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Jun 08, 2023

ボーイングがブレースを製造する

Se consumi la stessa quantità di carburante di una compagnia aerea, il tuo risparmio di carburante sarà a una cifra.

航空会社と同じくらい多くの燃料を消費する場合、燃料効率を 1 桁調整するだけで大​​幅な節約になります。 スイス航空が保有するボーイング 777 型機 12 機全体に貼り付けた空気抵抗低減フィルム「エアロシャーク」を例に挙げると、効率が 1% 向上し、その結果、スイス航空はわずか 12 機でジェット燃料の使用量が毎年 4,800 トン削減され、ほぼ節約できると見込んでいます。現在の価格で飛行機1機当たり年間50万ドル。 これは、アメリカン航空のような航空会社にとって、1% の効率向上で年間 5 億ドル近くに達し、保有機数が 1,000 機に近づいていることになります。

したがって、今日の最高の単通路機よりも効率が 30% 高い旅客機がいかに大きなことであるかがわかります。 私たちがボーイング社の「トラスブレース翼」設計コンセプトに初めて出会ったのは 2010 年で、NASA 研究プログラムの一環として同社が設計した「亜音速ウルトラグリーン航空機研究」(SUGAR) Volt コンセプトの一環として行われました。

このアイデアは、動力のないグライダーに見られるような、より長くスリムでアスペクト比の高い翼によって得られる、より高い揚力とより低い抗力を利用しています。 たとえば、ボーイングが2016年にテストしていたコンセプトは、同等の標準的な航空機より約50％広い翼を備えていた。

構造的に、そのようなものは補強なしでは機能しません。 そこで、ボーイングの設計では、翼を胴体の上部から吊り下げ、飛行機の腹部から伸びる長いトラスで翼を固定しています。 これらも慎重に成形された翼形で、強度と安定性だけでなく揚力も追加されています。

およそマッハ0.70から0.75（時速519から556マイル、時速835から895キロ）で巡航する亜音速コンセプトとして、ボーイング社は、これらの支柱翼旅客機が通常の飛行機よりも燃料消費量が50％少ない可能性があると推定した。 2019年、コンセプトはマッハ0.8（時速593マイル、時速955キロ）付近の遷音速の限界で巡航するように再設計され、速度が向上したためか、単に空気力学の理解が深まったためか、ボーイング社はこの航海を続けてきた。効率性の主張が戻ってきます。

ボーイング社のプレスリリースには、「推進システム、材料、システム構造の予想される進歩と組み合わせると、TTBW構成の単通路機は、今日最も効率的な単通路機と比較して、燃料消費量と排出ガスを最大30%削減できる可能性がある」と書かれている。任務に応じて飛行機も。」

デジタル モデリングとサブスケール風洞試験には長い時間がかかりましたが、NASA は現在、SFD 宇宙法協定を通じてボーイングに 4 億 2,500 万ドル相当の資金提供を与え、ボーイングやその他のさまざまなビジネス パートナーから約 7 億 2,500 万ドルが投入される予定です。実際に実物大で物を作り、適切な飛行テストを受けることです。

NASAは、遷音速トラスブレース翼実証機の試験を「2020年代後半までに完了する予定で、プロジェクトで実証された技術と設計が、2016年に就航する可能性のある次世代の単通路航空機に関する業界の決定に役立つようにする」と述べている。 2030年代。」

確かに課題はあるでしょう。 まず、これらの超長い翼は既存の空港ターミナルや格納庫には適合しない可能性があります。 ボーイングは実証機については何も語っていないが、2019年のコンセプトについては、地上でこの問題を回避するために折り畳み式の翼を使用すると述べた。

さらに、標準的な旅客機の巨大で厚く、アスペクト比が低い翼は、燃料タンクのための完璧な中空スペースを作り出しているという事実もあります。 燃料が翼内に留まらないようにすることで、多くの重量が揚力の中心近くに広く配置され、翼と胴体が接触する部分の工学的ストレスが軽減されます。 燃料の燃焼を乗客から遠ざけることで、衝突時の安全性にある程度貢献します。 そして、純粋に真鍮の鋲の観点から言えば、追加のお金を稼ぐ座席のための客室内のスペースが解放されます。 トラスブレース設計では非常にスリムな翼が使用されているため、燃料タンクを胴体内に戻さなければならない可能性があります。

一方、ボーイング社は、高く取り付けられた固定翼は「今日の低翼機構成では翼下スペースの不足によって制限される高度な推進システムを最終的には収容できる可能性がある」と述べているが、このデモンストレーターは特別なテストを行うわけではない。新しいモーターをすぐに交換してください。

そして言うまでもなく、一定量のエネルギーで飛行機をさらに遠くまで飛ばすことができるものはすべて、脱炭素化の取り組みと非常に関連性があります。 バッテリー電気、水素電気、水素燃焼、アンモニア、その他のクリーンなパワートレイン技術はすべて、従来のジェット燃料出力よりも低い航続距離の数値に制約されており、このような設計は間違いなく大きな貢献をする可能性があります。

この設計に取り入れられた CFD (数値流体力学) と風洞の作業の一部を以下のビデオで見ることができます。その中には、電車がかなり良い選択肢になるのではないかと思わせる、かなり厄介なフラッター シミュレーションも含まれています。

出典: NASA、ボーイング