работы. То есть полетным двигателям не нужно будет давать большую статическую тягу в ущерб скорости воздушного потока. А взлетным — наоборот, от них только тяга и требуется. За счет этого и хотят выиграть в эффективности.
                                        0
                                        А почему приравниваете игрушечный вертолет к самолету? Игрушечный самолет легко летает пару часов…

                                        Зачем именно столько винтов — не понятно, есть толковое обоснование где то?
                                          0
                                          Выше писал: это увеличивает ещё пропульсивный КПД движителя (отношение тяга/мощность).
                                          Ну и шума меньше.
                                            0
                                            Может, у них разный шаг для разных скоростей…
                                        0
                                        Объявить-то никогда не помешает.

                                        Вообще, первый «человеческий» электролёт был, вроде, у швейцарцев лет шесть назад.
                                          +1
                                          Это же Ализар, он вполне мог приукрасить, а то и приврать ради более сильной реакции читателей.
                                          0
                                          Есть рабочий демонстратор от эирбаса E-FAN. Он меньше, но выглядит элегантнее, чем рендеры НАСА.

                                          Еще у них был интересный концепт E-Thrust.
                                            +1
                                            Подскажите, пожалуйста, а в чем собственно новаторство? Ведь есть не только электрический, но даже самолёт с солнечными батареями — SI2.
                                              0
                                              Раздельные двигатели для взлета и собственно полета, какой-то новаторский профиль крыла обещают. Ну и хотят сделать модель, типа для реальной жизни (для легкой авиации), причем с прицелом на масштабирование для разных целей.
                                              0
                                              «12 винтов на передней кромке крыла включаются только при разгоне, отрыве и посадке, а два больших винта по краям крыльев предназначены для движения на крейсерской скорости».
                                              Насколько сильно будут ухудшать аэродинамику неработающие 12 винтов при крейсерском полете?
                                                0
                                                Судя по всему они будут складываться.
                                                  0
                                                  Они скорее всего будут флюгироваться. А вот два около законцовок, если будут вращаться правильно — вполне могут препятствовать перетеканию через закронцовки, что приведет у уменьшению аэродинамических потерь
                                                  +1
                                                  " Если раньше для экономии топлива самолётам приходилось летать на меньших скоростях, то электрические двигатели устраняют такое ограничение"

                                                  С чего бы это вдруг?
                                                    0
                                                    Неоптимальный режим работы двигателя+винта, которым приходится и взлет и полет обеспечивать. Находят какой-то разумный компромисс, далекий от максимальной скорости. В данном случае — тягу на взлете будут давать отдельные движки, а полетные — тянуть, как нужно для скорости.
                                                      0
                                                      Эта проблема решается регулируемым шагом винта, кроме как на самых-самых дешевых ультралайтах, где винт фиксированный. Круиз (оптимальный режим) не так уж далек от максимальной скорости, разница между ними (на поршневых одномоторных) порядка 10 км/ч.
                                                      Так что вопрос остается открытым.
                                                        0
                                                        Регулируемый шаг винта — опять же, не самый оптимальный. Число лопастей, для начала, он не поменяет никак. Профиль фиксированного винта под конкретные обороты можно близкий к идеальному получить, с регулируемым шагом так не получится, не говоря уже о сложности самого механизма.
                                                    0
                                                    интересно, а он во время снижения и торможения будет восстанавливать запас энергии за счёт рекуперации? =)
                                                      0
                                                      Разве что в мощный восходящий поток попадет, иначе смысла особого нет. Резко тормозить как автомобилю — самолету противопоказано, а для плавного торможения достаточно мощность на полетных движках уменьшить. Ну и еще подозреваю, что взлетные двигатели будут оборудованы складывающимися пропеллерами, чтобы не создавать большого сопротивления в полете.
                                                        0
                                                        Складывать их не нужно, просто развернуть кромкой по направлению полёта, то есть зафлюгировать. Давно используется как раз для снижения сопротивления.

                                                        Да же был случай, когда самолёт остался без двигателей и не дотянул до полосы на планировании. Расследование показало, что если бы пилот зафлюгировал винты, то они бы дотянули.
                                                          0
                                                          На снижении вполне можно, на самолётах с хорошим качеством реально бывает проблема потерять высоту, лишнее сопротивление не помешает.
                                                        0
                                                        Перевод конечно…

                                                        14 пропеллерных двигателей на электрической тяге.

                                                        По русски как я понимаю электродвигатель с передачей мощности на винт без необходимости применения редуктора

                                                        Разработчики из НАСА считают, что распределение электроэнергии между встроенными в крылья пропеллерными двигателями приведёт к пятикратному снижению энергии во время полёта частного самолета на крейсерской скорости 280 км/ч. Если раньше для экономии топлива самолётам приходилось летать на меньших скоростях, то электрические двигатели устраняют такое ограничение

                                                        Вот не понял. Как от распределения энергии по всем двигателям не снизится скорость, но уменьшится энергопотребление? Речь идет о возможности отключения двигателей? Так они тогда мертвой массой будут висеть весь полет раз и портить аэродинамику крыла — два

                                                        Кроме того, электросамолёт на аккумуляторах сократит выбросы вредных веществ в атмосферу, по сравнению с обычными двигателями.

                                                        Перенесет выбросы в место выработки электроэнергии/потребует создать больше зеленой энергетики. А вот что существенно на самом деле — сократятся выбросы вредных веществ на высоте, что вроде как регулируется

                                                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                        Самое читаемое