Samoljoty mozhno pitat s pomoshhju mikrovolnovogo izluchenija prjamo v poljote no sdelat eto krajne trudno 36df635.jpg

Самолёты можно кормить при помощи микроволнового излучения прямо в полёте, но сделать это чрезвычайно не легко

Коммерческая авиация обещает стать самым сложным направлением для декарбонизации. Ни нынче, ни в обозримой перспективе нет источника энергии для самолётов, настолько ёмкого, как ископаемое горючее. Кандидатурой загрузке самолётов тоннами аккумов либо баками с небезопасным водородом могут быть беспроводные источники питания. Могут, но навряд ли ими станут — самолётам надо очень немало энергии, а её передача с земли на борт — это чрезвычайно нетривиальная задачка.

Самолёты можно кормить при помощи микроволнового излучения прямо в полёте, но сделать это чрезвычайно не легко

В сетевом журнальчике IEEE Spectrum Института инженеров электротехники и электроники (IEEE) — некоммерческой инженерной ассоциации из США — вышла, можно сказать, программная статья, посвящённая беспроводному микроволновому питанию коммерческих самолетов. Создатель заметки сейчас признаёт, что «ничто из разработанного на нынешний денек не может собирать энергию так дёшево и туго, как ископаемое горючее, либо стопроцентно удовлетворять потребности коммерческих авиаперевозок в том виде, в каком мы их знаем». Физика не воспрещает применять в авиации для передачи питания излучение. Препятствия могут быть технологическими либо юридическими. Но другие кандидатуры по понижению углеродного следа от самолётов кажутся ещё больше провальными.

Передавать микроволновую энергию с земли на авиалайнер можно при помощи фазированной антенной решётки. Такая антенна способна электрическим образом управлять направлением луча и фокусировать его с высочайшей точностью без необходимости в механических поворотных системах. Так как авиалайнер должен будет убежденно быть в зоне видимости таковой антенны, а Земля имеет форму шара, то располагать передающие антенны (решётки) нужно приблизительно на удалении 200 км одна от другой. На море-океане, кстати, тоже, если мы захотим выслать самолёты с микроволновым питанием на другой материк. В случае полётов над горами антенны придётся располагать ещё гуще с учётом потенциальных помех. При всем этом любая антенна будет новости авиалайнер на дальности до 100 км, после этого его схватит другая по курсу.

Создание массива передающих антенн станет стройкой века. Средний самолет с площадью фюзеляжа и крыльев около 1000 м2 будет способен нести на нижней части крыльев и корпуса приёмную антенну шириной около 30 м. С учётом более рационального для распространения в атмосфере излучения с длиной волны 5 см (оно ещё не такое куцее, чтоб поглощаться тучами и не через чур длинноволновое, чтоб выдвигать требования через чур огромного приёмного элемента, равного половине длины волны), размеры передающей фазированной антенной решётки должны достигать 170 м. И так через каждые 200 км. Такое по плечу только муниципальным программкам, но никак не личным. Немало найдётся стран, готовых сделать таковой подвиг? Китай не предлагать.

По уровню нужного питания стоит сказать последующее. Во время взлёта авиалайнер Boeing 737 потребляет приблизительно 30 МВт энергии. Если мы сможем обеспечить энергию таковой мощности, то она попадёт на выпрямляющую антенну (ректенну), которая должна быть сделана с учётом аэродинамики и встроена в нижнюю часть самолёта. Больше того, наибольшая передача будет случаться только тогда, когда авиалайнер будет пролетать над передающей станцией, а в других случаях энергия будет «лупить» в переднюю и заднюю проекцию самолёта, в основном в кромки антенны, до максимума повышая плотность передачи мощности на этих частях антенны.

Самолёты можно кормить при помощи микроволнового излучения прямо в полёте, но сделать это чрезвычайно не легко

Если брать в качестве примера Boeing 737 и его потребности, то на каждый квадратный сантиметр ректенны будет валиться около 25 Вт. С учётом разнесения твердотельных приёмных частей ректенны на 2,5 см (на одну вторую длины волны), на каждый элемент будет валиться около 150 Вт, что рискованно рядом к предельной плотности мощности хоть какого твердотельного устройства преобразования энергии. Другими словами, пока нет твердотельных материалов, которые гарантированно и с припасом смогли бы обеспечить неопасный приём микроволновой энергии. В конце концов, КПД схожих способов передачи энергии чуть приблизился к 30 %, что принуждает засомневаться в выгодах перехода на такую кандидатуру ископаемому горючему.

Далее, согласно прикидкам, электронное поле вокруг самолёта будет владеть напряжённостью около 7000 В/м — всего в 3-и раза слабее, чем в микроволновой печи. Корпус самолёта надёжно защитит пассажиров, а в особенности любознательных — защитят железные сетки на иллюминаторах, как на дверцах микроволновой печи. У птиц таковой защиты не будет, но так как фокусирующий лучик будет мгновенно передвигаться за самолётом, птицы легко не успеют подготовиться в воздухе. На это, как признаются разработчики передающих микроволновых систем, нужно не меньше 10 мин. Экология особо не пострадает, но юристам компаний придётся это обосновать пассажирам и законодателям.

Сомнения в необходимости пользования микроволнового излучения для передачи энергии на расстояния без проводов не мешают исследованиям в этой области. То же NASA и личные компании, а еще академические учреждения проводят опыты с передачей микроволновой энергии из космоса. Этому содействует продвижение в области полупроводниковых технологий и твердотельных приёмных и передающих частей. Если прежде это были массивные аналоговые приборы типа клистронов, то нынче им на замену идут малогабаритные полупроводниковые передающие платформы.

Так, в 2022 году стартап из Окленда Emrod показал, как перспективным может быть подход с внедрением полупроводников. Компания провела в Германии демонстрацию для Airbus, излучив 550 Вт на расстояние 36 метров. По лучу было передано 95 % излучённой энергии, что намного лучше, чем с внедрением клистронов либо магнетронов. Определённо, в этом есть задел на будущее, если оно в этой сфере есть либо будет.

Также остаётся подвешенным вопрос с помехами радиосигналам. Даже если микроволновый передатчик энергии сумеет эффективно преобразовывать 99 % волн в узенький лучик, утечка 1 % всё равно будет в 100 миллионов раз сильнее, чем разрешенная мощность радиосвязи в 5-см спектре (спектр употребляется для космоса и радиолюбителей). Стопроцентов это не все трудности с микроволновой передачей энергии, но даже этих довольно, чтоб засомневаться в реализуемости проектов.

К огорчению, другие кандидатуры также имеют свои неискоренимые недочеты. Самое перспективное из других видов обеспечения самолётов топливом — синтетическое либо горючее растительного происхождения — обходится или через чур затратно, или оказывается вреднее в производстве, чем ископаемое. Поменять шило на мыло с повышением ценника — это даже не нелепо. Это тупо. На этом фоне микроволновая передача энергии на авиалайнер уже не кажется сумасшедшим мероприятием. В конце концов, на заре авиации самолёты тоже числились уделом безумцев, а ведь взлетело! Во всех смыслах.

Предыдущая запись
Кадыров обратился к чеченцам и силовикам после теракта в Дагестане
Следующая запись
WRC: Ожье не сумеет выступить в Rally Poland
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Отказаться