Сибирские учёные разрабатывают метод снижения расхода топлива для самолётов
В будущем, благодаря новым исследованиям сибирских ученых, пассажирские самолеты могут начать тратить значительно меньше топлива. В Институте теоретической и прикладной механики СО РАН завершаются исследования, которые обещают изменить представление о топливной экономичности авиаперевозок.
Как поверхность крыла влияет на топливопотребление
Ведущие специалисты мира в области аэродинамики давно исследуют, как различные факторы влияют на эффективность полетов. Один из таких факторов — это поведение пограничного воздушного слоя, который обтекает поверхность самолета.
В процессе исследований оказалось, что переход воздушного потока от ламинарного (гладкого) к турбулентному (вихревому) значительно увеличивает трение и расход топлива.
Доктор физико-математических наук Андрей Бойко рассказал, что турбулентность в пограничном слое у поверхности летательного аппарата требует значительных энергозатрат для преодоления трения. Это основная причина, почему расход топлива на некоторых самолетах остается высоким.
Ламинаризация и ее роль в экономии
Снижение турбулентности на поверхности крыла, или ламинаризация, — это метод, который помогает уменьшить трение и, соответственно, расход топлива.
При этом ученые не ставят целью полное устранение турбулентности. Основной задачей является создание предсказуемой и контролируемой турбулентности, которая будет минимизировать сопротивление воздуха и улучшать управляемость самолета.
Как эксперименты помогают улучшить аэродинамику
Для того чтобы лучше понять, как изменяется поведение воздушного потока, ученые проводят эксперименты в аэродинамических трубах. Они используют модели с разной степенью гладкости поверхностей и проверяют, как это влияет на турбулентность.
Одной из интересных находок стало использование микрорельефа на поверхности крыла, что позволяет достичь нужного уровня ламинарности без потери управляемости.
Гигантская экономия топлива — несколько процентов
Эксперименты показывают, что снижение трения даже на несколько процентов может существенно повлиять на расход топлива. Например, на одном регулярном рейсе экономия может составить сотни тонн топлива, а значит, и снижение выбросов в атмосферу.
Революционная структура рельефа поверхности
Один из самых перспективных подходов — это структурирование поверхности крыла, а не просто его полировка. Ученые из ИТПМ СО РАН разработали принцип "умного рельефа", который помогает направлять воздушный поток и снижать турбулентность. Такой подход значительно отличается от традиционных методов и обещает стать настоящей революцией в авиации.
Тепловизоры и панорамная визуализация
Для точного наблюдения за поведением воздушных потоков ученые используют новейшие технологии. Одним из самых эффективных методов визуализации является панорамная трассерная визуализация (PIV), которая позволяет фиксировать движение частиц в потоке в реальном времени. Это позволяет ученым точно определять, какие изменения на поверхности крыла дают наибольший эффект.
Микрорельеф как ключ к снижению расхода топлива
Одним из основных методов, который активно применяется, является нанесение микрорельефа на поверхность крыла. Этот подход уже доказал свою эффективность на некоторых европейских авиалайнерах. Он способствует снижению турбулентного трения и экономии топлива.
Как это повлияет на будущее авиаперевозок
Результаты исследований, которые проводятся в ИТПМ СО РАН, могут значительно повлиять на дальнейшие разработки в области авиации. Эти методы помогут конструкторам и инженерам оптимизировать аэродинамику и повысить топливную экономичность самолетов, что в перспективе приведет к снижению стоимости авиаперевозок и уменьшению воздействия на экологию.
Уточнения
Аэродинамика (от др.-греч. ἀηρ - воздух и δύναμις - сила) — раздел механики сплошных сред, в котором целью исследований является изучение закономерностей движения воздушных потоков и их взаимодействия с препятствиями и движущимися телами.