CC BY
44МИРОВЫЕ ТРЕНДЫ В АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ СФЕРЕ И ЦИФРОВЫЕ ПОВЕСТКИ
GLOBAL AEROSPACE TRENDS AND DIGITAL AGENDA
DOI: 10.38197/2072 -2060-2022-235-3-391-398 МЕЗИНА Наталья Андреевна
Доцент кафедры «Менеджмент и маркетинг высокотехнологичных отраслей промышленности», ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»
Natalia A. MEZINA
Associate Professor of the Department "Management and Marketing of High -tech Industries" of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Moscow Aviation Institute (National Research University)"
АСЕЕВА Виктория Андреевна
Студентка ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»
Victory A. ASEEVA
Student of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Moscow Aviation Institute (National Research University)"
В научной статье рассмотрены мировые тренды в аэрокосмической сфере, такие как цифровизация перевозок, альтернативное топливо, переход на гибридные и силовые установки в самолетах; а также цифровые повестки.
The scientific article examines global trends in the aerospace sector, such as: digitalization of transportation, alternative fuel, the transition to hybrid and power plants in aircraft; as well as digital agendas.
Мировые тренды, аэрокосмическая сфера, цифровые повестки, перевозки, альтернативное топливо.
Global trends, aerospace, digital measurements, transportation, alternative fuels.
Аэрокосмическая промышленность существует уже более 100 лет и традиционно является одним из секторов, постоянно разрабатывающих новые технологии. В последние несколько лет отрасль активно развивалась в области
Аннотация
Abstract
Ключевые слова Keywords
цифровизации, автоматизации и улучшения технического обслуживания. Мировые тенденции, ориентированные на социальные проблемы и защиту окружающей среды, также не могли не отразиться на ней. Как и большинство других отраслей, аэрокосмическая промышленность пострадала от пандемии COVID - 19, и пока нам еще предстоит оценить, каковы будут ее последствия в долгосрочной перспективе.
Рассмотрим основные мировые тенденции и инновации, которые будут формировать отрасль или уже формируют ее сегодня.
Техническая цифровизация
Аэрокосмическая отрасль начала стремительно цифровизироваться. Цифровые технологии, такие как блокчейн, внедряются компаниями - производителями самолетов для мониторинга характеристик деталей и систем самолетов, поскольку производственный процесс является узкоспециализированным и сложным. Например, Boeing внедрил блокчейн, основанный на IoT (Интернете вещей), для сбора подробной информации о каждом компоненте. Это помогает прогнозировать случаи технического обслуживания, оптимизировать производственные операции и продлить жизненный цикл деталей. Airbus определил применение блокчейна в областях отслеживания цепочки поставок, поддержки закупок и распределения доходов [3].
Производители самолетов используют методы машинного обучения, такие как искусственный интеллект, для повышения безопасности полетов и производительности производства. Алгоритмы машинного обучения собирают данные из интерфейсов «машина - машина» и «машина - человек» и используют анализ данных для принятия эффективных решений. Эти технологии оптимизируют производственные операции и снижают затраты. Например, GE Aviation использует машинное обучение и анализ данных для выявления неисправностей в двигателях, что увеличивает срок службы компонентов и снижает затраты на техническое обслуживание. Boeing успешно внедрил алгоритмы машинного обучения для проектирования самолетов и автоматизации производственных операций.
Согласно словам экс- гендиректора компании «Аэрофлот» Виталия Савельева, «Аэрофлот» получил 1 млрд руб. дополнительной выручки от внедрения систем больших данных и машинного обучения в 2016-2018 гг., поэтому бизнесу будет и дальше выгодно заниматься цифровизацией.
Цифровизация в сервисе
Цифровизация, конечно же, не могла обойти стороной и ту часть работы отрасли, которая непосредственно связана с пассажирами. Меняются поколения, меняется менталитет. На смену «аналоговому поколению» приходит и постепенно становится наиболее экономически активным поколение Z. Эти люди предпочитают не живое общение с человеком, а обмен сообщениями. Ритм жизни с каждым днем возрастает, и люди пытаются максимально оптимизировать свое время. Эмоционально - психологические нагрузки, а также огромные объемы информации приводят к тому, что все важные документы удобно иметь в электронном виде, который дает возможность доступа к ним в любое время суток и в любой точке мира. Традиционные кассы по продаже авиабилетов, агенты на стойках регистрации и даже операторы колл-центров постепенно уступают места цифровым сервисам.
Решения Bag Journey многих авиакомпании позволяют пассажирам самостоятельно отслеживать местонахождение своего багажа, а при помощи камеры смартфона уже сегодня можно измерять самостоятельно размер ручной клади.
Все чаще за рубежом мы можем видеть примеры внедрения автоматизированного паспортного контроля. В России он пока осуществляется в тестовом режиме.
По данным Швейцарской многонациональной информационной организации SITA, представляющей телекоммуникационные и IT-услуги в авиационной отрасли, в конце 2019 года, перед началом пандемии COVID - 19 более четверти мировых авиакомпаний для ответов на вопросы своих пассажиров начали использовать чат-боты. Это позволяло организовать общение практически на любом языке и интегрировать его в голосовой помощник типа Siri.
Еще одним мощным направлением цифровизации в исследуемой области стало внедрение биометрической идентификации. До начала пандемии порядка 70% авиа -компаний мира к 2021 году планировали перейти на идентификацию пассажиров по биометрическим данным. Около половины всех аэропортов мира предполагали начать использовать блокчейн для сквозной авторизации пассажиров на всех этапах контроля, включая предполетный, паспортный, таможенный и т.д.
Но пандемия внесла свои коррективы, как временные, так и организационные. На базе «цифровых паспортов» IATA Travelpass, изначально предложенных для контроля вакцинации, но легко дополняемых функцией контроля любых других данных, стало удобно выстраивать уже упомянутые выше блокчейны и токены. Безопасный токен может содержать и персональные данные, и биометрические. Данная практика уже активно применяется в ряде зарубежных стран в крупнейших аэропортах, которые являются мировыми транспортными узлами как на Западе, так и на Востоке, например в таких странах, как Китай, Катар, Оман.
Согласно программе цифровой трансформации Минтранса РФ на 20212023 годы, шесть аэропортов России к концу 2023 года будут использовать биометрические данные для идентификации пассажиров. Российская компания S7 Airlines c 2018 использует технологию блокчейн для продажи авиабилетов. Этот проект был запущен в эксплуатацию совместно с Альфа -Банком и сейчас активно используется. Взаимодействие S7 Airlines с агентской сетью позволяет связать данные о продаже авиабилетов с платежными операциями.
Несколько лет назад технологии блокчейн была применена для оплаты заправки регулярного авиарейса. Эксперимент был проведен при участии компании «Газпром нефть» в новосибирском аэропорту «Толмачево». Данная технология позволит авиакомпаниям создавать через блокчейн предварительные заявки на заправку воздушного судна, фиксируя стоимость топлива и необходимые параметры услуги заправки.
Альтернативное топливо
Спрос на авиаперевозки растет, количество авиапассажиров удвоится в течение следующих двадцати лет. Согласно Сценарию Новой Политики МЭА (IEA 'New Policy Scenario'), на авиацию приходится около 15% роста мирового спроса на нефть до 2030 года. Такой рост означает, что к 2030 году на авиацию будет приходиться 3,5% глобальных выбросов CO2, связанных с энергетикой. Это расширение подчеркивает необходимость сокращения выбросов углекислого газа в авиационной отрасли.
Сегодня главным мировым трендом становится социальная ответственность. Основными направлениями корпоративной социальной ответственности традиционно уже считаются ответственное потребление и экологичность [1].
На западе все чаще можно слышать призывы экологов к отказу от полетов в пользу железнодорожного транспорта. В ряде европейских стран были введены дополнительные экологические сборы, а во Франции весной 2021 пар -ламент и вовсе проголосовал за запрет коротких внутренних перелетов, признав таковыми расстояния, которые поезд способен преодолеть менее чем за три часа.
Основной задачей мирового авиапрома, в этом ключе, сегодня является переход на альтернативное топливо. Насколько это реально, покажет жизнь, но недавно ведущая мировая компания отрасли, Boeing, заявила о своем намерении к 2030 г. полностью перейти на биотопливо.
Сегодня применяются два основных вида биотоплива. Биотопливом первого вида принято считать биотопливо, добываемое из распространенных сельскохозяйственных культур, богатых сахаром, крахмалом, жирами. Жиры становятся сырьем для биодизеля, а сахар и крахмал - для этанола.
До последнего времени именно этот вид биотоплива доминировал, но не так давно инвестиции в эту отрасль упали, так как усмотрели в данном процессе подрыв продовольственной безопасности. То есть пока в мире существует проблема голода - производить топливо из сельхозпродукции многие считают недопустимым.
Биотопливо второго вида получается из отходов производства - древесного, растительного, пищевой промышленности и промышленных газов. Экономически данное топливо гораздо выгоднее биотоплива первого поколения.
Но сегодня все чаще заговаривают, и Boing делает ставку именно на него, о биотопливе третьего поколения, которым могут стать водоросли.
Именно этот вид биотоплива считается наиболее перспективном. И причин тут несколько, во - первых для производства водорослей не требуются земельные ресурсы, а во -вторых, водоросли обладают большой скоростью воспроизводства и концентрации биомассы. Их можно выращивать практически в любой воде. Нет особых требований к ее чистоте или содержанию соли.
Для достижения цели по нулевому выбросу парниковых газов к 2050 году необходимы более экологичные самолеты.
На данный момент жидкое углеводородное топливо, такое как топливо для реактивных двигателей, остается единственным средством обеспечения коммерческих авиаперевозок. Таким образом, наряду с устойчивым повышением энергоэффективности устойчивое авиационное топливо, такое как авиационное биотопливо, играет ключевую роль в сокращении выбросов углерода в авиации.
Авиационная промышленность взяла на себя обязательство сократить выбросы углерода на 50% по сравнению с уровнем 2005 года к 2050 году. Согласно сценарию устойчивого развития (SDS) МЭА, к 2030 году спрос на авиационное биотоп -ливо достигнет порядка 10%, а еще через 10 лет - 20%, и такая тенденция будет сохраняться.
По данным экспертов, экологичные виды топлива позволят снизить уровень выбросов CO2 на 80%.
Первый полет с использованием смешанного биотоплива состоялся в 2008 году.
Рис. 1. Потреб -ление авиатоплива в Сценарии устойчивого развития, 2025-2040 гг. (Aviation fuel consumption in the Sustainable Development Scenario, 2025-2040)
По сертификационным требованиям, сегодня использование биотоплива возможно лишь в смеси с керосином в пропорции 1:1. В минувшие семь лет лишь 0,2% рейсов были совершены с применением биотоплива. Причина такого маленького показателя - высокая цена биотопива, которое пока что в 4 раза дороже керосина. Эта надбавка к стоимости является основным препятствием для его более широкого использования. Развитие технологий и экономики необходимо для повышения доступности авиационного биотоплива.
При этом следует заметить, что эта программа повсеместно решается на государственном уровне. Во многих странах переход на биотопливо происходит при серьезной поддержке правительства. Так, во Франции в проект по замене узкофюзеляжного самолета семейства Airbus A320 летательным аппаратом, использующим биотопливо, с возможностью дальнейшего перевода на водородное, было вложено порядка 15 млрд.
ГСУ и ЭСУ
Современные аккумуляторы делают самолеты слишком тяжелыми, поэтому гибридные модели на топливе и электричестве могут указать путь к более экологичным авиаперевозкам. Как и электромобиль, самолет, работающий частично или полностью на электричестве, будет намного чище, потому что выбросы CO2 при сжигании обычного топлива будут меньше или вообще не будут выделяться. Недавнее исследование, проведенное Департаментом аэрокосмической техники Инженерного колледжа Университета Иллинойса, показало, что силовая установка, использующая трансмиссию с 50 -процентной электрической мощностью и имеющая плотность энергии батареи 1000 Вт-ч на килограмм будет производить почти на 50% меньше выбросов CO2 в течение жизненного цикла, чем современный обычный самолет с максимальной дальностью полета, эквивалентной средней дальности полета всех глобальных полетов. Это делает его жизнеспособным вариантом для низкоуглеродной авиации. Используя экологичное авиационное
топливо вместо обычного жидкого топлива, можно добиться дальнейшего сокращения выбросов.
Гибридный самолет также может помочь сократить выбросы CO2 за счет использования электродвигателей в качестве дополнительного источника тяги во время взлета и набора высоты. Это позволяет использовать реактивные двигатели меньшего размера при полете в крейсерском режиме. Меньший вес этих двигателей приводит к дополнительной экономии топлива и сокращению выбросов CO2.
В настоящее время авиационная промышленность разрабатывает прототип гибридно - электрического самолета для коммерческих полетов. Небольшие электрические самолеты уже летают, но необходимы дополнительные исследования, чтобы сделать эту технологию доступной для коммерческих полетов.
Согласно словам генерального директора ЦИАМа Михаила Гордина, на сегодняшний день Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ) им. П.И. Баранова работает над созданием гибридной силовой установки на альтернативных видах топлива для регионального самолета и обсуждает с Фондом перспективных исследований создание на базе двигателя ВК-2500 полностью сверхпроводящей гибридной силовой установки мощностью 1500 кВт с использованием в качестве топлива и хладагента жидкого водорода или сжиженного природного газа.
Сегодня большинство крупных мировых авиапроизводителей процесс разработки гибридных и полностью электрических силовых установок считают для себя приоритетной задачей.
Их использование уменьшит выбросы вредных веществ, снизит уровень шума летательных аппаратов, увеличит топливную эффективность. Конструкция электрического двигателя меньше весит и занимает меньше пространства, затраты на эксплуатацию асинхронного электродвигателя малы, а обслуживание не представляет никаких сложностей, гибкость электрической силовой установки позволяет улучшить аэродинамику (воздушные винты можно размещать на концах крыльев, где они используют часть энергии, теряемой на завихрение воздушного потока).
Идея создания ГСУ уже прорабатывается в таких ведущих мировых компаниях, как GE, P&W, Honeywell, в том числе ЦИАМ и ОДК-Климов. С ЭСУ дела обстоят сложнее. Лишь пара компаний, такие как Rolls -Royce и MagniX, разработали электрические двигатели специально для применения в коммерческой авиации. Россия тоже не отстает. ЦИАМ и компания «Наука Софт» разработали электрическую силовую установку на основе литиевых аккумуляторов и электродвигателя. Также специалисты Московского авиационного института впервые применили сверхпроводниковые материалы для разработки мощных электрических двигателей и работают над этим проектом до сегодняшнего дня. К примеру, на прошедшей программе Школы управления от МАИ группа студентов в течении 6 месяцев работала над разработкой и созданием проекта жизненного цикла электрической установки, а также сервиса по гейтовой системе [5]. Эта работа была взята Центром энергетики и электротехники для дальнейшей доработки и воплощения проекта реальность.
Несмотря на то, что при проектировании гибридных и электрических авиационных установок существует ряд существенных проблем, в авиационной отрасли растет уверенность в том, что гибридные и электрические самолеты могут обеспечить существенные преимущества. Множество испытаний и разработок говорят о том, что мы сможем увидеть эти самолеты в полете в течение следующих
Рис. 2. Разработка электрических двигателей в МАИ
нескольких лет. В период 2022-2025 годов ожидается выпуск первых серийных ЛА с использованием гибридных ГСУ, переход на электрические ГСУ ожидается к 2030 году и связан с рядом технологических требований к источникам энергии и весом самих установок. Хотя полностью электрические коммерческие самолеты все еще далеки от широкого использования, гибридно - электрические самолеты, в которых электрификация сочетается с традиционным реактивным топливом, в настоящее время разрабатываются некоторыми из крупнейших игроков аэрокосмической отрасли.
Авиационная промышленность также усердно работает над тем, чтобы сделать следующее поколение самолетов более компактными, легкими и более аэродинамическими, чтобы они сжигали меньше топлива и выделяли меньше С02. Достижения в области управления воздушным движением и новые спутниковые технологии означают сокращение времени в пути и более эффективные взлеты и посадки, а также сокращение расхода топлива и выбросов С02. На земле аэропорты внедряют электромобили, а терминалы питаются от возобновляемых источников энергии, что делает их гораздо более энергоэффективными [4].
Благодаря глобальному соглашению CORSIA— Схеме компенсации и сокращения выбросов углерода для международной авиации — воздушный транспорт сможет достичь своей цели по углеродно -нейтральному росту с 2020 года. В соответствии с СОкБ1Д, авиакомпании и другие эксплуатанты воздушных судов компенсируют любой рост выбросов СО2 выше уровня 2020 года. Ожидается, что CORSIA снизит выбросы СО2 примерно на 2,5 миллиарда тонн в период с 2021 по 2035 год, что в среднем составляет 164 миллиона тонн СО2 в год.
Как можно заметить, развитие аэрокосмической отрасли происходит как в технологиях и технике, так и в сервисе. Идет глобальная цифровизация и автоматизация, разработка нового топлива и силовых установок для более экологичных перелетов. Также на сегодняшний день осуществляются разработки по новым аэродинамическим схемам для уменьшения расходов топлива, сверхзвуковым самолетам, аэротакси для сокращения транспортных пробок, дронам и многому другому. Все эти открытия говорят о прогрессивном движении аэрокосмической отрасли в направлении перехода на энергосбережение, трансформацию энергетики и сохранение экологии.
Библиографический список / References
1. Авиапорт [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.aviaport.ru/digest/2020/10/07/ 655173.html.
2. https://www.iea.org/world.
3. Какая польза от блокчейна при обслуживании самолетов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.cnews.ru/articles/2018-11-19_pitstop_dlya_samoleta_kak_blokchejn_uskoryaet_zapravku.
4. Босерман М. ДТ-60 НС. Российский электрический авиадвигатель для легких самолетов и беспи-лотников [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://naukatehnika.com/dt-60-ns-rossijskij-elektricheskij-aviadvigatel.html.
5. Сверхпроводник на борту: в МАИ создали мощный электрический авиадвигатель [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://mai.ru/press/news/detail.php?ID=101335&referer=https%3A%2F%2 Fyandex.ru%2.
Контактная информация / Contact information
ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»
125993, Москва, Волоколамское шоссе, д. 4.
Moscow Aviation Institute (National Research University)
4, Volokolamsk highway, 125993, Moscow, Russia.
Мезина Наталья Андреевна / Natalia A. Mezina
ns802@yandex.ru
Асеева Виктория Андреевна / Victory A. Aseeva
aseeva6@mail.ru
