Лайф разбирался, зачем сверхзвуковым пассажирским самолётам дают вторую жизнь и для чего "наследника" Ту-144 проектируют в России.
Облететь планету за два часа: все, что известно о самом быстром реактивном самолете
Звуковой барьер в области аэродинамики — это технические трудности, которые возникают в результате явлений, связанных с передвижением летательного аппарата на скорости равной либо превышающей скорость звука. Нужно понимать, что это не реальное препятствие, которое должен преодолеть самолет, будто какую-то невидимую стену, а больше абстрактное понятие. Оно возникло в то время, когда в авиации лишь задумывались о летательных аппаратах, которые могут перемещаться на высокой скорости — сверхзвуковой. Многие даже настаивали на недостижимости подобных результатов. Что такое скорость звука? Скорость звука — это скорость, с которой распространяются упругие волны в определенной среде. Данный показатель меняется в зависимости от среды. Преодоление скорости звука Как же происходит преодоление звукового барьера? Самолет взлетает и постепенно разгоняется все сильнее.
Его обтекает сверхзвуковой воздушный поток, в результате чего в носовой части образуется ударная волна. Их может быть и несколько — в зависимости от формы летательного аппарата. Схема образования ударной волны В данной области давление и плотность воздушной среды резко повышается. В момент, когда самолет превышает скорость звука, он проходит через эту область и возникает звук громкого хлопка, который похож на выстрел. Пилот в кабине никаких звуков не слышит — о преодолении звукового барьера он узнает только по специальным датчикам. Также ощутимы изменения в плане управления самолетом.
Большинство считает, что скорость звука в воздухе равна 340 метрам в секунду. Но свойства-то воздуха могут быть разными. А значит, различна и скорость распространения звука в нем!
В приземном слое она действительно равна тем самым 340 метрам в секунду, но, к примеру, на высотах около десяти километров, скорость из-за разреженности воздуха и низких температур — иная, и составляет уже около 300 метров в секунду. Разница около 13—14 процентов — это весьма немало и имеет существенное значение как для инженеров, проектирующих самолет, так и для пилотов, им управляющих. Иными словами, 1 Мах — это скорость звука при конкретных параметрах высоты и температуры, в которых летит самолет, «здесь и сейчас». Для чего нужно измерение скорости в Махах? Слово «MACH» или буква «М» значатся на особых индикаторах скорости в пилотских кабинах — этими приборами часто дополняют измерители приборной скорости и на летном жаргоне их именуют «махометрами». Лимб «махометра» размечен в условных единицах — условно говоря, если его стрелка встанет на цифру 1, то самолет летит со скоростью звука в данный момент времени и на данной высоте. Но возникает естественный вопрос — для чего пилоту необходимы данные скорости с «махометра»? Дело в том, что момент перехода через звуковой барьер связан с резкими изменениями аэродинамического баланса самолета и требует повышенного внимания в управлении.
Конструкторы по всему миру пытаются сделать самолеты в два, а то и в шесть раз быстрее обычных. Все это пока не очень близко к воплощению — если двигатели дают нужную скорость, то сжигают слишком много топлива и создают неприемлемый уровень шума. Стреловидный фюзеляж, крылья как у чайки, воздухозаборники, установленные, в отличие от обычного самолета, сверху, — всё это должно устранить обычно возникающий на такой скорости звуковой эффект, похожий на взрыв. С земли, как заверяют создатели, пролет такого самолета на полной скорости будет восприниматься не громче, чем хлопок дверью автомобиля. Модель уже прошла успешные испытания в аэродинамических трубах. Впрочем, никто не знает, окажется главной в будущем скорость или все-таки экономичность. Новейшие технологии позволят перевозить еще больше пассажиров, чем сейчас.
В связи с этим, есть две новости: хорошая и плохая. Давайте начнём с хорошей. Авиакомпания сообщила, что у неё есть возможность увеличить свой заказ до 35 самолётов. Boom Supersonic, которая привлекла 270 миллионов долларов от венчурных компаний, планирует представить самолёт в 2025 году и начать лётные испытания в 2026 году. Ожидается, что самолёт, который он называет Overture будет приблизительно на четверть меньше «Конкорда». Новый сверхзвуковой лайнер рассчитан не на 100, как «Конкорд», а максимум на 75 пассажиров, его длина — 51,8 метра вместо 62 метров, размах крыльев составит 18,2 метра против 25,5 метров. Создатели Overture надеются, что более компактный самолёт позволить минимизировать громкость звукового удара, неизбежно возникающего, когда преодолевается скорость звука, и это существенно расширит возможности применения нового лайнера. Ведь «Конкорду» разрешали развивать сверхзвуковую скорость только над океанами. Но даже если брать только маршруты над океанами — Overture мог бы обслуживать порядка 500 направлений. Так, при двойной скорости звука полёт из Лондона в Нью-Йорк занимал бы всего 3 часа 15 минут вместо 7 часов, а из Сан-Франциско можно было бы добраться до Токио за 5 с половиной часов вместо нынешних 11. Помимо экономии времени, Boom Supersonic хочет сделать полёты более доступными. Первоначально цель состоит в том, чтобы позволить авиакомпаниям устанавливать тариф, аналогичный тарифам бизнес-класса, то есть полёт в любую точку мира за четыре часа стоимостью 100 долларов. По словам разработчиков, Overture ничем не будет напоминать сверхзвуковой Concorde, который летал с 1969 по 2003 год, цена билета на который достигала 20 000 долларов. Что же касается цены, то она, на первых порах, тоже не порадует: цена за билет из Нью-Йорка в Лондон будет достигать 5000 долларов. Но это только на первых порах, пока такие рейсы будут экзотикой. Но в дальнейшем, когда возникнет сеть сверхзвуковых линий, цены, как и в обычной авиации, будут падать лавинообразно. И вполне можно будет представить себе трансконтинентальный полёт по цене 100 долларов за билет. По подсчётам Блейка Шолля, производство СЗС— потенциальный рынок для 1000—2000 самолётов Boom в течение десяти лет с предполагаемой даты запуска в 2023 году. Шолль считает: если удастся убедить регуляторов в США и других странах отменить ограничения на сверхзвуковые полёты, объём рынка может быть ещё в два-три раза больше. United взяла на себя обязательство покупать самолёты, если Boom удастся их произвести, получить разрешения регулирующих органов и достичь других целей, таких как соблюдение требований устойчивого развития. Проект активно поддерживает японская авиакомпания Japan Airlines JAL , которая уже заказала 20 самолётов и внесла предоплату.
ЦАГИ и решение проблемы
- МиГ-35 Fulcrum-F — 2.25 Маха
- Запрос принят!
- В США показали экспериментальный сверхзвуковой самолет X-59 QueSST
- Самый быстрый самолет в мире 2023: какая скорость военных и пассажирских судов
Эксперт: Россия через два года покажет новый гражданский сверхзвуковой авиалайнер
Рассказываем, что случилось со сверхзвуковыми самолётами, когда они снова вернутся в небо и будут ли доступны полеты на них всем желающим. Ожидается, что самолет будет летать со скоростью, в 1,4 раза превышающей скорость звука, а его конструкция, форма и технологии позволят X-59 достигать таких скоростей, создавая при этом более тихий звуковой удар. В итоге был разработан самолет, способный достигать скорости свыше 3000 км/час и вести бой на высоте около 20–25 км. Самолет был вооружен. Александр Иошпа, кандидат географических наук и преподаватель климатологии, выпускник Воронежского высшего военного авиационного инженерного училища, рассказал нашим коллегам из «ДОН 24», что происходит при переходе самолета на сверхзвуковую скорость и почему. В том числе, сейчас проектируются и те, кои могут обеспечить самолёту движение на сверхзвуковой скорости, но при этом не «съедают» столько горючего, сколько Ту-144, или «Конкорд».
Ту-144: опережая звук и весь мир
Это совместная — британско-французская разработка. Символично выбранное название — «Concorde», с французского, переводится как «согласие». Это был один из двух существовавших типов сверхзвуковых пассажирских самолётов. Ну а создание второго а вернее — хронологически — первого — заслуга авиаконструкторов СССР. Советский аналог «Конкорда» называется Ту-144. Он был спроектирован в 1960-е и первый полёт совершил 31 декабря 1968. За год до британско-французской модели.
Других типов сверхзвуковых пассажирских самолётов, вплоть до сего дня, реализовано не было. И «Конкорд» и Ту-144 летали благодаря турбореактивным двигателям, кои были специально переустроены для того, чтобы долгое время работать в режиме сверхзвуковой скорости. Советский аналог «Конкорда» эксплуатировали значительно меньший срок. Уже в 1977 от него отказались. Самолёт летал в среднем, со скоростью в 2 300 километров в час и за раз мог перевезти до 140 пассажиров. Но при этом, цена билета на такой «сверхзвуковой» рейс была в два-два с половиной, а то и три раза больше, чем на обыкновенный.
Конечно, у советских граждан подобные не пользовались большим спросом. Да и обслуживать Ту-144 было не просто и дорого. Потому, в СССР от них так быстро отказались. И спрос тоже был не велик. Но всё же, несмотря на это, их продолжали эксплуатировать, как в Великобритании, так и во Франции. Если выполнить перерасчёт стоимости билета на «Конкорд», в 1970-х, по сегодняшнему курсу, то это будет около двух десятков тысяч долларов.
За билет в один конец. Можно понять, почему спрос на них был несколько меньше, нежели на перелёты, с помощью самолётов, не достигающих сверхзвуковых скоростей. Так прошло несколько десятилетий. До 2003. Одной из причин отказа от эксплуатации этой модели стала авиакатастрофа, произошедшая в 2000 году. Тогда, на борту разбившегося «Конкорда» находилось 113 человек.
Все они погибли. Позже начался международный кризис в области пассажирских авиационных перевозок. Его причина — теракты, произошедшие 11 сентября 2001 года, на территории Соединённых штатов. Да ещё, ко всему, заканчивается срок гарантийного обслуживания «Конкордов» авиакомпанией Airbus. Всё это вместе сделало дальнейшую эксплуатацию сверхзвуковых пассажирских самолётов крайне невыгодной. И в 2003 году были поочерёдно списаны все «Конкорды», как во Франции, так и в Великобритании.
Надежды После этого ещё оставались надежды на скорое «возвращение» сверхзвуковых пассажирских самолётов. Авиаконструкторы рассуждали о создании особых двигателей, кои позволят экономить топливо, не смотря на скорость полёта. Говорили о повышении качества и оптимизации основных систем авионики, на таких авиамашинах. Но, в 2006 и 2008 годах вышли новые постановления Международной организации гражданской авиации. В них определялись последние действительны они, кстати, и на данный момент стандарты допустимого авиационного шума при полёте. А сверхзвуковые самолёты, как известно, не имели права летать над населёнными пунктами, именно поэтому.
Ведь производили сильные шумовые хлопки также по причинам физических особенностей полёта , когда двигались на максимальных скоростях. Это стало причиной того, что «планирование» «возрождения» сверхзвуковой пассажирской авиации несколько затормозилось. Однако, на самом деле, после введения данного требования, авиаконструкторы стали думать, как решить такую проблему. Ведь она тоже имела место быть и раньше, просто «запрет» сконцентрировал внимание именно на ней — «проблеме шума». А что же сегодня? Но с момента последнего «запрета» прошло уже десять лет.
И планирование плавно перешло в проектирование. На сегодняшний день созданием пассажирских сверхзвуковых самолётов, занимаются несколько компаний и государственных организаций. Какие именно? Российские: Центральный аэрогидродинамический институт тот самый, который назван в честь Жуковского , компании «Туполев» и «Сухой». У российских авиаконструкторов есть неоценимо важное преимущество. Опыт советских проектировщиков и создателей Ту-144.
Впрочем, об отечественных наработках в этой сфере лучше поговорить отдельно и подробнее, что мы и предлагаем сделать дальше. Но не только россияне создают сверхзвуковой пассажирский самолёт нового поколения. Это также и европейский концерн — Airbus, и французская компания Dassault. В стране восходящего солнца основная организация, проектирующая такой самолёт — это агентство аэрокосмических исследований. И данный список — отнюдь не полный. При этом важно уточнить, что подавляющая часть профессиональных авиаконструкторов, работающих в данной сфере, разделилась на две группы.
Независимо от страны происхождения. Одни считают, что создать «тихий» сверхзвуковой пассажирский самолёт, на сегодняшнем уровне технологического развития человечества, невозможно никоим образом. А потому — единственный выход, — это проектирование «просто быстрого» авиалайнера. Он, в свою очередь, будет переходить на сверхзвуковую скорость в тех местах, где это разрешено. А пролетая, например, над населёнными пунктами, возвращаться к дозвуковой. Такие «скачки», по мнению этой группы учёных и конструкторов, позволят сократить время полёта до минимально возможного, и не нарушить требований относительно шумовых эффектов.
Другие же наоборот — полны решимости. Они считают, что бороться с причиной шума можно уже сейчас. И приложили немало усилий, дабы доказать — сверхзвуковой авиалайнер, летающий тихо — вполне возможно построить в самые ближайшие годы. И ещё немного нескучной физики Итак, при полёте на скорости более чем в 1,2 Маха, планер летательного аппарата образует ударные волны. Наиболее сильны они в хвостовой и носовой зоне, а также некоторых других частях самолёта, как например — на кромках воздухозаборников. Что такое ударная волна?
Это зона, где плотность, давление и температура воздуха испытывают резкие скачки. Возникают они при перемещениях на высоких скоростях, быстрее звуковой. Людям же, которые стоят при этом на земле, не смотря на расстояние, кажется, что происходит некий взрыв. Конечно, речь идёт о тех, кто находится в относительной близости — под тем местом, где летит самолёт. Именно потому и были запрещены полёты сверхзвуковой авиации над городами. С такими ударными волнами, как раз, и борются представители «второго лагеря» учёных и конструкторов, кои верят в возможность нивеляции этого шума.
Если вдаваться в подробности, то причина такового буквально «столкновение» с воздухом на очень большой скорости. На фронте волны резко и сильно повышено давление. В то же время, сразу, после него, наблюдается падение такового, а затем переход к нормальному показателю давления такому, как было до «столкновения».
Предполагается, что устройства этого типа смогут нести полезную нагрузку при исследованиях, выполняемых на заказ. Изначально проект создавался для гиперзвуковых космических кораблей, но после смерти основателя компании Stratolaunch поменяла направление работы. ТА-1 запускается не с земли, а со специального двухфюзеляжного самолета-носителя Roc, разработанного той же организацией и имеющего самый большой в мире размах крыльев — 117 метров. Для сравнения, сам ТА-1, согласно прошлым сообщениям, весит 2,7 тонны, а его размер 8,5 метра.
Вот что сообщили представители компании: «С XB-1 мы демонстрируем, что мы готовы вернуть сверхзвуковые самолеты. Мы гарантируем, что сверхзвуковое будущее безопасно, экологически и экономически устойчиво. Мы узнали, что спрос на сверхзвуковой транспорт растет быстрее, чем мы ожидали. Если мы сможем летать вдвое быстрее, мир станет вдвое меньше, превратив далекие земли в знакомых соседей». Если XB-1 успешно проведет испытательный полет, Boom Technology переключит свое внимание на Boom Overture — предлагаемый пассажирский самолет на 55 мест на борту.
X-59 - не пассажирский самолет, а экспериментальная машина для испытания нового типа фюзеляжа. Обычные сверхзвуковые самолеты при преодолении звукового барьера создают так называемый "звуковой удар". Благодаря особой форме крыльев и передовым техническим характеристикам X-59 достигается значительное снижение уровня шума по сравнению с бывшим британо-французским сверхзвуковым пассажирским самолетом Concord и советским Ту-144. Более того, уровень шума снижен до 70-75 децибел по сравнению двигателем обычного самолета, шум которого достигает около 140 децибел.
Хождение за пять Махов
| Россия вернется на рынок пассажирского сверхзвука с наследником Ту-144 | Пикабу | Гиперзвуковой полет займет диапазон высот 30–35 км, намного выше, чем у сверхзвуковых самолетов. |
| Последователи «Конкорда»: когда пассажиры снова полетят быстрее звука | Сверхзвуковой самолёт — самолёт, способный совершать полёт со скоростью, превышающей скорость звука в воздухе (полёт с числом Маха M = 1,0—5). |
| Последователи «Конкорда»: когда пассажиры снова полетят быстрее звука | Обеспечение крейсерской сверхзвуковой скорости, соответствующей числу М = 1,8–2*, позволяет совершать однодневные полёты на расстояние до 7000–8000 км, что может существенно повысить эффективность решения государственных и бизнес-задач. |
| NASA представило бесшумный сверхзвуковой самолёт X-59 для гражданской авиации | NASA и компания Lockheed Martin официально представили экспериментальный сверхзвуковой самолет X-59 Quesst. |
| Ту-144: опережая звук и весь мир | Российские учёные подготовили техническое предложение на демонстратор перспективного сверхзвукового гражданского самолёта (СГС) «Стриж». |
Почему при преодолении звукового барьера слышится хлопок?
| Ту-144: опережая звук и весь мир | Громкий хлопок в Ростовской области был связан с переходом самолета на сверхзвуковую скорость. |
| Звуковой удар похож на взрыв. Эксперт объяснил процесс перехода самолета на сверхзвук | 360° | Александр Иошпа, кандидат географических наук и преподаватель климатологии, выпускник Воронежского высшего военного авиационного инженерного училища, рассказал нашим коллегам из «ДОН 24», что происходит при переходе самолета на сверхзвуковую скорость и почему. |
| Telegram: Contact @news161ru | РИА Новости, 21.10.2019. |
Сверхзвуковые пассажирские самолёты – вчера, сегодня, завтра
Разработка европейского сверхзвукового самолета шла публично: макеты и концепты демонстрировали на выставках, а научные проблемы обсуждали в открытых журналах. Кроме этого, оба самолета получили сложные топливные системы, которые перекачивали горючее для изменения центра тяжести при полетах на обычных и сверхзвуковых скоростях. Вчера появились данные о том, что отечественный сверхзвуковой пассажирский самолёт будет называться «Стриж», а сейчас приводим больше подробностей о нём. В том числе, сейчас проектируются и те, кои могут обеспечить самолёту движение на сверхзвуковой скорости, но при этом не «съедают» столько горючего, сколько Ту-144, или «Конкорд». Губернатор Ростовской области Василий Голубев рассказал, что звуки были вызваны переходом самолета на сверхзвуковую скорость.
Жители нескольких районов Подмосковья услышали звуки взрывов. Объясняем, что это было
Европа категорически против сверхзвукового самолета, который не удовлетворяет 14-й главе по шуму. Спустя 12 лет серийные сверхзвуковые истребители МиГ-19 уже охотились за американскими самолетами-шпионами, а еще ни один гражданский самолет не попытался превысить скорость звука. Громкий хлопок в Ростовской области был связан с переходом самолета на сверхзвуковую скорость.
Звуковой удар похож на взрыв. Эксперт объяснил процесс перехода самолета на сверхзвук
| Сверхзвуковые самолеты возвращаются. Одни этого ждут, другие боятся // АвиаПорт.Новости | Сверхзвуковой самолёт — самолёт, способный совершать полёт со скоростью, превышающей скорость звука в воздухе (полёт с числом Маха M = 1,0—5). |
| Со скоростью звука | Обычно крейсерская скорость пассажирского самолета составляет примерно 925 км/ч. |
| Самые быстрые пассажирские и военные самолеты в мире | РИА Новости, 21.10.2019. |
| Видео дня: сверхзвуковой самолет нового поколения XB-1 совершил первый полет - Hi-Tech | Гиперзвуковой многоцелевой самолёт от Republic, используемый в том числе в качестве первой ступени для космических аппаратов. |
| Видео дня: сверхзвуковой самолет нового поколения XB-1 совершил первый полет | В том числе, сейчас проектируются и те, кои могут обеспечить самолёту движение на сверхзвуковой скорости, но при этом не «съедают» столько горючего, сколько Ту-144, или «Конкорд». |
Облететь планету за два часа: все, что известно о самом быстром реактивном самолете
«Ключевое преимущество сверхзвукового самолета заключается в скорости полета, что позволяет существенно сократить время в пути. Первые проекты сверхзвуковых гражданских самолетов появились в послевоенные годы на волне успеха с преодолением скорости звука боевыми истребителями и позже − сверхзвуковыми бомбардировщиками. Губернатор Ростовской области Василий Голубев рассказал, что звуки были вызваны переходом самолета на сверхзвуковую скорость. Вторым по скорости ультразвуковым самолетом является Orbital Sciences OSC X-34. Уже 14 октября 1947 года на экспериментальном самолете Bell X-1 с ракетным двигателем XLR-11 была достигнута сверхзвуковая скорость в управляемом полете.
Почему при преодолении звукового барьера слышится хлопок?
Этот небольшой беспилотник достиг почти десяти скоростей звука. Правда, для этого он как тот самый Bell Х-1 в 1947-м! Например — «скорость самолета превысила 5,2 Маха». Что же это за единица измерения и как ее воспринимать? Так называемое «число Маха» названо в честь Эрнста Маха, австрийского физика. Будучи одним из основоположников газовой механики и окончив жизнь в эпоху первых летающих «этажерок», «небесных тихоходов», он и подумать не мог, что уже в конце 1940-х гг. Число Маха, или число М, как его также называют — не самая очевидная вещь для понимания. Одна из канонических трактовок звучит так: «отношение скорости течения в данной точке газового потока к местной скорости распространения звука в движущейся среде»… Впрочем, попробуем объяснить его понятными словами, «на пальцах». Запредельно упрощенно и весьма некорректно! Однако любой преподаватель газодинамики за такое объяснение отвесит вам полновесного «леща» учебником Абрамовича.
Ибо число Маха — это не скорость в классическом понимании — в виде расстояния, пройденного за отрезок времени.
По словам разработчиков, Overture ничем не будет напоминать сверхзвуковой Concorde, который летал с 1969 по 2003 год, цена билета на который достигала 20 000 долларов. Что же касается цены, то она, на первых порах, тоже не порадует: цена за билет из Нью-Йорка в Лондон будет достигать 5000 долларов. Но это только на первых порах, пока такие рейсы будут экзотикой.
Но в дальнейшем, когда возникнет сеть сверхзвуковых линий, цены, как и в обычной авиации, будут падать лавинообразно. И вполне можно будет представить себе трансконтинентальный полёт по цене 100 долларов за билет. По подсчётам Блейка Шолля, производство СЗС— потенциальный рынок для 1000—2000 самолётов Boom в течение десяти лет с предполагаемой даты запуска в 2023 году. Шолль считает: если удастся убедить регуляторов в США и других странах отменить ограничения на сверхзвуковые полёты, объём рынка может быть ещё в два-три раза больше.
United взяла на себя обязательство покупать самолёты, если Boom удастся их произвести, получить разрешения регулирующих органов и достичь других целей, таких как соблюдение требований устойчивого развития. Проект активно поддерживает японская авиакомпания Japan Airlines JAL , которая уже заказала 20 самолётов и внесла предоплату. Опцию на 10 лайнеров приобрела и авиакомпания Virgin Atlantic Airways британского миллиардера Ричарда Брэнсона, причем в случае провала проекта она не может претендовать на возврат уплаченных миллионов долларов, а сумма двузначная. Но планы стартапа уже по крайней мере однажды срывались , и ему придется преодолеть множество препятствий, в том числе получить одобрение Федерального управления гражданской авиации и регулирующих органов других стран.
Даже авторитетные производители спотыкались, представляя новые или модернизированные самолёты. Например, Boeing 737 Max был остановлен почти на два года после двух аварий. Громче «умных колонок» на руках подростков Что неясно, так это то решил ли Boom проблемы, которые заставили British Airways и Air France прекратить использование Concorde на трансатлантических рейсах — высокие затраты, проблемы с безопасностью и низкий спрос. А также звуковой удар и расход горючего.
Есть и еще кое-что — оглушительный шум на взлёте и посадке. Свист от самолётов первого поколения буквально разрывал воздух. Громкость двигателей можно снизить, увеличив диаметр, но вместе с габаритами вырастет сопротивление воздуха — самолёт будет потреблять больше топлива или вообще окажется не в состоянии преодолеть звуковой барьер. Чтобы новые самолёты соответствовали нынешним правилам, они должны быть тише СЗС первого поколения более чем в 16 раз.
Для этого инженеры ищут новые технические решения, например, пытаются упрятать двигатели в конструкции самолёта, чтобы звук экранировался корпусом и не распространялся вниз к земле, но при этом не нарушать звукоизоляцию салона. К концу эксперимента в адрес FAA поступило около 10 тысяч жалоб на повреждение зданий.
Пожаловаться Не первый раз ростовчане слышат, что причиной громкого звука стал переход самолета на сверхзвук. Пару месяцев назад мы уже спрашивали у специалиста по гидроаэродинамике Евгения Казакова, какие эффекты способен вызвать сверхзвуковой полет. Летящий на дозвуковой скорости самолет распространяет шум двигателя во все стороны, даже перед собой — поэтому мы слышим, как он приближается. Летящий на сверхзвуковой скорости самолет по-прежнему шумит — но он обгоняет собственный шум, и все издаваемые звуки, всё производимое им возмущение воздуха, собирается позади самолета в конусовидную область.
Но продлилось все это недолго — с 1975 по 1978 год. Тоже не обошлось без громких ЧП. Первое из них произошло еще в 1973 году, Ту-144 рухнул на дома во время показательного полета на авиасалоне в Ле Бурже правда, в последующие годы он там дважды летал уже успешно. Второе случилось в 1978 году в Подмосковье — с опытным образцом новой модификации погибли пилоты. После него от самолета на пассажирских линиях отказались. Помимо проблем с безопасностью, к суперсамолетам был еще длинный ряд претензий.
В частности, к их запредельной шумности. Когда лайнер преодолевает сверхзвуковой барьер, с земли это воспринимается как очень громкий хлопок. А еще эти самолеты жрали слишком много авиакеросина и вообще оказались крайне дорогими и категорически не рентабельными. Над тем, как сделать полеты быстрее звука достаточно безопасными и для пассажиров, и для окружающей среды, сейчас работают и в нашем ЦАГИ, и за рубежом. Благо опыт накоплен, а современные технологии позволяют на многое взглянуть уже по-другому. Но главная проблема так и остается — с дороговизной.
В лучшем случае разница будет двукратной. Но возможно, и большей. А для большинства пассажиров увеличение стоимости полета раза в три едва ли приемлемо, - говорит Олег Пантелеев. Как рассказывает журналистам гендиректор ЦАГИ Кирилл Сыпало, в связи с пандемией и общим кризисом в авиаотрасли большее внимание стало уделяться бизнес-авиации. И вот тут-то у сверхзвука очень хорошие перспективы. Небольшие самолеты и создавать проще, и с их окупаемостью меньше проблем.
Та самая группа пассажиров, для которой время — деньги и которая готова заплатить за скорость, и должна дать жизнь новому классу самолетов — пассажирским сверхзвуковым бизнес-джетам, - утверждает в свою очередь Пантелеев.
NASA представило бесшумный сверхзвуковой самолёт X-59 для гражданской авиации
«Ключевое преимущество сверхзвукового самолета заключается в скорости полета, что позволяет существенно сократить время в пути. Вторым по скорости ультразвуковым самолетом является Orbital Sciences OSC X-34. Этот самолет способен преодолеть звуковой барьер без сильного грохота, возникающего, когда самолеты достигают сверхзвуковой скорости. Летящий на сверхзвуковой скорости самолет по-прежнему шумит — но он обгоняет собственный шум, и все издаваемые звуки, всё производимое им возмущение воздуха, собирается позади самолета в конусовидную область. Гиперзвуковой многоцелевой самолёт от Republic, используемый в том числе в качестве первой ступени для космических аппаратов. Предполагается, что самолет Overture на сверхзвуковой скорости будет летать только над океанами, где уровень шума не беспокоит население.
С чего все начиналось
- Готов к «акустической проверке»
- Ту-144: опережая звук и весь мир
- В США показали экспериментальный сверхзвуковой самолет X-59 QueSST
- Сверхзвук, часть1. Кое-что о сверхзвуковых самолетах. | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.
- От Ту-144 до «Стрижа». Будет ли в России новая эра гражданского сверхзвука?
Эксперт: Россия через два года покажет новый гражданский сверхзвуковой авиалайнер
Благо по соседству ещё семимильными шагами развивалось ракетостроение, где гиперзвуковые скорости стали привычным делом, — много решений можно было почерпнуть оттуда. На чертёжных досках различных фирм появились наброски гиперзвуковых аппаратов: в основном разведчиков и бомбардировщиков — они как раз летают на больших высотах и не требуют особой манёвренности. Было много проектов и пассажирского гиперзвука: попасть в Нью-Йорк из Лондона за час с небольшим — крайне привлекательная идея. Гиперзвуковой многоцелевой самолёт от Republic, используемый в том числе в качестве первой ступени для космических аппаратов. Да, Х-15 летал на гиперзвуке — но имел ракетный двигатель и совершенно не умел маневрировать. Последнее было особо критично для любого серийного самолёта. И, как показали последующие испытания, с маневрированием на гиперзвуке всё было совсем плохо. Даже в линейном полёте нагрузки на конструкцию запредельные, а маневрирование при этом смертельно опасно. Любое повреждение теплозащиты — и самолёту конец. Но может, и не нужно это маневрирование?
Проект многорежимного гиперзвукового грузового самолёта от Rolls Royce Различные режимы полёта многорежимного гиперзвукового грузового самолёта от Rolls Royce Пусть манёвры происходят на меньших скоростях, а на гиперзвуке полёт идёт только по прямой. Однако ракетные двигатели для этого совсем не подходили — с контролем скорости у них всё было плохо, а сделать реактивный двигатель для подобного полёта никак не выходило. Сначала вообще думали о многорежимном, способном эффективно работать на любых скоростях. Но создание такого двигателя для цэрэушного А-12 , с максимальной скоростью всего в 3,2 М, оказалось предельно сложной задачей. Двигатель J58 был вершиной инженерного искусства и почти пределом развития в своём классе. Схема работы воздухозаборников А-12 и двигателя J58 на различных скоростях Использование специальных гиперзвуковых прямоточных двигателей ГПВРД выглядело куда перспективнее. Да, появились бы проблемы с полётами на меньших скоростях, но решить их можно было, например, просто установив дополнительные турбореактивные двигатели. Однако создание ГПВРД, казавшееся на бумаге не самой сложной задачкой, обернулось множеством проблем. Непросто было вообще направить поток воздуха в воздухозаборник двигателя на гиперзвуковых скоростях, ведь это требовало достаточно необычной конструкции фюзеляжа, с серьёзной теплозащитой.
Были проблемы и с топливом — при сверхзвуковой скорости потока в двигателе оно должно было успеть прореагировать с воздухом. Подходящих вариантов имелось немного, почти все они были не самыми разумными.
Топливо, используемое во время полета, заливается в баки, расположенные в крыльях, поэтому толщина крыльев является очень важным конструктивным параметром. Использование сверхкритических профилей в компоновке стреловидных крыльев на сегодняшний день можно назвать одним из основных направлений совершенствования аэродинамики пассажирских и транспортных самолетов. Христиановича СО РАН были спроектированы серии крыловых профилей, характеризующихся максимальным критическим числом Маха полета. Характерной особенностью таких профилей является достаточно протяженный участок верхней поверхности профиля, вдоль которого поток движется со скоростью звука, т. Это позволяет сместить замыкающий скачок уплотнения на заднюю кромку крыла, в результате чего волновое сопротивление максимально понижается.
Следует отметить, что задачи аэродинамического проектирования требуют комплексного подхода. Так, задачи обтекания должны решаться точно и быстро, при том что проблема оптимизации требует многократного решения этих задач для различных конфигураций. Методы оптимизации должны позволять получать решение с учетом аэродинамических и геометрических ограничений за вполне обозримое время. Эти особенности потребовали разработки новых методов. На основе вышеперечисленных требований были разработаны методы для решения уравнений течений газа, генерации вычислительной сетки, представления геометрии варьируемой границы и метод оптимизации. В ИТПМ им. Христиановича СО РАН на их основе был создан пакет прикладных программ для проектирования оптимальных крыловых профилей, удовлетворяющих заданным аэродинамическим и геометрическим ограничениям.
Впервые благодаря решению прямой проблемы оптимизации, которую удалось свести к задаче нелинейного программирования при произвольных начальных условиях, были получены конфигурации дозвуковых профилей, обтекаемых с максимальным критическим числом Маха. На «горячих» крыльях В настоящее время с целью управления потоком используются новые принципы и современные технические средства, например подвод энергии в поток. Подобный подвод энергии может быть осуществлен при помощи комбинации лазерного и СВЧ-излучения. Лазерное излучение при этом инициирует незначительную, но достаточную для эффективного поглощения СВЧ-излучения, ионизацию потока. Для выяснения причин столь существенного снижения сопротивления необходимо рассмотреть как динамику процесса, так и установившийся периодический режим течения воздушного потока. На серии графиков, демонстрирующих изменение размеров сверхзвуковой зоны и интенсивности замыкающего скачка при подводе энергии, показано поле чисел Маха при обтекании симметричного профиля. Интенсивность замыкающего скачка оказывается меньше интенсивности скачка в случае, когда энергия не подводится, поскольку он формируется при меньших числах Маха.
Этим обусловлено и то, что газ, проходя через скачок уплотнения, теряет меньше кинетической энергии. Тем самым обеспечивается большее значение полного давления в хвостовой части профиля, что позволяет снизить лобовое сопротивление. Подвод энергии способствует не только описанной перестройке течения, но и не зависящему от нее повышению полного давления газа p01 , за счет мгновенного повышения температуры в объеме. Оценки показывают, что требуемая мощность подводимой энергии мала по сравнению с мощностью набегающего потока. Это обстоятельство представляется чрезвычайно важным, так как гарантирует высокую эффективность подобного способа управления обтеканием профиля. Физический механизм уменьшения волнового сопротивления профиля при подводе энергии отличается от механизма сверхкритических профилей. Для сверхкритических профилей уменьшение волнового сопротивления достигается с помощью смещения замыкающего скачка уплотнения в хвостовую часть.
Судя по графику распределения коэффициента давления вдоль хорды профиля, без подвода и с подводом энергии, в различных зонах профиля, существенно большие значения давления реализуются на большей части профиля, начиная с передней точки зоны подвода энергии. Для оценки аэродинамических качеств исследуемого объекта обычно используется график зависимости коэффициента лобового сопротивления профиля Cx иначе — аэродинамическая поляра от коэффициента подъемной силы Cy. Аэродинамическая поляра профиля с несимметричным подводом энергии только у нижней поверхности также кардинально отличается от поляры без подвода энергии, получаемой при обтекании под различными углами атаки. При таком подводе энергии требуемая подъемная сила может быть достигнута благодаря меньшему волновому сопротивлению, что увеличивает аэродинамическое качество профиля.
NASA планирует в скором времени приступить к тестированию систем и запуску двигателей самолета в автономном режиме, а также пробному рулению.
Ожидается, что в 2024 году будет совершен первый тестовый вылет X-59 на скорости ниже скорости звука. По словам руководителя программы по разработке X-59 компании Lockheed Martin Дэвида Ричардсона, первый тестовый вылет запланирован на "конец весны - начало лета" 2024 года. Позднее будет также совершен первый тестовый сверхзвуковой полет X-59.
Ожидается, что он сможет перевозить до 80 пассажиров со скоростью 1,7 Маха. Его первый полет запланирован на 2026 год, а начало эксплуатации — на 2029 год. Узнать об этом подробнее можете в другом материале Hi-Tech Mail.