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. Обычно крейсерская скорость пассажирского самолета составляет примерно 925 км/ч. Как бы ни разгонялся обычный самолет, он не сможет длительное время лететь на сверхзвуковой скорости. Это проект сверхзвукового пассажирского самолета с максимальной скоростью почти в 2000 км/ч и низким уровнем воздействия на экологию. Рассказываем, что случилось со сверхзвуковыми самолётами, когда они снова вернутся в небо и будут ли доступны полеты на них всем желающим.
Облететь планету за два часа: все, что известно о самом быстром реактивном самолете
Компания Venus Aerospace недавно представила концепт гиперзвукового самолета, который передвигается со скоростью 9 Махов (≈11 025 км/ч). Когда заходит речь о сверхзвуковых или гиперзвуковых скоростях, вместо привычных большинству людей километров (или миль) в час начинают фигурировать какие-то странные «Махи». Например — «скорость самолета превысила 5,2 Маха». Грохот в небе, от которого задрожали стекла и взвыли автомобильные сигнализации в Ростове и Батайске, — это следствие пролета над городами военного самолета на сверхзвуковой скорости. Впоследствии при создании сверхзвуковых самолетов инженеры-проектировщики учитывали влияние воздушных потоков на конструкцию самолетов при достижении скорости звука. Экспериментальный сверхзвуковой самолет XB-1 от Boom Technologies впервые покорил небеса. Компания Boom провела первый испытательный полет аппарата XB-1, прототипа нового сверхзвукового пассажирского самолета.
Видео дня: сверхзвуковой самолет нового поколения XB-1 совершил первый полет
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. 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. 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? 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. 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. 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. Это стало возможно благодаря сильнейшим попутным ветрам над Атлантикой, которые дули как раз с такой скоростью. 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.
Пока за космос сражались академик Сергей Королев и конструктор Вернер фон Браун, другие ученые боролись за создание самого-самого лайнера, способного доказать превосходство одной державы над другой. Тогда на первом месте была фраза «надо сделать», а не показатели рентабельности проекта. В результате появились два без пяти минут идеальных самолета, которые были удивительно схожи, но при этом их судьбы разительно отличались.
С середины двадцатого века началось активное развитие сверхзвуковой авиации. В 1947 году впервые звуковой барьер преодолел экспериментальный Bell X-1. Инженеры доказали, что такие самолеты реальны. Но одно дело — постройка сверхзвукового истребителя, который несет на борту вооружение и одного-двух человек. А другое — создание крупного лайнера. Изображение: Gearpatrol. Вскоре обе страны поняли, что в одиночку такой проект не потянуть — и в 1962 году решили объединиться. Отсюда и происходит название самолета — Concorde «согласие» с французского. Лайнер должен был перевозить порядка ста пассажиров на сверхзвуковой скорости через Атлантический океан.
Следовательно, требовался запас хода около 6 тысяч километров. Отличительная черта Ту-144 — выдвижные крылья в районе кабины пилотов, которые облегчали управление на малых скоростях и позволяли самолету раньше отрываться от полосы по сравнению с Concorde. Советский союз, зная о планах Великобритании и Франции по созданию сверхзвукового лайнера, не мог остаться в стороне. Новая гонка, вдобавок к космической, официально началась. Изображение: academic. Плюс подвижная носовая часть — «клюв» опускался при взлете и посадке, чтобы пилоты могли видеть землю перед ними. Кроме этого, оба самолета получили сложные топливные системы, которые перекачивали горючее для изменения центра тяжести при полетах на обычных и сверхзвуковых скоростях. Дебютный полет Ту-144 совершил 31 декабря 1968-го, в то время как колеса Concorde впервые оторвались от земли на три месяца позже — 2 марта 1969-го. Также Ту-144 стал первым пассажирским самолетом, преодолевшим звуковой барьер в июне того же года.
Кабина Concorde. Салоны Concorde обычно были рассчитаны на 90—100 человек, Ту-144 тоже перевозил около ста пассажиров либо меньше. 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.
Этот самолёт построен на шасси истребителя F-16, его предельная взлётная масса — 14,7 тонн. Миссия Quesst преследует две цели: спроектировать и построить исследовательский самолёт NASA X-59 с технологией, позволяющей снизить громкость звукового удара до мягкого стука для людей на земле, и осуществить полёт X-59 над отдельными населёнными пунктами США для сбора данных о реакции людей на звук, возникающий при сверхзвуковом полёте, и предоставления этих данных американским и международным регулирующим органам», — сказано в сообщении NASA.
Затем НАСА передаст свои выводы американским и международным регулирующим органам, что может открыть возможность коммерческих сверхзвуковых полетов над сушей. При такой скорости время полета между пунктами назначения, конечно, резко сократится. Самый быстрый перелет между Нью-Йорком и Лондоном на Concorde — сверхзвуковом пассажирском самолете, который эксплуатировался British Airways и Air France до его выхода на пенсию в 2003 году — занял всего 2 часа 53 минуты, что вдвое меньше, чем у дозвукового пассажирского самолета.
Какой проект перспективнее
- Сверхзвук, часть1. Кое-что о сверхзвуковых самолетах.
- Сверхзвуковой пассажирский самолет: что это такое, на какой высоте летают
- Подписка на дайджест
- «Туполев» запатентовал гиперзвуковой самолет с комбинированным двигателем - Новости
- Последователи «Конкорда»: когда пассажиры снова полетят быстрее звука
Ту-144: опережая звук и весь мир
Сверхзвуковыми являются самолеты, способные совершать полет со скоростью, превышающей скорость звука в воздухе. 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. Теперь это должен быть сверхзвуковой самолет, то есть самолет, способный выполнять полет со скоростью, превышающей скорость звука на данном участке воздушного пространства. Однако просто поднять скорость в 2-2,5 раза это половина проблемы: новый сверхзвуковой пассажирский самолёт должен быть тихим. Предполагается, что самолет Overture на сверхзвуковой скорости будет летать только над океанами, где уровень шума не беспокоит население.
Сверхзвуковые пассажирские самолёты – вчера, сегодня, завтра
Фото: Boom Technology Сверхзвуковой скорости самолет достиг скорости только 455 км/ч (0,368 Маха) на высоте 2170 метров. 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». Компания Boom провела первый испытательный полет аппарата XB-1, прототипа нового сверхзвукового пассажирского самолета.
Ту-144: опережая звук и весь мир
Поэтому было необходимо изменить форму самолета таким образом, чтобы максимально "сгладить" эти колебания формы. В результате аппарат получился очень длинным и тонким: его длина составляет почти 30,5 метров, а размах крыльев - чуть менее 9 метров. Нос является отличительной особенностью этого самолета: он составляет около одной трети длины. В результате две видеокамеры над и под самолетом и экраны высокой четкости позволяют пилоту видеть то, что находится перед ним нос самолета слишком длинный и обтекаемый для установки традиционного окна кабины. Один двигатель, General Electric Aviation F414-GE-100, расположен сзади; он содержит 22 000 фунтов двигательной энергии.
Эта особая форма предотвращает слияние волн, генерируемых в носовой части самолета, с волнами, генерируемыми в хвостовой части. В результате, удар, ощущаемый на земле, не должен превышать 75 дБ. По данным НАСА, это примерно так же громко, как хлопанье дверью автомобиля на улице.
Летательный аппарат создавался порядка 10 лет. В его разработку было вложено около 250 млн. Концептуальная новизна рассматриваемого самолета в том, что он был задуман с целью испытания новейшей технологии обеспечения работы двигательной тяги. Разработка от Orbital Science Компания Orbital Science, которая, как мы отметили выше, приняла участие в создании аппарата X-43A, успела также создать свой гиперзвуковой самолет — X-34. Его предельная скорость — более 12 тыс. Правда, в ходе практических тестов она не была достигнута — более того, не удалось достичь показателя, который показан самолетом X43-A. Рассматриваемый летательный аппарат ускоряется при задействовании ракеты «Пегас», функционирующей на твердом топливе. Машина X-34 была впервые испытана в 2001 году. Рассматриваемый самолет ощутимо больше аппарата от Boeing — его длина составляет 17,78 м, размах крыльев — 8,85 м. Максимальная высота полета гиперзвуковой машины от Orbical Science — 75 километров. Летательный аппарат от North American Еще один известный гиперзвуковой самолет — X-15, выпущенный компанией North American. Данный аппарат аналитики относят к экспериментальным. Он оснащен ракетными двигателями, что дает повод некоторым экспертам не относить его, собственно, к классу самолетов. Однако наличие ракетных двигателей позволяет аппарату, в частности, совершать суборбитальные полеты. Так, во время одного из испытаний в таком режиме он был протестирован пилотами. Предназначение аппарата X-15 — исследование специфики гиперзвуковых полетов, оценка тех или иных конструкторских решений, новых материалов, особенностей управления подобными машинами в различных слоях атмосферы. Примечательно, что концепция проекта была утверждена еще в 1954 году. Летает X-15 со скоростью более 7 тыс. Дальность его полета — более 500 км, высота превышает 100 км. Самые быстрые серийные самолеты Изученные нами выше гиперзвуковые аппараты фактически относятся к категории исследовательских. Полезно будет рассмотреть некоторые серийные образцы самолетов, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым или являющихся по той или иной методологии ими. В числе подобных машин — американская разработка SR-71. Данный самолет некоторые исследователи не склонны относить к гиперзвуковым, поскольку его предельна скорость составляет порядка 3,7 тыс. В числе наиболее примечательных его характеристик — взлетная масса, которая превышает 77 тонн. Длина аппарата — более 23 м, размах крыльев — более 13 м. Одним из самых быстрых военных самолетов считается российский МиГ-25. Аппарат может развивать скорость более 3,3 тыс. Максимальный взлетный вес российского самолета — 41 тонна. Таким образом, на рынке серийных решений, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым, РФ — в числе лидеров. Но что можно сказать о российских разработках в части «классических» гиперзвуковых самолетов? Российские гиперзвуковые аппараты В данный момент российский гиперзвуковой самолет находится в стадии разработки. Но идет она достаточно активно.
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.
Проблему попытались решить турбореактивными РД-36. Последовала очередная модернизация всего авиалайнера. Так как разработчики столкнулись с совсем другим температурным режимом, пришлось использовать большое количество титана, что в свою очередь спровоцировало серьезные изменения в плане. Структурные проблемы Состояние сверхзвуковых самолетов показывало, что над ними еще предстоит много работать, так как в процессе летных испытаний обнаруживалось множество сложностей с силовыми установками. Обнаружилось также, что взлетно-посадочные характеристики были не из лучших: требовалось обеспечить плавный взлет и посадку. От мелких модификаций приходили к более масштабным изменениям, поэтому все проблемы решались параллельно с эксплуатацией. Высокие затраты Еще одним препятствием стали внушительные затраты на эксплуатацию Ту. Пассажирский билет стоил 82 рубля, в то время как на Ил цена составляла 48 рублей. И даже при таких ценах Ту не окупал своих расходов и являлся убыточными. К тому же для самолетопроизводства требовались иные материалы, двигатели и даже дизайн. Взлетный шум За высокую скорость приходилось жертвовать деньгами и испытывать дискомфорт. Если тесноту салона компенсировал высочайший сервис, то как только сверхзвуковой самолет взлетал, он издавал шум, создающий угрозу человеческим ушам, а корпус подвергался значительным перегрузкам. Разгон у лайнера стремителен, как у ракеты. Когда он взмывал вверх, пассажиры вдавливались в сидение. Такой перегрузки не было ни на одном гражданском авиалайнере. При отрыве от земли в салоне создавалось такое впечатление, что ноги существуют отдельно от головы. На протяжении полета человек испытывал длительную акустическую нагрузку. А чтобы услышать друг друга, людям приходилось разговаривать криком. Машина имела автономную систему навигации, и это значило, что на аэродром выходили без наведения и всякой ориентировки. В стекло для иллюминации было добавлено золото в целях защиты пассажиров от радиации при перелетах в стратосфере. Золотые нити имелись и в шторках кабины пилота. Каждый, кто летал на Ту-144 хотя бы раз, помнят какой взлетный шум стоял в салоне для пассажиров. Он исходил от двигателей и от системы кондиционеров. Кроме того, на протяжении всего расстояния работала система охлаждения, создающая дополнительную звуковую нагрузку.