Птиците са доказаните владетели на аеродинамиката.
Независимо колко суперкомпютри и аеродинамични тунели имат учените на разположение за разгадаване на сложните уравнения на полета, те никога няма да могат да достигнат съвършенството на биологичните летящи видове.
Един безкрайно фокусират сокол или двойка колибри в битка за територии, или огромен албатрос, който се носи дни наред над океани и морета без особени усилия винаги ще предизвикват благородна завист сред инженери и авиатори.
Въздушната какафония от ято прелетни гъски, които са образували перфектната V-образна формация е радост да очите и ушите.
Точно тези формации са послужили за вдъхновение на изследователите от UpNext инкубатора на Еърбъс за развитие и внедряване на иновации и нови технологии.
Преди повече от столетие изследователите на летящите животински видове са установили, че птиците подобряват аеродинамичните си характеристики при полети в големи формации, възползвайки се от промените във въздушния поток, генерирани от всяка отделна птица от ятото.
Възползвайки се от тези проучвания и наблюдения, Еърбъс създава програмата Fello’fly, в рамките на която ще проведе експерименти с два от своите големи самолети, летящи в близка формация, в опит да наподобят полета на своите биологични събратя.
Подобни тестови полети вече са правени през 2016 и 2018 със самолети А380 и новите А350-900, които доказват някои от потенциалните аеродинамични предимства на полетите във формация, като подпомагат и разработването на процедури за безопасното им изпълнение.
Така през март 2020 започват първоначалните fello’fly тестове по новата програма отново с два самолета А350. През следващата година като партньори ще се включат и две авиокомпании – SAS и French Bee, както и доставчици на аеронавигационно обслужване от Франция, Англия и други европейски страни.
“Това е много по-различно от схващането на военновъздушните сили за полети във формация и няма нищо общо с летенето в близка формация,” обяснява Др. Сандра Бур Шефер, президент на UpNext.
По време на полет самолетите оставят след себе си турбулентни потоци, генерирани от изходящия ръб на крилото, известни като “вортекси”.
Особено силните вортекси, генерирани от големите самолети, са водили до преобръщане на по-малки самолети, които не могат да се справят с огромните центробежни сили на турбулентния въздух.
Избягването на подобни явления е част от базовото обучение на всеки пилот, като ефектите от него също са част от програмата на fello’fly. Всички пилоти се обучават да спазват определена дистанция, или сепарация от летящите пред тях самолети, като минималните варират от 1 до 3 морски мили, според типа летящ отпред самолет. Програмата обаче ще се опита да разбере ефекта не от вортексите, а от плавните потоци около тях и въздействието им върху летящите наблизо самолети.
Възползването от подемната сила, които подобни възходящи въздушни потоци генерират, е познато като “wake energy retrieval”. И според Д-р Шефер, полетните изпитания с двата А350 могат да докажат, че особено при дълги полети икономията на гориво в резултат от тази “безплатна” енергия може да надмине 10%, което е огромен показател.
Ето защо Еърбъс решава да ускори изследванията в тази посока, защото днес може и да не говорим за реалистично внедряване на подобни полетни процедури, но към утрешния ден тази възможност може да е съвсем реална.
И докато на пръв поглед изглежда лесно да се наблюдават ятата птици, за да се разгадае тайната на синхрона и предимствата от него по време на техните полети във формация, всъщност задачата е много по-трудна.
“Птиците го правят от милиони години, а трудното при нас е, че няма как да експериментираме по подобен начин в контролирана среда,” казва Д-р Чарлз Бишъп от Колежа по естествени науки към университета Бангор в Уелс.
Той обаче цитира резултатите от дългогодишно проучване, публикувано в списание Нейчър, при което изследователи използват опитомени пеликани, които са известни като едни от най-добрите в полетите във формация, дори повече от гъски и лебеди.
Именно това проучване дава директни доказателства за енергетични предимства от подобно летене във формация, а не само теоретични калкулации по аеродинамика. На някои от следващите пеликани в ятото са поставени уреди за измерване на пулса, които ясно доказват, че тези догонващи птици пестят енергия. На моменти забавянето на пулса е с над 14%, тъй като птиците прекарват повече време в планиране.
Точно този ефект се опитват да постигнат и пилотите на догонващия А350, за да оптимизират ефекта от възходящите потоци. Тук стигаме и до едно от основните предизвикателства пред екипа – тези потоци няма как да се видят с просто око, за да знаеш че си точно в тях. Навлизайки в такъв поток системите за автоматичен контрол на полета ще могат да поддържат правилната конфигурация, така че да облекчат работата на пилотите и да осигурят спокойно преживяване за пътниците.
Всички процедури за координиране правилното позициониране на самолетите ще бъдат многократно изпитани, като ефектът ще наподобява мисиите по дозареждане във въздуха. Компромиси с безопасността на полета и за двата самолета са недопустими.
И когато концепцията за възползване от енергията генерирана от турбулентните потоци бъде доказана, ще е необходима още работа по изясняването на оперативните и финансови измерения от подобни процедури.
Ще трябва да се извърви и трудния път по убеждаване на авиационните регулатори и правителствените агенции за възприемане на необходимите промени в нормативните уредби и процедурите, с които да се допуснат много по-близки стандарти за въздушна сепарация между въздухоплавателните средства, отколкото съществуващите.
Ще трябва да се разработят и промени в полетното планиране, така че да се координират маршрутите с тези на останалите участници в движението, които и процедурите по навлизане и разпускане на полетите във формация.
И в крайна сметка, всичко това трябва да доведе до доказване на сериозни възможности за икономии от страна на операторите, за да бъдат по-нататъшните изследвания и технически нововъведения наистина устойчиви.
