Совместное предприятие «Чистое небо» ( CSJU ) — это государственно-частное партнерство между Европейской комиссией и европейской авиационной промышленностью, которое координирует и финансирует исследовательскую деятельность для создания значительно более тихих и экологически чистых самолетов. [1] [2] CSJU управляет Программой чистого неба (CS) и Программой чистого неба 2 (CS2), что делает его ведущим европейским органом по исследованиям в области авиации.
Аэронавтика известна своей способностью к инновациям и изменению жизни миллионов людей. Кроме того, сложностью своего оборудования и систем, что означает, что циклы исследований и разработок в отрасли (время, необходимое для того, чтобы идея попала с чертежной доски на рынок) очень длительны, как правило, от 20 до 30 лет. Риск, связанный с крупномасштабными инвестициями, необходимыми для стимулирования технологического прогресса, очень высок. Параллельно с этим, воздействие отрасли на окружающую среду в настоящее время составляет 3% от мировых антропогенных выбросов углерода и должно существенно возрасти в ближайшие годы, поскольку современные общества требуют лучшей связи между людьми, странами и регионами. Координируя исследовательскую деятельность отрасли, CSJU разрабатывает новые технологии, которые в противном случае были бы за пределами управляемого риска частного сектора: он предоставляет необходимое финансирование для разработки и внедрения инноваций в сроки, которые в противном случае были бы недостижимы.
Таким образом, CSJU призван стать органом, который внесет основной вклад в реализацию экологических целей Консультативного совета по исследованиям в области авиации в Европе (ACARE) для отрасли к 2020 году. Этими целями являются:
Совет управляющих CSJU, состоящий из представителей промышленности и комиссии, определяет стратегические области, в которых исследования и инновации имеют важное значение. Затем запускаются «Призывы к предложениям» в зависимости от меняющихся потребностей отрасли. Малые и средние предприятия (МСП), промышленные лидеры, университеты и профессиональные исследовательские организации отвечают на призывы подробными планами исследовательской деятельности и описанием финансирования, которое им потребуется для разработки своих новых технологий. Чтобы гарантировать эффективное распределение ресурсов, заявки оцениваются группой независимых внешних экспертов, которые консультируют CSJU по предложениям с наилучшим потенциалом. Затем победившие предложения получают финансирование и другую поддержку от CSJU. Первоначальная программа «Чистое небо», которая действует с 2008 по 2016 год, имеет бюджет в размере 1,6 млрд евро. Половина этой суммы была предоставлена Программой исследований и инноваций Рамочного пакета 7 Европейской комиссии, а другая половина была предоставлена финансовыми и натуральными взносами от лидеров отрасли.
Стратегические области, где исследования и инновации имеют важное значение, называются Integrated Technology Demonstrators (ITD). Их шесть, каждый из которых совместно возглавляется двумя лидерами отрасли, которые принимают на себя обязательства на весь срок программы:
Green Regional Aircraft (GRA): совместное руководство Airbus и Alenia . Этот ITD фокусируется на небольших, легких самолетах.
Smart Fixed Wing Aircraft (SFWA): совместное руководство Airbus и SAAB . Этот ITD фокусируется на технологиях и конфигурациях крыла, охватывающих большие самолеты и бизнес-джеты.
Green Rotorcraft (GRC): совместное руководство AgustaWestland и Airbus Helicopters . Этот ITD фокусируется на инновационных лопастях ротора, интеграции технологии дизельных двигателей и передовых электрических системах для устранения вредных гидравлических жидкостей.
Экологичные и экологичные двигатели (SAGE): совместное руководство Rolls-Royce и Safran . Этот ITD фокусируется на новых конфигурациях, таких как открытые роторы и промежуточные охладители.
Системы для экологически чистых операций (SGO): совместное руководство Liebherr и Thales . Этот ITD фокусируется на электрическом оборудовании самолетов, архитектуре систем, управлении тепловым режимом и возможностях для более экологичных траекторий.
Эко-дизайн (ED): совместное руководство Dassault Aviation и Fraunhofer Gesellschaft . Этот ITD фокусируется на смягчении воздействия на окружающую среду при проектировании, производстве, выводе из эксплуатации и переработке самолетов путем оптимизации использования материалов и энергии.
Дополнением к шести ITD является оценщик технологий (TE). После того, как новые технологии разработаны и интегрированы в испытательную модель или самолет, TE оценивает экологические улучшения, проводя демонстрационные мероприятия и испытательные полеты и сравнивая результаты с самолетами, которые не были оснащены новыми технологиями. Разница в экономии топлива, шуме и т. д. является степенью успешности технологии.
.jpg/1280px-ILA_2018,_Sch%C3%B6nefeld_(1X7A5479).jpg)
Демонстрация Open Rotor под руководством Safran была запущена в 2008 году в рамках программы с финансированием в размере 65 миллионов евро в течение восьми лет: демонстрационный образец был собран в 2015 году и испытан на земле в мае 2017 года на своем открытом испытательном стенде в Истре с целью снижения расхода топлива и связанных с этим выбросов CO2 на 30% по сравнению с текущими турбовентиляторными двигателями CFM56 . [3]
Демонстратор прорывного ламинарного самолета в Европе (BLADE) — проект Airbus в рамках летных испытаний экспериментальных секций крыла с ламинарным обтеканием на самолете A340 с сентября 2017 года. [4]
Другие примеры оборудования, разработанного при поддержке Clean Sky:
После успеха первоначальной программы Clean Sky в 2014 году (2) была запущена ее преемница Clean Sky 2 [6] в рамках исследовательской и инновационной программы Horizon 2020. Clean Sky 2 стремится стать основным участником целей Flightpath 2050, поставленных ACARE, которые более амбициозны, чем цели первоначальной программы Clean Sky.
Этими целями являются:
Clean Sky 2 также будет способствовать поддержанию мирового лидерства в европейской аэронавтике. Таким образом, Clean Sky 2 потребует большего членства, большего бюджета и исследовательской деятельности в более широком спектре областей.
В рамках программы пассивная система защиты от обледенения будет испытана на макете воздухозаборника и гондолы двигателя в аэродинамической трубе для испытаний на обледенение в арсенале de:Rail Tec в Австрии к началу 2020 года. При этом будут использоваться капиллярные силы, возникающие при испарении в металлическом пористом «фитиле» в испарителе, для обеспечения теплопередачи без движущихся частей к конденсатору , как в космических аппаратах, что позволит снизить вес и энергопотребление. [7]
В рамках программы «Чистое небо 2» ЕС финансирует два высокоскоростных винтокрылых аппарата : многоцелевой вертолет Airbus RACER и гражданский конвертоплан Leonardo Next-Generation Civil Tiltrotor (NGCTR). [8]
В 2016 году французская ONERA , немецкая DLR и голландская TU Delft / NLR заключили контракт на оценку 35 радикальных конфигураций для замены обычных конструкций авиалайнеров с 2035 года, отвечающих требованиям Airbus A320 : 150 пассажиров, крейсерская скорость 0,78 Маха и дальность полета 1200 морских миль (2200 км). TU Delft и NLR представили свое исследование распределенной гибридно-электрической силовой установки (DHEP) в рамках проекта Novair на конференции AIAA SciTech в январе 2019 года , выбрав три наиболее вероятные конфигурации: [9]
Если предположить, что аккумуляторные батареи имеют емкость 500 Вт·ч/кг , что достижимо, но выходит за рамки автомобильного или промышленного применения, то масса движителя резко возросла до 600% для HS2 и 730% для HS3, приводя в движение все остальные массы и в конечном итоге потребляя на 34% больше энергии для HS3 и на 51% для HS2, в то время как HS1 показал на 10% лучшее потребление энергии. [9]
В 2022 году Scaled Flight Demonstrator , модель Airbus A320 в масштабе 1/8,5, построенная в рамках исследовательской программы Clean Sky 2, совершила испытательную кампанию. Ее можно использовать как для испытаний в аэродинамической трубе, так и для летных испытаний, и она направлена на проверку использования масштабных моделей для сокращения разрыва между численным моделированием и полномасштабными летными испытаниями. [10]
Чтобы сократить выбросы CO2 воздушным транспортом на 80% к 2050 году, Clean Sky 3 потребует обратного планирования: из-за ожидаемой продолжительности жизни самолетов требуемые технологии должны быть введены в эксплуатацию в 2030-35 годах и должны быть продемонстрированы в 2025-27 годах. Бюджет ЕС на 2021-27 годы должен быть принят к концу 2019 года, а подробное распределение - в 2020 году, при этом исследовательская и инновационная программа Horizon Europe может включать Clean Sky 3, которая начнется в лучшем случае с 1 января 2021 года. [11]
23 марта 2022 года Clean Aviation , преемница программ Clean Sky 1 и 2, открыла свой первый конкурс заявок с финансированием в размере 735 миллионов евро в течение 36 месяцев для водородных самолетов , гибридных электрических самолетов , самолетов малой и средней дальности , «трансверсальных» технологий, а также координации и поддержки. [12] Исследования водорода получают 182 миллиона евро, включая 115 миллионов евро на прямое сжигание с турбовинтовым двигателем мощностью 5000 л. с. (3670 кВт) и турбовентиляторным двигателем тягой 20 000 фунтов (89 кН) , 50 миллионов евро на топливные элементы , 10 миллионов евро на хранение и 7 миллионов евро на «технологии ближнего действия». Подача заявок открыта до 23 июня, результаты будут объявлены в сентябре, а гранты выданы в декабре. [12] Вторая фаза начнется в 2025 году и достигнет 1,7 млрд евро общего финансирования, что позволит к 2035 году начать обслуживание разработанных технологий. [12] Британские компании могут иметь право на участие, если страна связана с программой Horizon Europe. [12]