Сверхзвук 2.0: когда появятся наследники «Конкорда» и Ту-144?

Дмитрий Ласьков, редактор Авто Mail.ru
21 октября
Lada (ВАЗ) 2115 (Samara2) 1.6 21154 MT
Очень доволен, и сейчас бы ее купил новую, но уже закончили выпуск. оборотистая, хваткая, быстрый разгон, есть компьютер позволяющий отслеживать со...
4.7
21 октября
Skoda Octavia 1.6 MT
цена/качество на все 100%, 560л багажник, лифтбек- удобный большой проем для погрузки, пакет для плохих дорог делает практически кроссовером, недор...
5
Все отзывы
15 января 2019 09:35, Технологии
Обзор разработок супербыстрых авиалайнеров

Сегодня пассажирские самолёты летают со скоростями до 1000 км/ч. Такая крейсерская скорость обеспечивает оптимальный баланс расхода топлива (а значит, и стоимости билетов) и времени перемещения. Но пассажиры уже 40 лет назад летали со скоростью свыше 2000 км/ч! А потом что-то пошло не так, и прогресс увеличения скорости в воздухе не только застопорился, но и сменился регрессом. Окончательно и бесповоротно?

Конечно, нет — ближе к нашему веку появились новые материалы, технологии и знания в аэрокосмической области, и вскоре проекты новых скоростных авиалайнеров стали заявлять о себе один за другим. Идея гражданского сверхзвука по-прежнему манит человечество, поскольку позволит вдвое сократить продолжительность перелётов. Например, пересечь Атлантику за 3,5 часа, а Тихий океан — за 6-7. Для начала немного о том, с чего всё началось и почему вскоре забуксовало.

История и проблемы сверхзвуковых лайнеров

Скорость звука — это примерно 1200 км/ч у земли и 1050 км/ч на высоте 11 км. Разница возникает из-за того, что чем дальше от земной поверхности, тем медленнее распространяется звук. Поэтому для измерения скорости звука существует понятие числа Маха (от фамилии учёного — Mach), где 1 Мах — это когда скорость, с которой самолёт рассекает воздух, равна скорости распространения на этой высоте и в этой среде звука.

Знаменитый свисающий нос «Конкорду» был нужен для того, чтобы улучшить пилоту видимость во время взлёта, посадки и наземного руления. А в полёте длинный обтекатель принимал горизонтальное положение, чтобы обеспечить оптимальную аэродинамику планера

Впервые скорость звука преодолели на американском истребителе в 1957 году. Первые (они же последние серийные на сегодняшний день) пассажирские разработки появились почти одновременно: сначала на испытаниях полетел отечественный Ту-144 (31 декабря 1968, Concorde — 2 марта 1969), а начало коммерческих перевозок взял на себя франко-британский Concorde (1976 — 2003). Ту-144 продержался в небе всего ничего: с 1975 по 1978 год, да и то первые два года он перевозил только грузы.

Считается, что советский самолёт погубила низкая надёжность конструкции и отсутствие рынка, то есть маршрутов с соответствующей инфраструктурой. Французская машина летала 27 лет, но всё равно перелёт стоил дороже обычных рейсов в несколько раз из-за огромного по меркам традиционных лайнеров расхода топлива. При этом самолёт был слишком большим — при таких ценах не получалось полной загрузки рейсов, к которой стремится каждый авиаперевозчик. Добили каждый из суперсамолётов 70-х громкие катастрофы, в которых отметились и «Тушка» (1973 и 1978), и «Конкорд» — в 2000.

Несколько лет назад японское аэрокосмическое агентство провело тесты в рамках проекта D-Send: аэродинамически эффективный планер сбросили с высоты 30 километров вертикально вниз: в свободном падении он преодолел скорость звука, а шум регистрировался микрофонами на висящих в воздухе аэростатах. Исследования показали эффективность такой формы (шум уменьшился вдвое в сравнении с разработками 20 века), а результаты были переданы международной организации гражданской авиации

Ещё одна проблема сверхзвука — это шум, который создают такие самолёты. Когда летательный аппарат движется быстрее звука, он создаёт в атмосфере постоянную ударную волну, которая на земле слышна громким хлопком вроде взрыва. Это причиняет дискомфорт людям и животным на обитаемых территориях. Поэтому сверхзвуковые полёты над территорией Америки и ряда других стран запрещены с 1973 года, но в октябре прошлого года Трамп дал предписание регулирующему органу рассмотреть возможность снятия запрета. А международные авиационные организации сейчас изучают возможность создания новых стандартов шума и выбросов отдельно для сверхзвуковой техники.

Кроме того, аэродинамика на сверхзвуковой скорости работает несколько иначе, чем на дозвуковой. Конструкторам приходится решать сложные задачи, чтобы планер такого самолёта вёл себя стабильно и обеспечивал уверенную управляемость как на сверхзвуке, так и на низких скоростях при взлётах и посадках. Меняются и свойства потока, в том числе температура, которая может повредить корпус. Всё это требует дорогих материалов и колоссальных усилий при разработке.

По оценкам самолётостроительного стартапа Boom (на фото), чтобы сверхзвук был выгодным для перевозчиков, требуется всего лишь на треть снизить расход топлива относительно того, какой был у «Конкорда»

Но человечество не отказалось от мечты о сверхзвуке, и вот какие проекты находятся сейчас в разработке сверхбыстрых лайнеров принципиально нового поколения.

Boom Airliner — по мотивам «Конкорда»

Американский стартап Boom Technology создаёт 55-местный лайнер с крейсерской скоростью 2,2 Маха (около 2300 км/ч) и запасом хода 8 300 км. Билет планируется продавать по цене бизнес-класса в нынешних самолётах (около 5000 долларов по маршруту Лондон-Нью Йорк), но при этом обеспечивать всем пассажирам схожий уровень комфорта. В разработку уже инвестировали 85 миллионов долларов несколько венчурных фондов, а также два авиаоператора: Japan Airlines и Virgin Group. Конкордообразный лайнер планировалось представить рынку к 2023 году (сейчас уже перенесли на 2025), а до этого конструкция будет тестироваться в виде прототипа XB-1 Supersonic уже в следующем году.

Длина будущего Boom Airliner — 52 метра, размах крыльев 18 метров, масса 77 тонн. Цена — 200 миллионов долларов без опций и интерьера: как два среднеразмерных Airbus A320 или половина исполинского Airbus A380

Двухместный демонстрационный самолёт должен проверить в воздухе все расчёты, сделанные в результате аэродинамических тестов макетов и компьютерной симуляции. С его помощью разработчики планируют убедиться в том, что на таких скоростях и высотах (18 км, тогда как «Конкорд» летал на 12) материалы (в конструкции много карбона) выдерживают все силы и температуры, а аэродинамика планера позволяет ему надёжно управляться. В настоящее время производится сборка действующего XB-1, а первый полёт пройдёт над военными базами в пустынях на юге Калифорнии.

Двигатели — три турбореактивных установки без форсажной камеры. Такое количество силовых установок выбрано для уменьшения шума при взлёте и увеличения надёжности

Особенности аэродинамики включают в себя тянущиеся почти к носу фюзеляжа дельтавидные крылья — это позволяет сгенерировать больше подъёмной силы на сверхзвуковых скоростях, а также снизить скорости взлёта и посадки. Сам фюзеляж немного сужается к хвостовой части, это повышает стабильность на «сверхзвуке». Форма крыльев оптимизирована с тем расчётом, чтобы сделать сверхзвуковой хлопок тише. Кстати, шум от ударной волны во время сверхзвукового полёта заявлен в 30 (!) раз более тихим, чем у «Конкорда». Но если новые шумовые нормы так и не будут приняты, то Boom Airliner будет летать со скоростью 2,2 Маха только над океанами.

Aerion AS2 — 1600 км/ч частным джетом

Компания Aerion из Невады разрабатывает похожий по габаритам на проект Boom сверхзвуколёт AS2. Но его концепция несколько иная, а ТТХ не такие громкие. Так, рассчитанный на 8-11 пассажиров джет сможет двигаться в воздухе со скоростью до 1,4 Маха (около 1 600 км/ч) над необитаемой территорией океанов и 0,95 Маха (1 140 км/ч) над сушей и островами. Также разработчики рассчитывают, что смогут получить одобрения авиационных ведомств на полёты со скоростью 1,1 — 1,2 Маха, где при некоторых атмосферных условиях на такой скорости можно двигаться без сверхзвукового хлопка.

Дальность полёта AS2 — от 7,8 до 10 тысяч километров в зависимости от скорости

Работа над самолётом ведётся совместно с Airbus (аэродинамика) и американским разработчиком истребителей Lockheed Martin (двигатели и прочее оборудование). Первые полёты ожидаются в 2023 году, а сертификация для гражданского использования — к 2025. У компании уже есть заказ на 20 единиц техники ценой 120 миллионов долларов за самолёт. Aerion AS2 также имеет турбореактивные двигатели General Electric (тоже три мотора — для снижения шума), а в аэродинамике интересна форма крыльев и Т-образный хвост.

Spike S-512

Компания Spike Aerospace из Бостона создаёт нечто среднее по формату между двумя вышеупомянутыми самолётами. Их лайнер S-512 рассчитан максимум на 18 пассажиров и скорость до 1,6 Маха (1 770 км/ч) при дальности полёта до 11,5 тысячи километров. Главная особенность этого самолёта в том, что благодаря хитрой аэродинамике он будет производить очень мало шума даже при полёте на максимальной скорости, и это должно убедить авиационные ведомства в возможности сверхзвуковых полётов над обитаемыми территориями.

Длина Spike S-512 — 37 метров, а максимальная масса — 50 тонн. В отличие от Boom и Aerion, в Spike используют всего два двигателя

Ещё одна уникальная фишка Spike — интерьер, где на стенах вместо иллюминаторов расположены огромные дисплеи с возможностью вывода на них документов, развлекательного контента или изображения с внешних камер самолёта. Ещё один вариант — картинка, которая будет формировать нужную атмосферу: фотографии или видео мегаполиса, северного сияния, звёздного неба или джунглей — аналогичную концепцию взяли на вооружение разработчики беспилотных автомобилей и вовсю демонстрируют в своих прототипах. Тестовые полёты запланированы на 2021 год, а сертификация и начало поставок — на 2023.

NASA X-59 QueSST

Это демонстрационный самолёт, созданный компанией Lockheed Martin по заказу американского аэрокосмического агентства NASA. Там тоже решили исследовать возможности возобновления сверхзвуковых полётов и, как и большинство участников рынка, сосредоточились на уменьшении шума. Форма планера самолёта X-59 QueSST напоминает ту, что несколько лет назад нарисовали японцы в рамках исследовательского проекта D-SEND, и уровень шума заявлен примерно такой же низкий — 75 дБ в воздухе и 60 дБ на земле. Главный вопрос — что будет с этой разработкой в случае успеха испытаний и будет ли (и кем?) создана коммерческая пассажирская версия.

Кокпит вместе с креслом-катапультой и колпаком взяты от тренировочного истребителя Northrop T-38, а шасси — от истребителя F-16. Ограниченный обзор вперёд компенсируется видеокамерой

Первые воздушные испытания демо-самолёта намечены на 2021 год, а сейчас уже готов финальный дизайн и проведены многочисленные тесты макета в аэродинамической трубе. Форма планера рассчитана так, чтобы не давать возмущениям воздуха от разных частей самолёта сливаться и усиливать друг друга, поэтому X-59 QueSST обещает быть таким беспрецедентно тихим. Длина фюзеляжа — 29 метров, а максимальная масса — меньше 15 тонн. Единственный двигатель сможет разгонять X-59 QueSST до почти 1 600 км/ч (1,5 Маха) и поддерживать крейсерскую скорость на отметке 1 500 км/ч. Высота полёта — 16,8 километра.

Airbus: из Лондона в Нью Йорк за 1 час

Пока одни пытаются одолеть сверхзвук, компания Airbus совместно со всё тем же японским аэрокосмическим агентством грезит уже о гиперзвуке. Это полёты на скорости в 4 Маха и больше, то есть свыше 4000 км/ч. По сути это уже нечто среднее между самолётом и ракетой, потому что полёты предполагаются на высоте 32 км, в верхних слоях стратосферы. Да и минимум один из двигателей будет ракетным, а также сохранится и традиционный турбореактивный для взлёта и низких скоростей, и главное — добавится гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель для полётов на «максималке», как у самых быстрых военных ракет. Грубый прогноз создания такого ракетолёта — 2050 год.

Быстрейший из испытанных на сегодня летательных аппаратов — беспилотный NASA X-43, который в 2004 году развил скорость 9,6 Маха (почти 12 тысяч км/ч) на высоте 33,5 км

Быстрейший из современных

Тем временем, самым скоростным из пассажирских самолётов современности оказался Boeing 787-9 Dreamliner Норвежских авиалиний, который долетел из Нью-Йорка до Лондона за 5 часов и 13 минут, достигнув максимальной скорости 1249 км/ч относительно земли, что на 320 км/ч превышает крейсерскую. Это стало возможно благодаря сильнейшим попутным ветрам над Атлантикой, которые дули как раз с такой скоростью. Но сверхзвуком это считать нельзя, потому что скорость относительно воздушной среды была всё равно меньше 1000 км/ч.

Причём это не единичное подобное достижение — до этого другие пилоты на таких же авиалайнерах проделывали маршрут за 5 часов 16 минут и 5 часов 20 минут. Быстрейший из пассажирских сверхзвуковых полётов по маршруту Лондон — Нью-Йорк был осуществлён в 1996 году на «Конкорде» компании British Airlines. Он длился 2 часа 53 минуты — примерно столько сегодня продолжается, например, рейс Москва-Мюнхен.

Подпишитесь на новую рассылку Авто Mail.ru, чтобы быть в курсе главных новостей и новинок в мире автомобилей
Комментарии
39
Павел Гертер
кравиво ,щьёрт побьери!!
СсылкаПожаловаться
Dain
И при чем тут внедорожники Nissan и Skoda?
СсылкаПожаловаться
Николай Тушканов
Грустно... Где же наши!
СсылкаПожаловаться
Чтобы оставить комментарий, вам нужно авторизоваться.
Вы не ввели текст комментария
Вы не ввели текст комментария
Подпишитесь на нас
Новости от Авто Mail.ru