В последние годы турбулентность в атмосфере становится все более интенсивной и частой, что создает новые вызовы для авиационной индустрии. Причиной таких изменений является глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, которое влияет на скорость и структуру воздушных потоков на практике. Так называемая ясная турбулентность — сильная воздушная нестабильность без визуальных признаков, невидимая для радаров и даже человеческого глаза, стала беспокоящей тенденцией для пилотов и пассажиров по всему миру. Исследования ученых показывают, что с 1979 года уровень такой турбулентности увеличился на 55%, а к 2050-м годам, согласно прогнозам, она возрастет в три раза, особенно в регионах Восточной Азии и Северной Атлантики, где пролегают важнейшие международные воздушные коридоры. Рост турбулентности имеет не только психологический, но и экономический аспект.
Частые сильные встряски приводят к усиленному износу авиалайнеров, что требует дополнительных технических обслуживаний и ремонта. Более того, пилоты вынуждены менять курс и высоту полета, чтобы избежать наиболее турбулентных участков, что ведет к увеличению расхода топлива и, как следствие, росту выбросов углекислого газа, помещая авиацию под дополнительное давление с точки зрения экологической устойчивости. Пассажиры нередко испытывают страх и дискомфорт в условиях турбулентности. Многие из них вообще боятся летать именно из-за непредсказуемых колебаний самолёта. При этом, несмотря на то что серьезные травмы во время турбулентности случаются редко, отдельные инциденты, связанные с сильными воздушными толчками, все чаще попадают в сводки новостей.
Возникла острая необходимость искать инновационные решения, которые позволят сделать полеты комфортнее и безопаснее. Одной из перспективных разработок является внедрение специальных «флэплетов» — небольших подвижных элементов на крыльях самолётов, способных частично компенсировать воздушные потоки, изменяя угол наклона в соответствии с текущей динамикой потоков. Таким образом, самолёт получает своего рода «обратную связь», стабилизирующую движения и минимизирующую тряску. Это решение позаимствовано из природы: птицы используют подобные мелкие корректировки перьев во время полёта, чтобы сохранять баланс в сложных потоках воздуха. Технология, разработанная компанией Turbulence Solutions из Австрии, уже доказала возможность сокращать ощущения турбулентности более чем на 80%, хотя пока её проверяли преимущественно на небольших самолётах.
Руководство компании уверено, что принцип можно масштабировать и на крупные пассажирские лайнеры, что в будущем серьезно изменит комфорт воздушных перевозок. Еще одним ключевым направлением в борьбе с турбулентностью является искусственный интеллект (ИИ). В отличие от традиционных методов прогнозирования, основанных на плотных измерениях и метеорологических моделях, ИИ способен анализировать сложные, многомерные характеристики потоков воздуха и выявлять малозаметные паттерны в данных. Специалисты из технических университетов Стокгольма, Барселоны и Делфта проводили эксперименты с использованием глубинного обучения и условного подкрепления — методики, при которой алгоритм учится на ошибках и пытается максимизировать желаемый результат, подобно тому, как учится ребёнок ходить. Использование ИИ позволяет управлять искусственными воздушными «струями» — синтетическими струями, которые размещаются на поверхности крыла, минимизируя турбулентные колебания в реальном времени.
Такой подход открывает широкие перспективы, позволяя не только лучше прогнозировать, но и активно контролировать поток воздуха, повышая устойчивость самолёта во время тяжелых атмосферных условий. Еще одно направление развития — это встроенные сенсорные системы и передовые методы мониторинга атмосферы. Например, технологии на базе лидаров (лазерного излучения для определения структуры среды) постепенно совершенствуются и начинают применять для создания трёхмерной карты воздушного пространства вокруг самолёта. Несмотря на определенные сложности с весом и энергопотреблением таких систем для коммерческих воздушных судов, ученые находятся на пороге решения этих технических вызовов. В ближайшем будущем лидарные технологии смогут предупреждать пилотов о наличии умеренной или сильной турбулентности задолго до того, как самолет войдет в проблемную зону, что сделает возможным эффективное корректирование маршрута с минимальными затратами.
Не менее важную роль играет улучшение систем прогнозирования турбулентности. Сегодня прогноз воздуха достигает точности порядка 75% против примерно 60% два десятилетия назад. В этой области работают как метеорологи, так и специалисты по вычислительным технологиям и AI. Примечательно, что доступ к измерениям турбулентности у исследователей ограничен, что тормозит развитие более точных моделей. Благодаря развитию международных инициатив, таких как система Turbulence Aware, данные о турбулентности начинают анонимно и в реальном времени передаваться между авиакомпаниями и исследовательскими центрами, что способствует улучшению прогнозов и повышению безопасности полетов.
