Гиперзвуковой полет займет диапазон высот 30–35 км, намного выше, чем у сверхзвуковых самолетов.
«Туполев» запатентовал гиперзвуковой самолет с комбинированным двигателем
Этот экспериментальный самолет должен показать принципиальную способность пассажирского лайнера летать на сверхзвуковой скорости М = 1,42 (1510 км/ч), т. е. доказать приемлемость такого транспорта. 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. Пассажирский самолёт Boeing 787-9 «Dreamliner» разогнали до сверхзвуковой скорости. «Новый Конкорд»: сверхзвуковой самолет с максимальной скоростью 2700 км/ч уже готов к испытаниям 1. рынок пассажирского сверхзвука как бы слегка мертв, на нем примерно ноль самолетов, только проекты по конской цене как самолета, так и обслуживания.
Верхом на пуле. Почему сверхзвуковые Concorde и Ту-144 оказались не нужны авиакомпаниям
Первым сверхзвуковым самолетом, который выпускался серийно, стал истребитель North American F-100 Super Sabre. Данная модель впервые совершила полет в 1953 году. Создавались и пассажирские сверхзвуковые самолеты, которые выполняли регулярные рейсы. Но их было всего 2: советский Ту-144 и англо-французский Concorde. Сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144 Преимущество таких самолетов — это преодоление больших расстояний за короткий промежуток времени. Также сверхзвуковой самолет перемещается на большей высоте по сравнению с обычными. Соответственно, воздушное пространство не загружено. Но от их использования вскоре отказались из-за нескольких недостатков: ударная волна; сложность эксплуатации; шум над аэродромом.
Громкий хлопок — это резкий скачок давления перед самолетом, образующийся в момент, когда самолет начинает двигаться со сверхзвуковой скоростью преодолевает звуковой барьер. Ударная волна, возникающая перед самолетом, распространяется конусообразно. Человек, наблюдающий за полетом самолета, слышит хлопок, когда эта волна достигает его, и только после этого можно услышать работу двигателя. Ударная волна постоянно сопровождает самолет на сверхзвуковой скорости. Однако хлопки будет слышно лишь во время прохождения самолета в определенной точке — поблизости с наблюдателем. Поделиться с друзьями Вадим Хромов Эксперт и постоянный автор научно-популярного журнала: «Как и Почему». Издание «Как и Почему» kipmu.
Она представляет собой многосвязный силовой каркас, состоящий из пересекающихся друг с другом элементов. Нос бизнес-джета решено сделать полым, что позволит облегчить самолёт. В результате потоки усилий уходили через соседние клетки. Лайнер нового поколения Идею создания сверхзвукового гражданского лайнера высказал президент РФ Владимир Путин в январе 2018 года во время посещения Казанского авиационного завода, на котором производятся модернизированные стратегические бомбардировщики Ту-160, способные проводить полёты на максимальной скорости свыше 2 чисел Маха. На сегодняшний день в России ведутся работы по нескольким типам СГС. ПАО «Туполев» совместно с другими ведущими отечественными предприятиями, включая ЦАГИ, создаёт самолёт вместимостью порядка 30 пассажиров. Взлётная масса лайнера составит 70 тонн, скорость — 1,4—1,8 Маха. В сентябре 2018 года заместитель генерального директора по проектированию ПАО «Туполев» Валерий Солозобов сообщил, что в своих научных изысканиях по теме СГС конструкторы компании опираются на опыт разработки военных машин с крылом фиксированной и изменяемой геометрии — Ту-160 и дальнего бомбардировщика Ту-22. При этом, как утверждает Солозобов, цена СГС будет чуть выше дозвукового узкофюзеляжного двухдвигательного самолёта Ту-214. Об этом свидетельствуют предварительные результаты стоимостного проектирования, которое провели в ПАО «Туполев».
Также по теме «Будущее — за гибридными двигателями»: как новая силовая установка может изменить облик гражданской авиации в РФ Осенью 2020 года в России начнутся лётные испытания гибридного авиационного двигателя. Об этом RT сообщил начальник отдела... В сентябре прошлого года министр промышленности и торговли России Денис Мантуров в интервью газете «Ведомости» сообщил, что ведомство намерено поддержать проект компактного сверхзвукового джета на 16—19 мест. Он рассказал, что на исследования по вопросу создания СГС в 2017—2019 годах было направлено 1,4 млрд рублей.
Но, вероятно, все это время над экспериментальным самолетом велась какая-то работа. Теперь его выкатили из ангара и готовят к наземным и летным испытаниям тестам в Палмдейле. Его скорость будет в 2 раза больше стандартной, которая есть у пассажирских лайнеров сейчас.
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. 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.
Но человечество не отказалось от мечты о сверхзвуке, и вот какие проекты находятся сейчас в разработке сверхбыстрых лайнеров принципиально нового поколения.
Сверхзвук 2.0: когда появятся наследники «Конкорда» и Ту-144?
| Когда мы будем летать на сверхзвуковых самолетах? | Возможно, решить эти проблемы удастся, перейдя от сверхзвуковых скоростей сразу к гиперзвуковым, на уровень 5–6 М – более 6000 км/ч. |
| Сверхзвук, часть1. Кое-что о сверхзвуковых самолетах. | Вторым по скорости ультразвуковым самолетом является Orbital Sciences OSC X-34. |
| «Туполев» запатентовал гиперзвуковой самолет с комбинированным двигателем | Самолет X-59, разработанный в рамках сотрудничества NASA с компанией Lockheed Martin, обещает стать прорывом в области сверхзвуковой авиации. |
Почему при преодолении звукового барьера слышится хлопок?
| В США представили экспериментальный сверхзвуковой самолет X-59 | Уже 14 октября 1947 года на экспериментальном самолете Bell X-1 с ракетным двигателем XLR-11 была достигнута сверхзвуковая скорость в управляемом полете. |
| Новый гиперзвуковой самолет впервые испытан в полете и почти в пять раз превысил скорость звука | Скорость самого быстрого гиперзвукового самолета — более 12 тыс. км/ч. |
| Когда мы будем летать на сверхзвуковых самолетах? | В NASA рассчитывают, что испытания нового самолета позволят в будущем отменить действующий в США и некоторых других странах запрет на полеты над сушей коммерческой сверхзвуковой авиации, введенный 50 лет назад. |
| Сверхзвуковые пассажирские самолёты – вчера, сегодня, завтра | Громкий хлопок в Ростовской области был связан с переходом самолета на сверхзвуковую скорость. |
| Самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире. Российский гиперзвуковой самолет | Вчера появились данные о том, что отечественный сверхзвуковой пассажирский самолёт будет называться «Стриж», а сейчас приводим больше подробностей о нём. |
Сверхзвук 2.0: когда появятся наследники «Конкорда» и Ту-144?
И на проекте Ту-144 поставили крест. По иронии судьбы, рухнул почти там, где когда-то Ту-144. Регулярные пассажирские перевозки возобновились только год спустя. Но последовала еще череда инцидентов, и на этом сверхзвуковике тоже поставили жирную точку. Высокий уровень звукового удара у сверхзвуковых самолетов первого поколения и стал одним из главных факторов запрета их полетов над населенными районами в Европе и США. Кстати, международные нормы уровня звукового удара ИКАО не приняла до сих пор. Но, как говорят, работа близится к завершению. Новый сверхзвуковой пассажирский самолет должен быть тихим. И это, пожалуй, самый большой вызов для современной мировой гражданской авиации До какого минимума можно снизить звуковой удар? А если использовать для оценки звукового удара громкость, то ее приемлемый уровень может составить около 65 децибелл. Такой уровень сравним с шумом большого города".
Поэтому сегодня важно создать самолет, который, с одной стороны, будет эффективен, а с другой - экологически безопасен. Кстати, вес для сверхзвукового самолета так же важен, как и для космического корабля. На 1 кг веса приходится 5-6 кг тяги! В России разрабатываемый сверхзвуковой гражданский джет получил название "Стриж". По последним данным, его пассажировместимость составит до 20-25 человек. С максимальным количеством пассажиров он сможет пролететь до 11 тыс. Речь тогда шла о сверзвуковом бизнес-джете совсем небольшой вместимости. Специалисты тогда рассказывали: минимум на сверхзвуке он должен лететь от пяти часов, для чего нужен принципиально новый двигатель. Двигатель, так же как и аэродинамическая форма самолета, должен соответствовать компромиссу: с одной стороны, иметь хорошую экономику, то есть низкий расход топлива, с другой - пониженный уровень шума. Самолет будет иметь необычный вытянутый корпус.
О чем это говорит? О том, что в принципе на таких скоростях в традиционных решениях очень сложно решить проблему прочности.
И у американцев готовы демонстраторы, и ясно, что они будут запускать гиперзвуковые самолёты. 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.
Но когда самолет летит на сверхзвуковой скорости, он движется быстрее, чем звуковые волны, которые он генерирует; молекулы воздуха не могут отклониться от своей траектории достаточно быстро, поэтому волны давления объединяются и создают большую ударную волну, которая движется к земле, где она встречается с человеческим ухом и производит хорошо известный "взрыв". Этот взрыв иногда может превышать 100 децибел около 105 дБ для Concorde! Этот разрушительный шум, который вредит как людям, так и животным, является одной из причин, почему коммерческие сверхзвуковые полеты не были столь успешными, как ожидалось - напомним, что Concorde, эксплуатируемый только двумя авиакомпаниями, использовался в основном для трансатлантических перелетов, чтобы не слишком сильно влиять на людей. По сей день международные правила ограничивают скорость коммерческого транспорта над поверхностью земли менее чем 1 Мах.
X-59 предназначен для полета со скоростью 1,4 Маха, но был специально разработан, чтобы не создавать шума. Готов к «акустической проверке» Чтобы ограничить звуковой удар, необходимо предотвратить слияние звуковых волн. Любое значительное изменение формы корпуса самолета - как правило, в носовой и хвостовой частях самолета - может вызвать ударную волну. Поэтому было необходимо изменить форму самолета таким образом, чтобы максимально "сгладить" эти колебания формы.
Собственно, на картинке ниже представлен облик самолёта и раскрыты его характеристики. Как видно, самолёт проекта стриж то есть серийная версия, а не демонстратор получит пару перспективных двигателей, которые будут расположены сзади и сверху.
Планер будет из металлокомпозита, аэродинамическая компоновка — с низким уровнем звукового удара.
Сверхзвуковой самолёт NASA впервые взлетит в небо в 2024 году
В сентябре 2018 года заместитель генерального директора по проектированию ПАО «Туполев» Валерий Солозобов сообщил, что в своих научных изысканиях по теме СГС конструкторы компании опираются на опыт разработки военных машин с крылом фиксированной и изменяемой геометрии — Ту-160 и дальнего бомбардировщика Ту-22. При этом, как утверждает Солозобов, цена СГС будет чуть выше дозвукового узкофюзеляжного двухдвигательного самолёта Ту-214. Об этом свидетельствуют предварительные результаты стоимостного проектирования, которое провели в ПАО «Туполев». Также по теме «Будущее — за гибридными двигателями»: как новая силовая установка может изменить облик гражданской авиации в РФ Осенью 2020 года в России начнутся лётные испытания гибридного авиационного двигателя. Об этом RT сообщил начальник отдела... В сентябре прошлого года министр промышленности и торговли России Денис Мантуров в интервью газете «Ведомости» сообщил, что ведомство намерено поддержать проект компактного сверхзвукового джета на 16—19 мест. Он рассказал, что на исследования по вопросу создания СГС в 2017—2019 годах было направлено 1,4 млрд рублей. В середине апреля 2020 года Минпромторг объявил тендер на формирование концепции сверхзвуковой гражданской машины под шифром СГС-Т1. Работы должны завершиться к 15 декабря 2021 года.
Разработчик получит 213 млн в 2020 году и почти 505 млн в 2021 году. Ожидается, что эти деньги позволят нивелировать дефицит знаний и технологий в сфере гражданского сверхзвука. Значительный технический риск, а также отсутствие норм по допустимому уровню звукового удара и шума в районе аэропорта требуют развития, численной и экспериментальной отработки новых технических решений и технологий», — говорится в тендерной документации. Бесфорсажный режим Как заявили опрошенные RT эксперты, создание сверхзвукового гражданского самолёта представляет собой чрезвычайно сложную задачу. Новый самолёт должен значительно превзойти машины первого поколения по уровню комфорта и экономичности.
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.
Пока звук долетел от пилота до диспетчера, пока тот что-то ответил, самолёт уже улетел, — задал свой вопрос Стойков.
На этот «дилетантский вопрос» инженер с улыбкой ответил, что никаких проблем не может быть: связь налаживается с помощью радиотелефонной связи, а в таком случае не имеет значения, какую скорость набирает самолёт. Да и к тому же — диспетчер не будет пытаться докричаться до самолёта с земли. Всё же диспетчеры разговаривают, не крича на самолёт.
Они общаются с помощью электронных средств связи. Поэтому здесь скорость звука не важна. Действительно, вопрос Стойкова имел бы смысл, если бы речь шла об общении без использования каких-либо гаджетов.
Российские гиперзвуковые аппараты В данный момент российский гиперзвуковой самолет находится в стадии разработки. Но идет она достаточно активно. Речь идет о самолете Ю-71. Его первые испытания, судя по сообщениям в СМИ, были проведены в феврале 2015 года под Оренбургом. Предполагается, что самолет будет использоваться в военных целях. Так, гиперзвуковой аппарат сможет при необходимости осуществлять доставку поражающих средств на значительные расстояния, вести мониторинг территории, а также задействоваться как элемент штурмовой авиации.
Некоторые исследователи полагают, что в 2020-2025 гг. В СМИ есть сведения о том, что рассматриваемый гиперзвуковой самолет России будет размещаться на баллистической ракете «Сармат», которая также находится на стадии проектирования. Некоторые аналитики считают, что разрабатываемый гиперзвуковой аппарат Ю-71 — это не что иное, как боеголовка, которая должна будет отделяться от баллистической ракеты на конечном участке полета, чтобы затем, благодаря высокой, характерной для самолета маневренности, преодолевать системы ПРО. Проект «Аякс» В числе наиболее примечательных проектов, связанных с разработкой гиперзвуковых самолетов, — «Аякс». Изучим его подробнее. Гиперзвуковой самолет «Аякс» — концептуальная разработка советских инженеров.
В научной среде разговоры о ней начались еще в 80-е годы. В числе наиболее примечательных характеристик — наличие системы тепловой защиты, которая призвана защищать корпус от перегрева. Таким образом, разработчики аппарата «Аякс» предложили решение одной из «гиперзвуковых» проблем, обозначенных нами выше. Традиционная схема тепловой защиты летательных машин предполагает размещение на корпусе особых материалов. Разработчики «Аякса» предложили иную концепцию, по которой предполагалось не защищать аппарат от внешнего нагрева, а впускать тепло внутрь машины, одновременно увеличивая ее энергоресурс. Основным конкурентом советского аппарат считался гиперзвуковой самолет «Аврора», создаваемый в США.
Однако в связи с тем, что конструкторы из СССР существенно расширили возможности концепции, на новую разработку был возложен самый широкий круг задач, в частности, исследовательских. Можно сказать, что «Аякс» — гиперзвуковой многоцелевой самолет. Рассмотрим более подробно технологические новшества, предложенные инженерами из СССР. Итак, советские разработчики «Аякса» предложили использовать тепло, возникающее как результат трения корпуса самолета об атмосферу, преобразовывать в полезную энергию. Технически это могло быть реализовано посредством размещения на аппарате дополнительных оболочек. В результате формировалось что-то вроде второго корпуса.
Его полость предполагалось заполнить неким катализатором, например, смесью горючего материала и воды. Теплоизолирующий слой, изготовленный из твердого материала, в «Аяксе» предполагалось заменить на жидкостный, который, с одной стороны, должен был защищать двигатель, с другой — способствовал бы каталитической реакции, которая, между тем, могла сопровождаться эндотермическим эффектом — перемещением тепла с наружной части корпуса внутрь. Теоретически охлаждение внешних частей аппараты могло быть каким угодно. Избыточное тепло, в свою очередь, предполагалось задействовать с целью повышения эффективности работы двигателя самолета. При этом данная технология позволяла бы генерировать вследствие реакции топлива и виды свободный водород. В данный момент доступные широкой публике сведения о продолжении разработки «Аякса» отсутствуют, однако исследователи считают весьма перспективным внедрение советских концепций в практику.
Он представляет собой гиперзвуковой управляемый планер, размещаемый на баллистической ракете. МБР запускает летательный аппарат в космос, откуда машина резко пикирует вниз, развивая гиперзвуковую скорость.
Эксперт: Россия через два года покажет новый гражданский сверхзвуковой авиалайнер
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. Гиперзвуковой полет займет диапазон высот 30–35 км, намного выше, чем у сверхзвуковых самолетов. 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.
Пензенский эксперт о переходе самолета на сверхзвук: «Для населения это не страшно»
Компания Boom провела первый испытательный полет аппарата XB-1, прототипа нового сверхзвукового пассажирского самолета. Сверхзвуковой самолет летит быстрее звука — на сверхзвуковой скорости. Губернатор Ростовской области Василий Голубев рассказал, что звуки были вызваны переходом самолета на сверхзвуковую скорость. В Луганске объяснили звук взрыва переходом самолета на сверхзвуковую скорость.
В США представили новый сверхзвуковой самолет X-59
Планер будет из металлокомпозита, аэродинамическая компоновка — с низким уровнем звукового удара. Пассажировместимость самолёта составит 20-25 человек. С максимальным количеством пассажиров он сможет пролететь до 11 тыс.
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. По завершении тестовых полетов NASA рассчитывает приступить к сверхзвуковым полетам X-59 над территорией США для сбора данных о том, какой звук он издает при движении и как на него реагирует население.
Ту-144 Concorde При этом британо-французский самолет почти вдвое выигрывал по запасу хода примерно 6000 км , что было крайне важно для сверхзвуковых лайнеров: они предназначались для дальних рейсов, чтобы преимущество в скорости полета виделось ощутимым. Позднее появилась модификация Ту-144Д с увеличенной дальностью полета благодаря более совершенным двигателями РД-36-51 вместо прожорливых НК-144 на ранних версиях. Это позволило сравняться по дальности полета с Concorde.
Кабина Ту-144. Изображение: wikimedia. Первый инцидент Советским инженерам стоит отдать должное: начав разработку самолета позже западных коллег, они сумели поднять его в воздух раньше. Concorde вновь оказался в догоняющих, записав на свой счет сверхзвуковой полет только в октябре.
Правда, дальше удача отвернулась от советского лайнера, в то время как его соперника ждало большое будущее. Именно этот борт Ту-144 рухнет на французский городок. Снимок сделан незадолго до катастрофы. Изображение: Wikipedia.
Первое происшествие случается 3 июня 1973 года. Во время демонстрационного полета на международном авиасалоне в Ле-Бурже Франция Ту-144 от перегрузок разваливается в воздухе. Чуть меньше двухсот тонн металла упали на маленький город Гуссенвиль: погибли все шесть человек на борту самолета и восемь человек на земле. Этот авиасалон и ранее омрачался катастрофами: в 1961 разбился бомбардировщик, в 1965 — сразу два.
Но столь крупного происшествия еще не было. СССР оказался в сложном положении: падение перспективного самолета на показательном авиашоу, еще и «не у себя дома» — это благодатная почва для теорий заговора. Речевой самописец не работал, расследование строилось преимущественно на видеозаписях последних секунд полета Ту-144. Ни у кого не возникало сомнений, что самолет разрушился от перегрузок при выходе из крутого пике.
Главный вопрос был — почему лайнер внезапно устремился к земле. Советский лайнер упал аккурат на жилые дома. Изображение: baaa-acro. Вероятно, в какой-то момент он помешал управлению, а экипажу не хватило высоты на более плавный вывод лайнера из пике — такой, который не привел бы к перегрузке в 4,5 g при предельно допустимой в 2,5 g и разрушению самолета.
Еще одна гипотеза касалась помехи в виде французского Dassault Mirage IIIR, который вел видеосъемку советского самолета. Была версия, что пилоты Ту-144 неожиданно увидели вблизи «Мираж» и, опасаясь столкновения, отдали штурвал от себя. Место падения Ту-144 в Гуссенвиле. Изображение: ladepeche.
Эксплуатация сопровождалась трудностями: Concorde сначала не разрешали полеты в США из-за производимого шума и большого вреда атмосфере планеты, к тому же для европейского и советского самолета подходило мало аэропортов. Тем не менее лайнеры вошли в гражданскую авиацию. Но Ту-144 суждено было перевозить пассажиров всего семь месяцев, до начала июня 1978 года. Но первый в истории коммерческий рейс на сверхзвуковом самолете остается за Европой — 21 января 1976 года сразу два лайнера доставили пассажиров к месту назначения на скорости быстрее звука.
Полеты на Concorde были вопросом престижа: его выбирали актеры, музыканты, политики, крупные бизнесмены. Сообщается , что самолетом пользовались Элтон Джон, Шон Коннери, Мик Джаггер, а также члены королевской семьи Великобритании и другие видные люди.
Был установлен фундаментальный закон стабилизации: при наступлении критической скорости сначала происходит замедление роста скорости у поверхности профиля по сравнению с ростом скорости набегающего потока.
Затем возрастание скорости вообще прекращается, и распределение значений числа Маха по поверхности профиля от его носка до скачка уплотнения остается постоянным, не зависящим от скорости набегающего потока. Это распределение называется предельным распределением чисел Маха, с его помощью вычисляется «предельная кривая давления». И если число Маха у поверхности остается неизменным, то и давление сохраняет постоянное значение, что, собственно, и показано на графике распределения давлений по верхней поверхности профиля.
Полученные результаты позволили Христиановичу разработать метод расчета аэродинамических характеристик трансзвуковых профилей, опирающийся на их характеристики в несжимаемом потоке. Используя этот метод, можно было вычислить предельную кривую давления, по которой, в свою очередь, вычислялись аэродинамические характеристики при числе Маха, равном единице, с последующим пересчетом на другие околозвуковые числа Маха. Стоит отметить, что тогда еще не было ЭВМ и все расчеты производились на логарифмических линейках и арифмометрах.
Увеличение разрежения на верхней поверхности профиля происходит лишь по причине расширения области сверхзвуковых скоростей при смещении скачка уплотнения к хвосту профиля. Это приводит к замедлению роста, а затем и к падению значений подъемной силы и момента крыла, как можно видеть на графике зависимости коэффициента подъемной силы от числа Маха набегающего потока. Сопротивление же, напротив, начинает возрастать из-за уменьшения разрежения в передней части профиля и появления зоны разрежения в хвостовой части профиля.
Понимание физической природы подобных режимов течения позволили предпринять практические шаги по проектированию крыловых профилей и самих крыльев, у которых эти неблагоприятные эффекты были минимизированы. Одним из шагов в этом направлении стало использование профилей с меньшей относительной толщиной, а также стреловидных крыльев, вдоль которых происходит обтекание. Сечения участков этих крыльев имеют меньшую толщину, нежели сечения, расположенные перпендикулярно их передней кромке.
С точки зрения математики, это выглядит следующим образом: если разложить скорость набегающего потока на составляющие, одна из которых параллельна передней кромке крыла, а другая перпендикулярна к ней, то составляющая, параллельная размаху крыла, не окажет влияния на распределение давления по крылу. Обтекание крыла будет происходить так, словно на него набегает поток со скоростью, меньшей скорости набегающего потока, что благоприятствует влиянию сжимаемости на его аэродинамические характеристики. Полную теорию обтекания стреловидных крыльев разработал академик В.
Экспериментальное подтверждение этой теории представлено на графике зависимости коэффициента сопротивления скользящих крыльев от чисел Маха для различных углов стреловидности. К освоению «трансзвука» В последующие годы появилась возможность моделировать на ЭВМ воздушные течения путем численного решения уравнений газовой динамики и пограничного слоя. Это позволило в ЦАГИ разработать так называемые сверхкритические крыловые профили, использование которых дало возможность увеличить скорость полета при заданной толщине и заданном значении подъемной силы.
Основой для создания подобных профилей явилось понижение возмущений, вносимых в поток верхней поверхностью профиля, что привело к росту Mк. Однако при малой искривленности верхней поверхности сверхкритического профиля уменьшается доля создаваемой ею подъемной силы. Для компенсации этого явления производится «подрезка» хвостового участка нижней поверхности, что является характерной особенностью данного класса крыловых профилей.
Именно за счет повышения давления в хвостовом участке нижней поверхности профиля происходит компенсация подъемной силы, которая теряется на средней части верхней поверхности «эффект закрылка». Низкий уровень скоростей на верхней поверхности сверхкритических профилей приводит при околозвуковом обтекании к образованию местной сверхзвуковой зоны с меньшим ускорением потока, а также смещением замыкающего скачка уплотнения в заднем направлении. Все это уменьшает интенсивность скачка уплотнения перепада давлений на нем и снижает волновое сопротивление.
В итоге на сверхкритическом профиле можно реализовать дальнейшее продвижение по скорости полета, т. Важной эксплуатационной характеристикой сверхкритических профилей второго поколения является их независимость от величины подъемной силы. На графиках распределения коэффициента давления по верхней поверхности различных профилей и зависимости коэффициента их волнового сопротивления от числа Маха показана эволюция распределения коэффициента давления и коэффициента волнового сопротивления при переходе от обычных профилей крыла к сверхкритическим.
Другим направлением использования сверхкритических профилей, получившим широкое распространение в практике современного и перспективного самолетостроения, является возможность повышения относительной толщины профиля крыла при сохранении величины. Топливо, используемое во время полета, заливается в баки, расположенные в крыльях, поэтому толщина крыльев является очень важным конструктивным параметром.
В США представили новый сверхзвуковой самолет X-59
Однако Grumman F-14 Tomcat по-прежнему используется в некоторых странах, например, в Иране. Важно отметить, что эта модель чуть ли не ежегодно модернизируется, поэтому в будущем его значения могут существенно вырасти. Кстати, по маневренности самолет также входит в мировые топы. Это второй мировой показатель. Однако и этот самолет больше не производится, а в скором времени оставшиеся летательные аппараты этой серии скорее всего спишут с эксплуатации. Бомбардировщики Бомбардировщики используются для уничтожения наземных объектов противника, например, заводы военной техники, военные части. Операции проводятся при помощи бомб. Поэтому наиболее важной характеристикой бомбардировщиков является грузоподъемность. Тем не менее, среди них также огромное количество моделей, которые могут за максимально короткий срок преодолеть огромное расстояние. Ту-160 Ту-160 или «Белый лебедь» — это бомбардировщик российского производства, который известен по всему миру. У него есть несколько преимуществ: маневренность, дальность перелета и скорость.
Он способен транспортировать бомбы большого размера, так как изначально создавался для размещения на нем ядерных боеголовок. Но потом на него поставили обычное вооружение, и он по-прежнему эксплуатируется ВВС Соединенных Штатов. Уже в 1981 году был принят на вооружение, где по-прежнему и состоит во многих странах. В особенности много самолетов этой серии у Российской Федерации. Как правило, пассажирские авиалайнеры не летают с более высокой скоростью, чтобы обеспечить максимальный комфорт и безопасность. Однако это не значит, что они не могут быстрее. Рассмотрим самые быстрые в мире пассажирские самолеты. Boom Supersonic Сразу отметим, что на этом самолете пока что нельзя полетать, так как он находится на этапе разработки и тестирования. В отличие от всех остальных сверхзвуковых пассажирских самолетов, эта модель является бюджетным проектом. Кстати, управлять им будут 2 пилота, как и в обычных лайнерах.
Cessna Citation X Этот самолет относится к категории бизнес-класса и долгое время удерживал рекорд по скорости среди пассажирских авиалайнеров. Airbus A380 Airbus A380 является одним из самых крупных и вместительных самолетов. Если же говорить только о серийных пассажирских авиалайнерах, то он и вовсе может претендовать на звание одного из самых быстрых в мире.
О полете сообщает разработчик самолета — американская венчурная аэрокосмическая компания Stratolaunch. Аппарат под названием TA-1 предназначен для проведения испытаний на гиперзвуковых скоростях. 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.
К 2024 году российские инженеры планируют разработать газогенератор для СГС — основной элемент нового авиационного двигателя, способного выполнять крейсерский полёт на сверхзвуке. О таких планах в сентябре прошлого года рассказал генеральный конструктор Объединённой двигателестроительной корпорации ОДК Юрий Шмотин. По данному классу двигателей мы формируем решения, которые сможем предложить заказчику. Мы понимаем, что на рубеже 2023—2024 годов мы должны будем предложить новый базовый газогенератор, который по своим характеристикам может быть сертифицирован по современным нормам. Сегодня мы находимся на этапе поисковых научно-исследовательских работ», — сказал Шмотин. В натуральную величину длина «Стрижа» составит 38 м. Самолёт должен развивать скорость в 1,8 Маха примерно 1,9—2,2 тыс. Машина сможет вместить двух лётчиков и шестерых пассажиров. Прежде всего, такой самолёт подойдёт для рейсов через Атлантику или на другой континент. Он сможет летать в два раза быстрее современных дозвуковых машин. Два двигателя и воздухозаборники помещены в хвостовой верхней части самолёта. Такая конструкция призвана уменьшить шумность на взлётно-посадочных режимах и нивелировать эффект звукового удара, который человеческим ухом воспринимается как хлопок. Правда, подобная компоновка ухудшает путевую устойчивость.
Жуковского: крыло обладает подъемной силой за счет того, что скорость, а следовательно, и разрежение уменьшение давления у верхней поверхности больше, чем у нижней. Величина подъемной силы равна разности давлений на нижней и верхней поверхностях крыла. Сопротивление крыльев бесконечного размаха складывается из сопротивления трения и лобового сопротивления, возникающего из-за неполного восстановления давления в хвостовой части крыла. У крыла конечного размаха появляется еще и так называемое, индуктивное сопротивление, непосредственно связанное с наличием подъемной силы. Однако этих классических представлений оказалось недостаточно, чтобы объяснить явления, которые наблюдаются при скорости полета, превышающей критическую. Невыясненной осталась и физическая причина совпадения момента роста сопротивления и появления у поверхности крыла сверхзвуковой скорости. К тому моменту, когда проблемы, возникающие при критических скоростях, были осознаны, в мире уже велись исследования, связанные с учетом влияния сжимаемости уменьшение плотности газа при увеличении скорости течения на распределение давления по поверхности крыла. Так, одним из авторитетных специалистов по аэродинамике того времени, немецким физиком Л. Прандтлем был введен множительный поправочный коэффициент, с помощью которого можно было пересчитать давление и подъемную силу профиля с учетом соответствующих данных по обтеканию его несжимаемым газом. Однако эксперименты показали, что при скоростях потока, превышающих критическую, теория Прандтля оказалась неверна. Обтекание крыла воздухом и распределение давления в потоке в докритическом режиме существенно отличается от режима, устанавливающегося при скоростях свыше критической. В качестве примера можно привести графики, на которых демонстрируются типичные примеры докритического и сверхкритического обтеканий. Скачки уплотнения возникают всякий раз, когда частицы сверхзвукового потока газа сталкиваются с поверхностью тел или меняют направление движения на конечный угол на очень малых расстояниях, сравнимых с длиной свободного пробега молекул газа. На рисунках самолетов, проходящих сверхзвуковой барьер, хорошо видны замыкающие скачки уплотнения, возникающие при полете на сверхкритической скорости, которые зависят от формы крыльев. Когда молекула воздуха попадает в узкий слой, в котором происходит скачок уплотнения, то в результате неупругого взаимодействия молекул друг с другом часть кинетической энергии переходит в тепловую. Так как после прохождения скачка уплотнения кинетическая энергия газа уменьшается, то уменьшается и его полное давление. В термодинамике такой процесс называется необратимым. В качестве меры необратимости используется энтропия S. В скачке уплотнения энтропия газа увеличивается. Приращение энтропии равно отношению количества кинетической энергии, перешедшей в результате неупругого взаимодействия частиц в тепловую энергию, к абсолютной температуре газа. Таким образом, полное давление газа при прохождении скачка уплотнения уменьшается. Это обстоятельство использовалось в дальнейшем для объяснения причины увеличения сопротивления профилей при их обтекании трансзвуковой скоростью набегающего потока. Скачки уплотнения ответственны также и за явление «звукового удара», которое наблюдается при полете сверхзвуковых самолетов. ЦАГИ и решение проблемы В 1940 г. Жуковского — крупнейшем государственном научном авиационном центре России — под руководством академика С. Христиановича было вычислено сопротивление, вызванное наличием скачков уплотнения при переходе обтекающего потока из сверхзвукового режима в дозвуковой: оно получило название волнового сопротивления. Оказалось, что скачок уплотнения приводит к падению давления в хвостовой части профиля, что вызывает рост сопротивления обтекаемого тела. Для того чтобы подтвердить теорию, нужно было провести эксперименты; с этой целью требовалось создать аэродинамическую трубу с трансзвуковой скоростью в рабочей части. При работе над трубой ученые наткнулись на существенное физическое ограничение: оказалось, что при обтекании модели крыла трансзвуковым потоком возникающие ударные волны, отражаясь от стенок рабочей части, падают на поверхность модели и существенно меняют структуру течения. Чтобы обойти эту проблему, Христианович разработал теорию «коротких» волн, позволяющую решать задачи взаимодействия ударных волн с различными поверхностями.
Эксперт: Россия через два года покажет новый гражданский сверхзвуковой авиалайнер
В январе 2018 г. президент России Владимир Путин предложил сделать гражданскую версию сверхзвукового самолёта на базе стратегического ракетоносца Ту-160. Самолет, движущийся со сверхзвуковой скоростью, создает в окружающем воздухе ударные волны, скачки воздушного давления. Губернатор Ростовской области Василий Голубев рассказал, что звуки были вызваны переходом самолета на сверхзвуковую скорость. Теперь это должен быть сверхзвуковой самолет, то есть самолет, способный выполнять полет со скоростью, превышающей скорость звука на данном участке воздушного пространства. Самолёт способен развивать максимальную скорость в 2,5 Маха. Гиперзвуковой полет займет диапазон высот 30–35 км, намного выше, чем у сверхзвуковых самолетов.