Эта статья написана DaVinci Aviation, стартапом, работающим над новым дизайном бизнес-джета. DaVinci Aviation ищет партнеров для реализации своей идеи на следующем этапе разработки, и они приветствуют вашу помощь. Не стесняйтесь обращаться к ним напрямую, используя форму ниже. Если вы хотите представить свою идею стартапа сообществу, пожалуйста, свяжитесь с нами здесь.
Содержание
21st CENTURY BUSINESS JET ЕЩЕ НЕТ!
Воздушный транспорт, пожалуй, одна из отраслей, которые в наибольшей степени изучаются из-за его воздействия на окружающую среду, справедливо это или нет, если на то пошло. Глобальное потепление побуждает правительства мира определять и проводить политику «нулевых чистых выбросов». В авиации эта политика подкрепляется все более строгими правилами, которые будут способствовать созданию нового поколения самолетов и двигательных систем для коммерческой авиации. Таким образом, зеленая авиация, похоже, является следующей обязанностью человечества с бизнес-возможностями, которые с ней связаны.
Действительно, за последние несколько лет все больше и больше предпринимателей, стартапов, инвесторов и представителей крупной отрасли включились в эту гонку за создание более экологичной авиации. С одной стороны, бесчисленные (и все еще подсчитываемые) концепции маленьких электромобилей с множеством маленьких пропеллеров, распределенных повсюду, были предложены таким же количеством предпринимателей и их стартапов для создания UAM (Urban Air Mobility).
Принимая во внимание проблемы, связанные с отсутствием регулирования, не говоря уже о проблемах с отсутствующей инфраструктурой (и то и другое еще предстоит) и безопасными операциями в густонаселенных районах, создается впечатление, что UAM - это недавно изобретенная потребность в предоставлении электрифицированного воздушного транспорта. шанс, по крайней мере, в городском масштабе, единственный, на который могут быть способны батареи с их текущими ограничениями. Тем не менее, инвесторы вкладывают в такие стартапы немалые суммы денег.
С другой стороны, крупные производители самолетов и исследовательские институты (давно) инициировали исследования новых экзотических конфигураций транспортных самолетов в поисках более эффективных (т. Е. Менее требовательных к топливу) самолетов.
И в то же время, вместе с крупными производителями двигателей, они пытаются выяснить, как интегрировать новые гибридные силовые установки в существующие планеры, не отказываясь от слишком большого объема и веса для полезной нагрузки.
СДЕЛАЕТ ЛИ ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ АВИАЦИЯ ЗЕЛЕЕ?
Чтобы летать более эффективно (и, следовательно, бережно относиться к окружающей среде), вес самолета, в конечном счете, является одним из наиболее важных факторов, и его необходимо поддерживать на низком уровне. С сегодняшней точки зрения действительно неясно, сколько дополнительного оборудования в нынешних концепциях электронных и гибридных двигателей, таких как:
- электрические двигатели (в основном из железа и меди),
- высоковольтные ткацкие станки,
- теплоотводящие устройства,
- преобразователи мощности
- газогенераторы для подзарядки аккумуляторов в полете,
- Вес батарей (на каждый килограмм керосина требуется ~ 11 кг батарей для создания такой же полезной тяги в течение того же времени),
- который не рассеивается при истощении (в отличие от веса топлива)
может вообще сделать электрический самолет эффективным.
Допустим, мы были на грани решения упомянутых выше проблем с весом и объемом оборудования и увеличения удельной энергии в 13 раз (в настоящее время ~ 300 Вт · ч / кг - требуется для замены топлива в полете на большие расстояния: ~ 4000 Вт · ч. / кг) батарей. Можно ли электрифицировать авиацию прямо сейчас?
Следующий вопрос: откуда бы мы перезаряжали огромное количество (миллионы?) Батарей? Сегодня мы могли бы в лучшем случае подключить их к электросетям, которые в основном работают на ископаемом и ядерном топливе.
И затем, где мы можем взять все полезные ископаемые, чтобы построить такое количество батарей и заменить их по мере их разряда (срок службы батарей составляет всего несколько лет).
Для того, чтобы действительно «летать» с батареями по-настоящему экологично, в первую очередь необходимо решить ряд серьезных проблем:
- Создайте глобальную инфраструктуру для подзарядки батарей от возобновляемых источников энергии (ветер, солнце, вода…). Сжигание какого-либо вида топлива на электростанции, выработка электроэнергии, хранение ее в батареях, а затем получение ее из самой батареи - менее эффективный процесс, чем прямое сжигание топлива в камере сгорания двигателя.
- Найдите способ извлекать и обрабатывать минералы для аккумуляторов в огромных масштабах, чтобы использовать их в авиации (и в автомобилестроении) с минимальным уровнем выбросов.
- Найдите способ эффективно утилизировать строительные материалы разряженных батарей. Неудача в решении этой последней задачи вскоре создаст дополнительную глобальную проблему загрязнения, столь же серьезную, как и сами пластиковые отходы.
Честно говоря, мы пока не видим, чтобы кто-либо, ни правительства, ни поклонники электрификации, решал эти огромные проблемы.
Несмотря на то, что все эти проблемы могут быть решены в один прекрасный день, чтобы сделать авиацию более экологичной, с сегодняшней точки зрения практического применения в ближайшее время не будет, и, возможно, учитывая масштабы многих технических и политических проблем, она победила. Не в ближайшие пятнадцать-двадцать лет. И если это удар по окружающей среде, так это по бизнес-возможностям.
ВОЗМОЖНОСТЬ ДЛЯ ЗЕЛЕНОЙ АВИАЦИИ И ДЛЯ БИЗНЕСА СУЩЕСТВУЕТ СЕЙЧАС
В этой спешке никто, похоже, не осознал, что существует целая отрасль авиации, бизнес-авиация, где прямо сейчас есть скрытая, но огромная возможность летать более экологично, тем самым выполняя свои обязательства перед нашей родной планетой и получать большую прибыль на в то же время.
Бизнес-авиация - довольно прибыльный рынок для активных производителей в этом сегменте.
Это несколько, но очень хороших примеров за последние десять лет того, как эти производители могли получать в высшей степени удовлетворительный поток заказов с момента ввода в эксплуатацию их новых продуктов.
В целом рынок BJ был очень оживленным в последнее десятилетие, и ожидается, что в будущем он будет расти еще больше, особенно если власти Китая предоставят свое воздушное пространство для частной авиации.
И последнее, но не менее важное: если непосредственный эффект пандемии ударил по всей авиационной промышленности, а также по цепочкам поставок, то реакция богатых людей и корпораций на это время COVID такова, что они должны рассматривать частную авиацию как способ избежать скопления людей. коммерческие самолеты и терминалы аэропортов.
С другой стороны, этот рынок полностью занят группой компаний, которые по репутации бренда и технологиям мы могли бы назвать Ferrari или Porsche в авиации. Они не оставили нишу ни в одном из ее сегментов.
Где же тогда эта возможность начать делать авиацию экологичнее и получать от этого прибыль?
НАПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ РАДИКАЛЬНЫХ ИННОВАЦИЙ
Это может быть удивительно, но большинство аэродинамических и конструктивных элементов современного бизнес-джета не сильно изменились с момента появления первого частного самолета в шестидесятых годах прошлого века. Некоторые из наиболее важных преимуществ BJ, такие как непрерывный пол и высота кабины, определяют компоновку самолета таким образом, что есть присущие конструкции такого рода недостатки (структурные и аэродинамические).
Что ж, представьте на мгновение, что вы можете вывести на рынок, полный «копировальных» продуктов, едва отличимых друг от друга, самолет, который с его элегантными, но футуристическими линиями кажется прямо из научно-фантастического фильма. И представьте, что этот самолет может предложить
- увеличена на 30 +% удельной дальности полета (сколько миль пролетает самолет на фунт сгоревшего топлива) по сравнению с существующими самолетами
- соответственно уменьшил выбросы CO2
- обеспечивают пассажирам больше комфорта и удобств в салоне, чем существующие конструкции
- создать бизнес-возможность от 500 + млн $ / год в сегменте рынка бизнес-джетов.
- и быть предвестником преобразования коммерческой авиации
- потенциал для размещения любых будущих силовых установок (полностью электрических, гибридных, водородных…), если они станут доступными и действительно будут более эффективными, чем существующие.
В DaVinci Aviation мы исходили из этих целей. Мы с нуля пересмотрели элементы существующей конструкции и заново изобрели бизнес-джет, сделав его по-настоящему экологичным самолетом 21 века.
Мы думаем, что нам это удалось, и наши прогнозы производительности, основанные на наших инженерных разработках, показывают значительное преимущество нашей концепции по отношению к самолетам сразу в двух сегментах рынка (легкие и средние бизнес-джеты).
Мы можем предложить более экологичный планер по конструкции, то есть меньшее потребление (и, следовательно, выбросы) при равной или более высокой крейсерской скорости, чем у существующих самолетов в двух вышеуказанных сегментах рынка.
В свете растущей экологической осведомленности отдельных лиц и правительств, более экологичный самолет означает более широкое признание широкой публикой, сертифицирующими агентствами, политическими лидерами, бизнесменами и корпорациями, заботящимися об окружающей среде.
ПУТЬ ВПЕРЕДИ
Мы разработали дизайн еще на стадии концепта. Концептуальный дизайн - это обычная и фундаментальная практика для каждого крупного производителя самолетов, позволяющая установить обоснованность концепции как с инженерной, так и с маркетинговой точки зрения, прежде чем переходить к этапу сложного предварительного проектирования. Это то, что мы могли бы достичь собственными силами.
Самые следующие шаги являются фундаментальными и все же не очень финансово и требует времени: требуется более детальная проверка наших результатов, чтобы подтвердить наши прогнозы и консолидировать потенциал концепции, например, в специальных миссиях, таких как скорая помощь авиации. Для достижения этой цели необходимо создать виртуальные аэродинамические и конструктивные модели самолета. Аэродинамическая модель будет запускаться в виртуальной (математической) аэродинамической трубе для более точного прогнозирования аэродинамического сопротивления и других характеристик устойчивости предлагаемой конфигурации. Модель структурной компоновки обеспечит обзор осуществимости конструкции, общую компоновку элементов самолета, требуемые технологии материалов и более точную оценку веса пустого самолета. Финансовые затраты на этом этапе могут составить порядка 250 тысяч евро.
Если предположить, что концепция пройдет тщательную проверку, как мы и ожидали, необходимо будет создать финансовую и техническую машину, компанию, способную воплотить в жизнь, сертифицировать и продавать концепцию.
Такой проект будет стоить порядка 500 миллионов долларов при временной шкале ~ 6 лет, распределенной примерно следующим образом:
• Эскизный проект к ПДР - 1.2 года - 70млн.
• Рабочий проект на CDR -1.5 года - 90 млн $
• 1 сборка прототипа - 8 млн. $ - 3 требуется
• Разработка (инжиниринг и летные испытания) - 2 года - 180 млн $
• Сертификация (проектирование и летные испытания) и маркетинг - 1.2 года - 110 млн $
Эти цифры относятся к опытному и хорошо организованному производителю, то есть производителю, имеющему предыдущий опыт проектирования, изготовления, сертификации и сбыта сложных самолетов. Однако такие стартапы, как Boom, Tesla, Blue Origin и SpaceX, являются живым доказательством того, что великие видения не делают цели достаточно сложной, чтобы ее невозможно было достичь.
