Od države na kolesih do držav na krilih: Kitajski znanstveniki z inovacijami spodbujajo gospodarstvo na nizki nadmorski višini

Za Huanga Xuna, profesorja na Visoki šoli za inženiring Univerze v Pekingu, bi lahko vizija letečih avtomobilov, ki polnijo nebo, kot jih vidimo v znanstveni fantastiki, kmalu postala resničnost.

Prehod primerja s prehodom s konjske vprege na avtomobile pred stoletjem, pri čemer ugotavlja, da bodo ljudje kmalu vstopili v »dobo vozil na nizki nadmorski višini«.

Pred več kot 100 leti so ZDA izkoristile priložnost avtomobilskega razvoja in postale država na kolesih.

Zdaj Kitajska izkorišča priložnost nizkoletečega gospodarstva, da postane država na krilih, je dejal Huang.

Vendar je opozoril, da je treba premagati številne izzive, preden se lahko vozila za nizko nadmorsko višino široko sprejmejo, pri čemer je navedel varnostne pomisleke, kot so morebitni trki z brezpilotnimi letali, težave z zasebnostjo, povezane s senzorji brezpilotnih letal, in vplivi na okolje, kot je onesnaževanje s hrupom.

Huangova razmišljanja so bila prejšnji mesec objavljena v reviji Nature, kar je prvi članek o gospodarstvu na nizki nadmorski višini v tej prestižni reviji.

Pravzaprav so bili Huang in njegovi kolegi v zadnjih letih osredotočeni na iskanje rešitev za te izzive in podpiranje hitre rasti gospodarstva na nizki nadmorski višini.

ZGRADITE NEVIDNE CESTE

Ker se vizija zračnih vozil uresničuje, je zagotavljanje varnosti letenja najpomembnejše.

Kitajski znanstveniki si prizadevajo vzpostaviti »nevidne ceste« v zračnem prostoru pod 3000 metri, da bi zagotovili urejen let.

Qu Tengteng, raziskovalka na Visoki šoli za inženiring Univerze v Pekingu, je s svojo ekipo razvila sistem geoprostorske mreže za preslikavo zračnega prostora na nizki nadmorski višini.

Sistem pretvori tridimenzionalne prostorske koordinate v binarne kode, ki se naložijo v računalnike in ustvarijo gosto mrežo dihalnih poti v realnem času.

Te nevidne ceste bi pomagale preprečiti trčenja med letali na nizki nadmorski višini in zaletavanje v zgradbe.

»S tem omrežjem zračnih cest lahko oblikujemo prometna pravila in dodamo 'semaforje', da se izognemo nesrečam,« je dejal Qu.

Za dodatno izboljšanje letalske varnosti je Li Zhongkui, profesor na fakulteti, razvil sistem za načrtovanje tirnice brezpilotnega zrakoplova.

Navdihnjen s tem, kako se ptice v jatah usklajujejo med seboj, da bi se izognili trkom, sistem, ki ga je razvil Li, uporablja inteligenco rojev za uravnavanje gibanja vozil na nizki nadmorski višini tako na spletu kot v realnem času, s čimer zagotavlja, da vzdržujejo varno razdaljo in letijo v harmoniji.

ZMANJŠAJTE MOTORJE

Za zračna potovanja na dolge razdalje bodo vozila na nizki nadmorski višini potrebovala robustne vire energije.

Medtem ko se trenutni mali droni zanašajo na shranjevanje baterij, bodo prihodnja vozila, ki bodo prevažala težje tovore, potrebovala močnejše motorje.

»Velik izziv pri litijevih baterijah je njihova teža, ki omejuje zmogljivosti letenja na nizki nadmorski višini,« je dejal Chen Zheng, namestnik dekana Inženirske fakultete Pekinške univerze, in dodal, da je energijska gostota baterij dva reda velikosti nižja od energijske gostote tekočega goriva.

Ekipa raziskuje načine za miniaturizacijo motorjev z notranjim izgorevanjem za uporabo v vozilih na nizki nadmorski višini.

Wang Shengkai, docent na fakulteti, je dejal, da je cilj razviti zmogljive, stabilne motorje z notranjim izgorevanjem, ki bi se lahko prilegali različnim velikostim brezpilotnih letal (UAV).

»Z zmanjšanjem motorja in optimizacijo procesa zgorevanja lahko ustvarimo učinkovite pogonske sisteme dolgega dosega za UAV,« je dejal Wang.

Ekipa preučuje tudi okolju prijazna goriva, kot sta vodik in biomasa, da bi zmanjšala ogljični odtis.

Medtem se Zhao Hao, Wangov kolega, ukvarja s spremljanjem in uravnavanjem motorjev z notranjim zgorevanjem in napajalnih baterij za vozila na nizki nadmorski višini z uporabo naprednih optičnih vlaken.

Zhao je pojasnil, da je varnost električne energije glavna skrb za ta vozila, ta inovacija pa pomaga pri ustvarjanju inteligentnih UAV z izboljšano varnostjo.

letecidisk2.jpg

ZMANJŠATI ONESNAŽEVANJE S HRUPOM

Ker se vozila za nizko nadmorsko višino množijo, bo onesnaženje s hrupom verjetno vse večja skrb.

Da bi to rešili, kitajski znanstveniki delajo na tehnologijah za zmanjšanje hrupa, ki ga ustvarjajo rotorji UAV.

Lyu Benshuai, docent na univerzitetni fakulteti za inženiring, in njegova ekipa sta razvila model hitre napovedi hrupa rotorja.

Model pomaga napovedati, kako različne oblike in konfiguracije rezil vplivajo na ravni hrupa, kar omogoča učinkovitejše načrte za zmanjšanje hrupa.

»Veliko lahko naredimo pri aeroakustični optimizaciji. Na primer, rotorji, nameščeni na zadnji strani trupa, so pogosto veliko hrupnejši od tistih na sprednji strani, medtem ko lopatice s primerno geometrijo in nazobčanimi oblikami ustvarjajo manj hrupa,« je dejal Lyu.

Ekipa sodeluje s kitajskimi tehnološkimi podjetji, kot sta Huawei in Ecovacs, da bi uvedli te inovacije za zmanjšanje hrupa. »Upamo, da bomo ta znanstveni napredek kmalu dali na trg,« je dodal Lyu.

Gospodarstvo nizkih nadmorskih višin na Kitajskem je v zadnjih letih cvetelo s povečanjem števila proizvajalcev dronov in razširjenih aplikacij.

Kitajska uprava za civilno letalstvo ocenjuje, da bo kitajski trg nizkih nadmorskih višin leta 2025 dosegel 1,5 bilijona juanov (približno 209 milijard ameriških dolarjev), leta 2035 pa kar 3,5 bilijona juanov.

Chen je razkril, da namerava njihova fakulteta ponuditi več praktičnih tečajev, povezanih z vozili na nizki nadmorski višini.

Ti tečaji bodo vključevali priložnosti za študente, da oblikujejo svoja letala in sodelujejo s podjetji pri projektih sooblikovanja. »Načrtujemo vnaprej, da bomo zadovoljili naraščajoče povpraševanje po talentih v prihodnosti.«

»Pogosto se sprašujemo, kje je naslednja tehnološka revolucija po industrijski revoluciji? Verjamem, da bi lahko bila ekonomija na nizki nadmorski višini ta odgovor,« je dodal Huang.