После успеха Airbus с недавними демонстрациями полета A350 с использованием энергии в следе «fello’fly», проект ЕС GEESE в рамках SESAR, возглавляемый Airbus, теперь продвигает концепцию большими шагами вперед. Дальнейшее развитие науки, технологий и процессов совместно с нашими отраслевыми партнерами позволит нам в один прекрасный день увидеть, как авиалайнеры будут следовать за другими, сокращая расход топлива и связанные с этим выбросы. Об этом сообщает «ATC Network».
В период с 2019 по 2021 год в рамках своего экспериментального проекта «fello’fly» компания Airbus разработала и провела летные испытания концепции, известной как «Wake Energy Retrieval». Сокращенно «WER», эта технология предполагает, что пара авиалайнеров летит строем, что позволяет идущему сзади самолету использовать подъемную силу, создаваемую вихрями предыдущего самолета, что снижает тягу, требуемую от его двигателей.
Кампания достигла кульминации 9 ноября 2021 года, когда состоялась первая дальняя демонстрация полетов WER в трансатлантическом воздушном пространстве. В ней участвовали два самолета A350, разнесенные на расстояние около 1,2 морских миль (2,2 км) друг от друга, которые летели парой из Тулузы, Франция, в Монреаль, Канада. Последующий анализ показал, что авиакомпании могут сэкономить от пяти до 10 процентов топлива за одну поездку.
Положительные результаты привлекли внимание более широкой отрасли в Европе, а также по ту сторону Атлантики. Это привело к тому, что партнеры *SESAR-3 Joint Undertaking (SESAR JU) объединили усилия для дальнейшего изучения WER в рамках нового специализированного промышленного исследовательского проекта под названием GEESE. Хотя это расшифровывается как: «Повышайте экологическую эффективность, экономя энергию», это также намек на тот факт, что стаи гусей используют похожую технику, когда они мигрируют строем, пролетая большие расстояния, при этом извлекая выгоду из энергии кильватерного следа друг друга.
Международное сотрудничество заинтересованных сторон.
GEESE, возглавляемый Airbus, — это проект стоимостью 10 миллионов евро, финансируемый инициативой и отраслью Европейского союза «Horizon Europe». Он объединил ряд заинтересованных сторон, включая Eurocontrol, DSNA, Air France, ON, Indra, ENAC, DLR, AirNav, Bulatsa, CIRA, UAB, Frequentis, Boeing, French Bee, NATS, Virgin Atlantic и Delta Air Lines.
GEESE нацелен на то, чтобы наметить, как включить и масштабировать операции WER как для трансатлантических, так и для трансконтинентальных рейсов по всей Европе. Проект определяет необходимые операционные задачи для пилотов, внедряющих технологию для автоматического управления различными позициями WER, включая системы управления полетом и новые функции кабины WER, которые захватывают и отслеживают вихревой след. Кампания также изучает систему «помощи в сопряжении» для диспетчеров в центрах управления операциями авиакомпаний. В частности, партнеры авиакомпаний будут работать вместе, чтобы обновить свои планы полетов, чтобы найти подходящие самолеты для сопряжения, принимая во внимание маршрутизацию до точки встречи и другие соображения.
С этой целью проект запустит серию симуляций для проверки процедур сопряжения с участием авиакомпаний Air France, French Bee, Delta и Virgin Atlantic. Он также будет дополнительно изучать науку о следе, чтобы развивать базовые концепции и учитывать влияние формаций. Это включает определение следа, создаваемого вторым самолётом в паре, безопасное позиционирование позади пары и то, как обеспечить безопасность окружающего движения.
В рамках GEESE разрабатываются три рабочих «пакета»:
«Возможность Европы к эксплуатации реакторов WER в Северной Атлантике» разработает и уточнит первоначальную концепцию эксплуатации (CONOPS), оценку ее безопасности, проанализирует воздействие на существующие системы, а также разработает моделирование и испытания для оценки предположений.
«Масштабирование концепции WER на континентальную Европу» предоставит оперативные решения для расширения операций WER в пределах внутреннего воздушного пространства Европы.
Третий аспект GEESE, рабочий пакет Wake Science, будет изучать потенциальные преимущества формаций, не связанные с CO2.
Текущее состояние и дальнейшие шаги
После отбора проекта SESAR и подготовки гранта на финансирование, которые состоялись ближе к концу второго квартала 2023 года, GEESE получил зеленый свет на начало трёхлетней фазы реализации.
«Сегодня, спустя год после начала проекта, мы в основном работаем над определением операционных процессов, которые потребуются для подготовки операций WER», —отмечает Лаура Монти они, архитектор транспортных систем в Airbus Engineering.
«Эти процессы будут определять, как два самолета будут адаптировать свои траектории. Мы разработаем эти процессы совместно с авиакомпаниями и диспетчерами, чтобы они могли вносить изменения в план полета и любые адаптации, которые позволят самолётам встретиться».
«Мы добились значительного прогресса в согласовании процессов с заинтересованными сторонами, что проложило путь к планированию и детализации всех мероприятий поваливай, которые мы проведем в следующем году».
«В этом году мы также запустили оценку безопасности», — добавляет она. «Так что сейчас мы все еще находимся на этапе оформления документов, поскольку сами полет планируется начать примерно во второй половине 2025 года».
Во время лётных испытаний, которые будут проводиться Air France, French Bee, Delta и Virgin, соответствующие парные самолеты будут располагаться на разных высотах –в соответствии с сегодняшними обычными требованиями к минимумам вертикального эшелонирования ATM. Это ограничение не является проблемой для испытаний GEESE, поскольку их цель – не повторная демонстрация физики полета подъема WER (которая уже продемонстрирована в рамках Fello'fly), а скорее проверка процессов, необходимых для схождения и встречи самолетов в паре с точки зрения навигации.
Что касается типов самолетов для проведения испытаний, Лора говорит: «Мы все ещё сходимся во мнениях относительно их определения, и это зависит от соответствующего планирования полетов авиакомпаний. Для трансатлантических рейсов это зависит от того, какие самолеты они будут использовать на этих участках во время испытаний. Для Airbus, скорее всего, нашим выбором платформы станет A350, особенно учитывая, что это дальнемагистральный самолет, авионика и навигационные возможности которого соответствуют самым последним стандартам».
Гибкость загрузки плана полета является преимуществом
Хотя это и не является обязательным условием, было бы, тем не менее, выгодно, если б самолёт позволял пилоту загружать план полета непосредственно в систему управления полетом самолета (FMS). Эта возможность, которая уже доступна в A350, избавляет пилота от необходимости вносить изменения в план полета, вводя всю информацию вручную с помощью клавиатуры MCDU самолета.
После загрузки в FMS новый план полета можно будет выбрать в качестве «вторичного плана полета», в то время как исходный план полета останется в FMS в качестве основного плана полета.
Операционные сценарии
Для реальных операций авиакомпаний предполагается, что новый план полета будет выпущен и отправлен пилоту только операционным центром авиакомпаний (AOC) после консультации и координации между AOC и диспетчерами УВД, на которых повлияет любое изменение плана полета. Более того, это будет сделано в рамках рабочего процесса CDM, в ходе которого соответствующие диспетчеры УВД подтвердят, могут ли они принять изменения, например, с учетом загрузки сектора или ограничений воздушного пространства. Только после одобрения нового плана полета пилоту будет разрешено активировать вторичный план полета в FMS.
Более того, загрузка топлива фактически останется точно такой же, как в первоначальном плане полета. «Загрузка топлива не будет затронута, поскольку она будет основана на сценарии «no-WER», — говорит Лора. «На самом деле, мы предлагаем, чтобы соответствующие авиакомпании не знали, будут ли они фактически составлять пару. Они просто заявят о своем намерении, что их рейс может быть частью WER».
Требования, не зависящие от типа самолета
Хотя испытания WER будут по сути «независимы от типа самолета», Лора, тем не менее, консультирует по некоторым общим требованиям на «уровне самолета». «Например, функция, способная автоматически позиционировать «ведомый» самолет позади «ведущего» самолета и отслеживать его вихрь. Однако мы не будем диктовать, как эта возможность или функциональность самолета должны быть реализованы в конкретной конструкции самолета и как технология самолета будет этого достигать».
Лора добавляет: «Для Airbus это делается отдельно нашими коллегами-инженерами в Fello'fly. Для других производителей самолетов это будет их личное дело, как они захотят реализовать технические характеристики».
«Тем не менее, в GEESE мы обсуждаем, можем ли мы расширить масштаб испытаний, включив в него A330 и некоторые самолеты Boeing. У нас нет больших эксплуатационных ограничений на сам самолет — эксплуатация WER в основном заключается в изменении плана полета, поэтому мы ведем переговоры с авиакомпаниями, чтобы оценить концепцию с большим набором типов самолетов».