Сверхзвуковой самолет пассажирский: Сверхзвуковые пассажирские лайнеры: новая эра или несбыточные мечты? | События в мире — оценки и прогнозы из Германии и Европы | DW

Сверхзвуковые пассажирские лайнеры: новая эра или несбыточные мечты? | События в мире — оценки и прогнозы из Германии и Европы | DW

Американская авиакомпания United Airlines (UA) заключила контракт на закупку 15 сверхзвуковых пассажирских самолетов Overture. Такие самолеты разрабатывает фирма Boom Supersonic из Денвера. Предполагается, что первый полет состоится в 2026 году, а перевозки пассажиров начнутся в 2029 году.

Это сообщение пресс-службы United Airlines в начале июня облетело мир даже с еще большей, чем сверхзвуковая, скоростью и вызвало приступы острой ностальгии у тех поклонников авиации, которые еще помнят британо-французские «Конкорды» и советские Ту-144. «Конкорды», в частности, летали из Европы в США и обратно через Атлантику с 1976 до 2003 года.

Престижный, но экономически провальный проект

Вначале казалось, что у таких пассажирский самолетов большое будущее. В 60-е годы прошлого века крупнейшие авиакомпании мира стояли в очереди, чтобы пополнить свой парк сверхзвуковыми лайнерами. Одни ждали начала выпуска «Конкордов», другие ориентировались на модель SST, которую разрабатывал американский Boeing. А немецкая Lufthansa разместила заказы по обе стороны Атлантики. Считалось, что в 70-е годы едва ли не на все дальние дистанции пассажиры будут летать на сверхзвуковых воздушных судах.

26 ноября 2003 года: последний полет «Конкорда»

Но вышло, как известно, иначе. Потратив миллиарды на опытно-конструкторские разработки, в 1971 году Boeing вообще тихо отказался от своего проекта. Французы и англичане свои «Конкорды» все-таки строить стали, как и Ту-144 в СССР. Европейцы построили в общей сложности 20 сверхзвуковых самолетов, авиазавод в Воронеже выпустил 16.

Но с самого начала и там и тут речь шла исключительно о престиже — с экономической точки зрения проект был провальным. 13 «Конкордов» в авиапарках Air France и British Airways летали с убытком и постоянно нуждались в дотациях. В 2003 году их сняли с эксплуатации. Советский Ту-144 регулярно перевозил пассажиров еще меньшее время — с ноября 1977 года до лета 1978-го. 26 июня 1999 года он летал последний раз.

С аэродинамикой не поспоришь

Основные причины бесславного завершения первой эры сверхзвуковой пассажирской авиации связаны с аэродинамикой: на скорости близкой к скорости звука возникает ударная волна, которая превращается в звуковую, которая сопровождает самолет на протяжении всего его полета на сверхзвуковой скорости. По этой причине пассажирским самолетам запрещено летать над сушей на такой скорости.

При старте «Конкорд» вызывал сильнейший шум

Кроме того, при взлете такой лайнер производят обусловленный его конструкцией огромный шум и потребляет в несколько раз больше горючего, чем обычный самолет. Это уже и тогда считалось серьезным недостатком, а теперь — и подавно. Поэтому сообщение о том, что United Airlines, четвертая по величине авиакомпания в мире, решила купить 15 сверхзвуковых самолетов Overture и оставила за собой возможность дозаказать еще 35, произвело настоящую сенсацию и было воспринято как прорыв к возвращению к эре сверхзвуковой пассажирской авиации.

При этом, правда, United Airlines выдвинула существенное условие — будущие самолеты Overture должны отвечать высоким требованиям авиакомпании в том, что касается безопасности, экономичности и экологичности полетов. В подтверждение серьезности своих намерений UA уже перечислила фирме Boom аванс, не уточнив его сумму.   

Расход топлива — решающий фактор

Первый испытательный полет намечен на 2026 год, а предположительно с 2029 самолеты Overture начнут перевозить пассажиров United Airlines со скоростью, в 1,7 раза превышающей скорость звука. Это значительно медленнее, чем «Конкорд», который развивал скорость в 2,02 Маха. Но тем не менее на таком самолете можно будет долететь из Нью-Йорка во Франкфурт-на-Майне не за восемь часов, как сейчас, а за четыре.

Так мог бы выглядеть салон Overture

Правда, «Конкорд» вмещал 100 пассажиров, в Overture будет только от 50 до 60 посадочных мест. При этом выбросы СО2 в расчете на каждого пассажира окажутся в 3-5 раз больше, чем на ту же дистанцию на современном дозвуковом самолете, подсчитали в Международном совете чистого транспорта (International Council on Clean Transportation, ICCT), а расход топлива — в 5-7 раз.

Топливо — решающий фактор. Концерн Boom обязался сконструировать Overture так, чтобы этот самолет — первым в транспортной авиации — мог летать полностью на синтетическом экологически нейтральном горючем (Sustainable Aviation Fuel, SAF). Такого топлива, однако, пока производится очень мало, и стоит оно намного дороже авиационного керосина. И тем 15 самолетам Overture, которые заказала United Airlines, подсчитали в ICCT, понадобится к концу этого десятилетия вдвое больше SAF, чем его будут производить к тому времени во всех странах ЕС вместе взятых.

Многие, впрочем, сомневаются, что такие самолеты вообще когда-либо поднимутся в воздух. Так, аналитик консалтинговой компании Teal Group Ричард Абулафиа считает, что сообщение пресс-службы United Airlines о заказе самолетов у производителя Boom — это, скорее, рекламный трюк.  

«Либо провал, либо изменим мир»

Бернд Либхард (Bernd Liebhardt), эксперт по сверхзвуковым самолетам из Немецкого центра аэрокосмических исследований в Гамбурге (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR), видит в заявлении United Airlines попытку повысить доверие к старт-апу из Денвера.

Supersonic XB-1 должен стать первым сверхзвуковым самолетом, построенным частной фирмой

Но скоро станет ясно, способна ли фирма Boom оправдать ожидания: в конце этого или в начале будущего года должен состояться первый испытательный полет одноместного пробного XB-1 — первого в мире созданного частной фирмой сверхзвукового самолета. XB-1 служит основой концепции Overture.

Планы United Airlines удивили многих экспертов еще и потому, что совсем недавно другая американская фирма, потратив полтора десятка лет и примерно миллиард долларов, свернула свои многообещающие планы создания сверхзвуковых самолетов. Aerion Supersonic собиралась — в партнерстве с Boeing — построить для начала 12-местный сверхзвуковой бизнес-джет, а позднее начать выпускать и сверхскоростные пассажирские самолеты. Для начала конкретной работы, однако, требовались инвестиции в три миллиарда долларов, вкладывать которые никто не захотел.

Подобная участь может постигнуть и компанию Boom, считает Ричард Абулафиа: «Если уж у фирмы Aerion Supersonic с ее убедительной концепцией не получилось, то что говорить о других?» Сознает наличие риска и глава Boom Блейк Шолл: «Мы либо потерпим провал, либо изменим мир».

Смотрите также:

• Будущее пассажирских самолетов

  Расширяя границы

  Новый широкофюзеляжный Airbus A330neo оснащен улучшенными двигателями, сокращающими расход топлива на 14% и выбросы в атмосферу на 10%. Инновационная система светодиодного освещения позволяет окрасить салон самолета в любой цвет: в палитру входит 16 миллионов оттенков. Судно рассчитано на 252 или 310 пассажиров в зависимости от компоновки. A330neo должен начать перевозки уже в 2017 году.

• Будущее пассажирских самолетов

  Кристальная чистота

  Как заявили создатели Fresh Lavatory, эта уборная способна навести чистоту самостоятельно: после того, как пассажир покидает ее, ультрафиолетовые лампы дезинфицируют кабину, а вода автоматически омывает раковину. Воздушный туалет оснащен сенсорами, что позволяет не прикасаться к крану и другим кнопкам. Никаких микробов!

• Будущее пассажирских самолетов

  Обед на высоте

  По правилам безопасности воздушных авиаперевозок в эконом-классе можно пользоваться только пластиковыми столовыми приборами. Дизайнеров это не останавливает: все равно все должно быть красиво.

• Будущее пассажирских самолетов

  Как в кино

  Теперь в самолет не обязательно брать с собой ноутбук или планшет: в скором времени разработчики обещают внедрение новых систем развлечения на борту. Диагональ сенсорного экрана в спинке впереди стоящего кресла будет достигать 26 дюймов, а фильмы или сериалы можно будет смотреть на этом встроенном телевизоре с собственной USB-флешки.

• Будущее пассажирских самолетов

  На связи

  Установка Gogo позволяет наслаждаться в полете высокоскоростным интернетом до 100 мегабит в секунду. Безлимитный Wi-Fi, стриминговое телевидение и музыка в недалеком будущем появятся во многих самолетах.

• Будущее пассажирских самолетов

  Мясо или рыба?

  Вернемся к обеду. Все бортовое питание готовят еще на Земле, потом его охлаждают и разогревают уже в самолете. Неудивительно, что после этого пища не всегда приходится по вкусу пассажирам. Чтобы клиенты авиакомпаний были довольны едой, каждый год появляются новые технологии — например, метод приготовления в герметичном пакете sous-vide и первые индукционные плиты для самолетов.

• Будущее пассажирских самолетов

  Сон в капсуле

  Первые лежаки для сна на борту были разработаны в 2014 году для первого класса аэробуса А380 авиакомпании Quatar Airways. Сейчас дизайн изменился: это не просто кровать, а настоящая капсула, которая закрывается со всех сторон.

• Будущее пассажирских самолетов

  Больше пространства

  Расстояние между сидениями — вечная проблема для дизайнеров и разработчиков. С одной стороны, нужно вместить как можно больше кресел, с другой — обеспечить комфорт всем пассажирам. В таком салоне вы будете сидеть удобно — и для вас самих, и для пассажира впереди.

  Автор: Ксения Сафронова

каким путем пойдут новые поколения? – Наука – Коммерсантъ

Пассажирские сверхзвуковые самолеты могут вскоре вернуться в авиацию. Для этого они должны стать иными, чем ушедшее первое поколение. Каким же будет новое?

Сверхзвуковое движение в земной природе встречается редко. Это либо падение небесных тел всяких размеров, проходящих сверхзвуковой этап атмосферного пути. Либо вулканы со сверхзвуковыми течениями парогазовых смесей в извержениях и вулканические взрывы, бросающие породу со сверхзвуковой скоростью. Человеческий вид пришел к сверхзвуковому движению через баллистику, от пуль и снарядов, скорости которых достигли сверхзвуковых. Вероятно, это был XlX век. Сверхзвуковыми были и осколки боеприпасов, что давало их большое боевое действие уровня пулевого и больше. В конце XlX века появилась сверхзвуковая область науки, изучающая сверхзвуковое движение. А шведский инженер Густав Лаваль сделал сверхзвуковое сопло, дающее сверхзвуковую струю пара для лопаток паровой турбины. Так был получен стабильный сверхзвуковой поток.

В начале XX века немецкий физик Людвиг Прандтль создал методы расчета сверхзвуковых течений и явлений. В 1909-м по его расчетам построена первая сверхзвуковая аэродинамическая труба в Геттингене, дав сверхзвуковой поток для работ в лабораторных условиях. Прандтль придумал метод расчета сверхзвукового сопла, которым проектируют сверхзвуковые сопла с высокой газодинамической точностью. Это открыло дорогу к ракетным двигателям со сверхзвуковым истечением ради реактивной силы тяги. Сверхзвуковые сопла разогнали ракеты до сверхзвуковых скоростей — и человек перешел к сверхзвуковым летательным аппаратам. Так баллистика вернулась к сверхзвуковому движению — уже не для метания, а для управляемого полета. Баллистическая «Фау-2» стала первым управляемым сверхзвуковым аппаратом.

Вскоре к сверхзвуку пришла авиация. Скорость в авиации — главная величина. Первым горизонтальный пилотируемый сверхзвуковой полет выполнил американский летчик-испытатель Чак Йегер в 1947 году на ракетном самолете Bell Х-1. Быстро появились первые боевые сверхзвуковые самолеты — советский МиГ-19 и американский F-100 «Супер сейбр» (North American F-100 Super Sabre).

После широкого освоения сверхзвука боевой авиацией пришел черед сверхзвуковых пассажирских самолетов. Советский Ту-144 с первым пассажирским рейсом 1 ноября 1977 года сделал 55 пассажирских рейсов и был снят с эксплуатации. Чуть раньше, в 1976 году, начал пассажирские перевозки англо-французский «Конкорд» (Concorde), летавший до 2005 года. После его полетов пассажирская авиация взяла в сверхзвуке паузу до сегодняшнего дня.

Что такое сверхзвук

Скорость в аэродинамике берется относительно потока, которым становится для самолета воздух. Важно, насколько медленнее или быстрее звука летит самолет. Это покажет число Маха, или М, главное сверхзвуковое число. Оно меряет скорость полета в скоростях звука. И равно отношению скорости полета к скорости звука: М=V/a.

Любая скорость (полета или течения) имеет свое значение числа Маха. При скорости звука М=1. Значения меньше (М

Что такое скорость звука? Это скорость движения несильных уплотнений в толчее молекул газов воздуха — акустических колебаний. Быстрота движения уплотнений создается скоростью самих молекул. Мера их энергии движения и есть температура. Поэтому скорость звука зависит от температуры. И меняется в жару и мороз или с высотой. Чем жарче, тем выше скорость звука. Чем быстрее толчея молекул, тем быстрее они передадут свое уплотнение — звуковое колебание. Поэтому скорость звука всегда берут местную, текущую, в данных условиях. На уровне моря в стандартной атмосфере скорость звука — 340,29 м/с.

Зачем человеку лететь со сверхзвуковой скоростью? Для боевых или разведсамолетов ответ очевиден: управление машиной ради боевых или других прикладных дел ее сверхзвукового полета. Например, неуязвимость разведывательного SR-71 создавалась крейсерской скоростью, близкой к километру в секунду. Пассажиру нужно просто перемещение, лучше — быстрое. С ростом скорости растет и ее цена. Кто-то готов лететь дороже, но быстрее. «Конкорд» шел из Лондона в Нью-Йорк три часа, а дозвуковые самолеты летят шесть часов. Короткий полет комфортнее. Сверхзвук сократит полет в разы. Одновременно технологии сегодня решают все больше задач без тела человека и нужды физического перемещения.

Растет число людей, которые легко могут оплатить сверхзвуковой перелет. Состоятельные могли бы купить сверхзвуковой самолет для своих поездок, как яхты или обычные самолеты. Летать на сверхзвуке для кого-то просто круто, и это может быть фактором выбора. Тогда большой сверхзвуковой расход топлива и затратность полета могут оказаться второстепенными. Ограничивает сверхзвуковые полеты сегодня не экономика.

Особенности сверхзвукового полета

У сверхзвукового полета есть особенности, которые необходимо отразить в конструкции сверхзвуковой техники.

Сжатие. При сверхзвуковом полете главной особенностью воздуха становится его сжимаемость. Лобовые участки конструкции сжимают встречный воздух — носовой обтекатель, передние кромки крыла, киля, стабилизаторов. Сжатие возникает и на всех наклонных поверхностях, встречающих поток. Конструкцию обжимает поток с повышенным давлением. Это добавляет нагрузку и требует упрочнения нагруженных мест.

Нагрев. При многократном сжатии рост температуры ощутимый. Передние кромки и выступающие в поток части самолета при М=3 нагреваются до 330°С. С ростом скорости температура растет стремительно. Важно обеспечить работу лобовых элементов при таком нагреве. Например, сделав их из титана или специальных сталей. Нагревается и вся обшивка, обтекаемая сжатым и потому нагретым потоком. Нагреваются снаружи стекла кабины и иллюминаторов, повышая требования к прочности.

Изменение аэродинамической центровки. Сверхзвуковой самолет должен хорошо летать и на сверхзвуковом, и на дозвуковом режиме. Ведь взлет и посадка происходят с дозвуковой скоростью. Картина дозвукового обтекания самолета при переходе за скорость звука резко меняется. Устойчивость и управляемость самолета на сверхзвуке становятся другими. Это нужно учитывать в процессе управления и отражать в системе управления полетом.

Сопротивление полету и расход топлива на сверхзвуке резко возрастают, и чем выше скорость, тем больше сопротивление. Корпус самолета сжимает слои воздуха — работает наружным компрессором. Эта работа оплачивается скоростью, тормозя самолет. И ударная волна (о ней ниже) уносит энергию, рождая волновое сопротивление. Сверхзвук требует большого роста силы тяги, в полтора-два раза. Это форсаж с многократным расходом топлива.

Но не эти трудности продолжают сегодня паузу в пассажирской сверхзвуковой авиации. В конце концов, эти технические задачи решаются в боевой сверхзвуковой технике, нормально выполняющей сверхзвуковые полеты.

Прогулка в газодинамику

Как мы отмечали, главной сверхзвуковой особенностью является многократная сжимаемость воздуха. Сжатие происходит необычно, не постепенно, как в накачиваемой автошине. Воздух сжимается в сверхзвуковом течении чрезвычайно быстро, динамично, практически мгновенно — за одну стомиллионную долю секунды. Поэтому такое сжатие называется газодинамическим.

Оно происходит на очень тонкой — толщиной всего пару пробегов молекул — поверхности внутри потока. Поверхность сжатия располагается в потоке косо, под углом (тогда поток за ней остается сверхзвуковым) или перпендикулярно (поток за ней становится дозвуковым). Сразу за ней поток оказывается уплотненным — с возросшими плотностью, давлением и температурой — и с меньшей скоростью.

Эти изменения скорости, плотности, давления и температуры происходят скачкообразно, абсолютной ступенькой. Из-за резкого, скачкового уплотнения поверхность сжатия назвали скачком уплотнения. Налетающий сверхзвуковой поток ударяет по скачку всей мощью своего движения, словно молотом. Этот удар плющит и уплотняет воздух на скачке. Поэтому такое сжатие называется ударным. Сжатый воздух выдавливается за скачок уплотнения новыми сжимаемыми порциями набегающего потока. Его объем теперь сократился, и он движется медленнее. Замедление пропорционально сжатию в скачке.

Сверхзвуковые скачки уплотнения возникают на передних частях конструкции — кромках крыла, киля и стабилизаторов, воздухозаборников, на выступе кабины, вокруг носовой части.

На всем, что выступает в сверхзвуковой поток. Отдельные скачки от крыльев, киля и других элементов с удалением от самолета постепенно сливаются и образуют конус, расходящийся позади самолета. Конус протягивается очень далеко в пространство, уходя от самолета на многие километры вверх, вниз и в стороны, и называется конусом Маха, в честь австрийского физика, одного из основоположников газодинамики (то есть сверхзвуковых дел) Эрнста Маха. Чем быстрее летит самолет, тем более узкий и острый конус Маха. На гиперзвуковых скоростях — допустим, М=15 — скорость вытягивает конус в узкий рукав с малым углом расширения в 7,6 градуса. При скорости М=1 конус «распрямляется» в плоскую поверхность, перпендикулярную полету. При переходе на дозвук он исчезает.

На поверхностях самолета и близко к ним уплотненный воздух за скачком продолжает течь сжатым. Дальше от самолета скачок уплотнения протягивается в свободный воздух. В открытом пространстве атмосферы сжатый скачком воздух сразу начинает быстро расширяться.

Настолько быстро, что по инерции «проскакивает» атмосферные параметры и создает разрежение, которое быстро «схлопывается» атмосферным давлением. На графиках давления, плотности и температуры воздуха это выглядит острой вершиной сжатия (с передней вертикальной стенкой, собственно скачком уплотнения) и последующей впадиной разрежения. Перед нами типичные для волны горб и впадина, только со своими особенностями формы.

Это и вправду волна. Скачок уплотнения, область сжатия за ним, последующая область разрежения и возвращение к начальным параметрам воздуха все вместе образуют ударную волну. Волновой процесс теряет мало энергии и весьма устойчив и поэтому может проходить большие расстояния. Сейсмические волны проходят насквозь земной шар, сильные ударные волны в атмосфере способны многократно обогнуть Землю. Ударная волна от сверхзвукового самолета не так сильна, но и она легко проходит десяток и больше километров от самолета. В том числе и вниз, достигая земли и пробегая по земной поверхности.

Действие конуса Маха

Прохождение через человека конуса Маха от летящего на сверхзвуке самолета выглядит как мощный и резкий звуковой удар, похожий на сильный удар грома. Так бывает при высоте полета в несколько километров. Если самолет летит низко, то одним громовым ударом дело не ограничивается. Низкий проход на сверхзвуке может выбить стекла в домах, а людей оглушить.

Однажды шли крупные войсковые учения с имитацией ядерного удара. В то время эта задача была насущной и отрабатывалась масштабно. Для изображения удара командировали двух летчиков-истребителей ПВО. На своих сверхзвуковых Су-9 они должны были парой пройти на небольшой высоте над позициями войск в сверхзвуковом режиме. Их конус Маха должен был имитировать прохождение ударной волны ядерного взрыва. А черный дым от нескольких взорванных в «эпицентре взрыва» бочек с бензином — подняться атомным грибовидным облаком.

Летчики слетали посмотреть местность, рассчитали время и рубеж перехода на сверхзвук, длительность сверхзвукового участка, расход и запас топлива для форсажа на сверхзвуке, весь маршрут полета и другие детали. Для лучшей имитации выбрали скорость ненамного больше звука, 1300 км/ч, при которой конус Маха за самолетом раскрывается в почти плоскую, слабоконическую тарелку с самолетом в центре. Ее ударная волна падает на местность не сверху, а надвигается сбоку, сразу под самолетом, почти вертикальной стеной, как у реального наземного ядерного взрыва.

Взлетели, подошли к району, снизились до трехсот метров, ниже на сверхзвуке брать не стали из-за возможного проявления казахского мелкосопочника. Пройдя ориентиры рубежа, разожгли форсаж, перешли на сверхзвук и пошли над рельефом на скорости 1300 км/ч. Значение числа Маха полета с учетом холодной погоды было примерно М=1,15.

Эффект вышел отменным. После подъема в небо гриба бензиновой сажи по войскам прошла ударная волна. Наблюдатели в высоких званиях, смотревшие в бинокли на действия войск, непонятно каким образом тоже оказались в зоне согласованного маршрута пролета пары. Ударная волна оглушила наблюдателей и сбила с ног, повалив на землю. Папахи и фуражки дружной стайкой улетели в казахстанскую степь. Что вызвало крепкие начальственные слова в адрес летчиков и организаторов «ядерного удара». Но они лишь четко выполнили поставленную задачу. Автор хорошо знал одного из летчиков, рассказавшего детали этого полета.

Из-за ощутимого акустического действия конуса Маха полеты на сверхзвуковых режимах над населенными местностями ниже высоты 18 км запрещены. Шум сверхзвукового полета стал главным фактором запрета. Сверхзвуковые полеты боевых самолетов проводятся в специально отведенных зонах. На сверхзвуке летают много. Истребительный полк выполняет сотню сверхзвуковых полетов в месяц. Пилоты должны иметь навык таких полетов. Курсы боевой подготовки летчиков сверхзвуковой авиации включают тридцать-сорок и более упражнений — специально построенных полетов с конкретной задачей, выполняемых на сверхзвуке. Помимо этого каждый сверхзвуковой самолет после капитального ремонта облетывается летчиком-испытателем перед передачей в войска. Облет включает два полета на дозвуке и два на сверхзвуке.

Например, в США для сверхзвуковых полетов выделены так называемые сверхзвуковые коридоры. Самый большой из них — высотный сверхзвуковой коридор (High Altitude Supersonic Corridor, HASSC), расположенный в Южной Калифорнии. Он тянется от северо-запада Лос-Анджелеса до реки Колорадо возле Лас-Вегаса, штат Невада. Часть HASSC проходит через воздушно-космический комплекс специального назначения R-2508, объединяющий базу ВВС Эдвардс, центр военно-морской авиации Чайна-Лейк и армейский форт Ирвин. Поэтому в этом коридоре выполняют сверхзвуковые полеты разного назначения летчики ВВС, ВМФ и других частей вооруженных сил.

Есть и другие специальные сверхзвуковые коридоры, некоторые под управлением гражданских органов. Например, коридор на северо-востоке штата Нью-Йорк возле Саранак-Лейк (Saranac Lake), контролируемый федеральным управлением гражданской авиации (Federal Aviation Administration, FAA).

В конце прошлого года министерство транспорта штата Канзас в центральной части подписало соглашение с FAA о создании Канзасского сверхзвукового транспортного коридора (SSTC) для испытания самолетов, летающих со скоростью до М=3. Коридор длиной 770 морских миль (1426 км) будет двунаправленным и проходить от Гарден-Сити на восток почти до Питсбурга на высотах выше 39 000 футов, или 11 887 метров.

Бум сверхзвуковых пассажирских разработок

Последний пример приведен неслучайно. Тема гражданского сверхзвука снова стала актуальной. Фирмы-разработчики концентрируют усилия и на небольших форматах сверхзвуковых бизнес-джетов, и на более крупных пассажирских.

Среди заметных проектов — компания Boom Technology из Денвера, штат Колорадо. Семь лет она создает пассажирский Overture с рейсовыми полетами в 2030-х. Он будет брать 55 пассажиров и летать на 8000 км с крейсерской скоростью 2300 км/ч (М=2,2). Вскоре ожидаются полеты прототипа, технологического демонстратора — XB-1 Baby Boom, сборка которого уже идет.

Отдельного упоминания заслуживает и бизнес-джет AS2. Компания Aerion Corporation разрабатывает его с 2004 года, но сроки летных испытаний переносятся то на 2018-й, то на 2023 год. Тем не менее AS2 уже собрал неплохой портфель предварительных заказов. С разработкой самолета помогали крупнейшие концерны — Boeing и Airbus, General Electric и Lockheed Martin.

Сегодняшние требования к шуму стали намного жестче со времен полетов Ту-144 и «Конкорда». Создатели гражданской сверхзвуковой техники должны найти решения, за счет которых сверхзвуковой полет их детищ даст меньший сверхзвуковой удар на земле. Это актуальный ключ к гражданским сверхзвуковым полетам, и этот ключ ищут в разных направлениях, обычно детально не раскрывая точных данных или сути решений. Поиск этот непростой, ведь у любого решения есть обратная сторона медали, заставляющая размениваться чем-то другим, не менее насущным.

Часть решений лежит в аэродинамике конструкции. Можно сделать очень длинный и острый, реально игловидный нос — он создаст меньше волнового сопротивления на сверхзвуке, то есть меньше энергии передаст ударной волне. Аналогично все передние кромки (крыла, килей, воздухозаборников) можно сделать тонкими и бритвенно-острыми. Это тоже уменьшит волновое сопротивление и ослабит создаваемую ударную волну. Но у таких обводов не лучшие характеристики для дозвукового полета, на котором самолет будет лететь вблизи аэродромов взлета и посадки. Дозвуковые летные качества с «полной заточкой под сверхзвук» ухудшатся, но они тоже нужны хорошие, чтобы лететь на дозвуке эффективно и безопасно.

Есть компоновочные решения — например, убрать гондолы с двигателями с нижней стороны самолета. Их воздухозаборники и скосы корпусов встречают сверхзвуковой поток и создают свои ударные волны, уходящие вниз к земле. Если поместить гондолы двигателей сверху самолета, то волна от них пойдет вверх, в небо, не усиливая конус Маха в направлении земли. Но наверху это ухудшит работу воздухозаборников. Корпус и крыло на сверхзвуке всегда стоят под небольшим углом атаки к набегающему потоку, сжимая его своей наклонной нижней поверхностью. Нижний воздухозаборник собирает этот уплотненный низом самолета воздух, как совком, «проглатывая» больше килограммов воздуха в секунду. А на спине самолета или крыла воздухозаборник лишается этой сжатой добавки, снижая поток воздуха в двигатель.

Возможны и другие, неконструкционные решения. Можно попробовать ослабить ударную волну на ее пути к земле. Там она встретит различные неоднородности атмосферы, и некоторые из них устойчивые и протяженные. Например, тропопауза — граница между тропосферой и стратосферой на высоте 10–12 км. Она не условная (как линия Кальмана, граница космоса на высоте 100 км), а вполне физическая, хоть и не столь резкая, как скачок уплотнения. В зоне тропопаузы меняется знак температурного градиента, или, другими словами, происходит его инверсия; еще проще — температура с высотой здесь перестает снижаться, а выше начинает расти. Самый холодный слой воздуха — значит, местный слой повышенной плотности.

От физических границ в среде волны любят отражаться если не полностью, то частично. Сквозь границу проходит лишь часть энергии волны. Максимум отражения будет с определенным углом падения волны. Регулируя скорость сверхзвукового полета, можно получить угол падения конуса Маха на тропопаузу, с которым отражение вверх будет наибольшим. Это ослабит прошедшую к земле волну. Измеряя состояние тропопаузы под самолетом, система управления будет вычислять и задавать текущую скорость самолета с наибольшим ослаблением ударной волны, доходящей до земли. Обратной стороной будет невысокое число Маха полета — около 1,4. Так хотели пойти разработчики упомянутой Aerion, задавая своему бизнес-джету AS2 крейсерскую скорость лишь 1500 км/ч, снижая скоростной выигрыш полетного времени. Хотели, но не пошли.

Неясные перспективы пассажирских сверхзвуковых

В конце мая этого года стало известно о закрытии проекта сверхзвукового бизнес-джета AS2, а с ним и самой компании Aerion. Причиной названа нехватка финансирования. Это стало большой неожиданностью, ведь Aerion получила заказы на 11,2 млрд долларов. Но инвесторы не захотели вкладывать в проект сегодня. Почему? Причина в минусах этого проекта или вызывает вопросы само будущее пассажирской сверхзвуковой авиации, ее долгосрочная перспектива?

Пока не видно многочисленных полетов прототипов гражданских сверхзвуковиков. Доводка конструкций будет продолжаться несколько лет. Перспектива начала рейсовых полетов — через десятилетие-полтора. Создание новых сверхзвуковых самолетов с новыми чертами, удовлетворяющими новым требованиям,— отнюдь не ковровая дорожка, и когда по ней пройдут победители, сегодня непонятно.

Также неясны перспективы массовых полетов сверхзвуковой пассажирской авиации. К моменту, когда они станут возможны, могут появиться конкуренты с принципиальным, кратным скоростным преимуществом. Дело не только в разрабатываемых гиперзвуковых пассажирских самолетах — пока это лишь эскизные концепты. Но создание Илоном Маском его корабля Starship идет с беспрецедентной быстротой; в ближайшие годы должны начаться его коммерческие полеты. Всего лишь небольшое недовыведение Starship на околоземную орбиту сделает его готовым суборбитальным пассажирским средством, везущим сотню пассажиров. А декларируемая Маском массовость их производства крупномасштабными сериями, сотнями и тысячами штук, позволит создать суборбитальный пассажирский флот и в короткие сроки охватить Землю масштабным суборбитальным пассажирским сообщением.

Выигрыш времени по сравнению со сверхзвуком окажется многократным — 35–40 баллистических минут вместо трех сверхзвуковых часов. Если экономика суборбитальной баллистики станет сопоставима со сверхзвуковой, выбор пассажиров станет очевиден. Сверхзвуковая пассажирская авиация останется узким нишевым сегментом частных любителей сверхзвукового полета. Пассажирский сверхзвук может так и не занять в жизни и истории человека такое место, как пассажирская винтовая авиация в середине ХХ века или реактивная сегодня.

Никто не знает точно будущее. Привлекательность сверхзвуковых перелетов для сегодняшних пассажиров вызывает к жизни сверхзвуковые разработки. Какие-то из них, возможно, дойдут до регулярных рейсов. Быть может, спустя годы один из читателей этой статьи полетит сверхзвуковым пассажиром на отдых или по делам. Не вспоминая о трудных задачах, в которых создается сегодня новое поколение сверхзвуковой пассажирской авиации. Окажется ли оно многочисленным, покажет время.

Николай Цыгикало

Когда вернутся в небо сверхзвуковые пассажирские самолеты — Российская газета

Самолеты летают сегодня не быстрее 900 км/ч. А расчеты специалистов показывают: сверхзвуковой бизнес-джет может преодолевать за час 1900 км. И даже больше. Какие перспективы для делового мира! Однако просто поднять скорость в 2-2,5 раза еще полдела: новый сверхзвуковой пассажирский самолет должен быть тихим. Чтобы пролетел — не заметили. Задача суперамбициозная, над которой ломают головы авиаконструкторы всего мира. Но до нее ли в пандемию? Об этом говорим с генеральным директором ЦАГИ, член-корреспондентом РАН Кириллом Сыпало.

Кирилл Иванович, из-за пандемии коронавируса мировая авиация переживает настоящий коллапс. До сверхзвуковых ли самолетов сегодня?

Кирилл Сыпало: Да, авиакомпании несут огромные убытки. Но, как ни странно, именно пандемия акцентировала внимание на развитии авиации малой вместимости. Бизнес-авиация в сверхзвуковом исполнении очень интересна как раз с точки зрения экономической, социальной перспективы. Про большие самолеты мы пока не говорим. Там слишком много нерешенных проблем. Хотя всем очевидно: создание нового коммерчески эффективного сверхзвукового пассажирского самолета — самый большой вызов для современной мировой гражданской авиации.

А сверхзвуковой бизнес-джет — на сколько пассажиров?

Кирилл Сыпало: По разным оценкам, от четырех до 18. В зависимости от ряда решенных научно-технических проблем и существующих технологий.

После Ту-144 и «Конкорда» попытки создать небольшой пассажирский сверхзвуковик не оставляют в разных странах. Чем наш самолет будет отличаться от западных аналогов?

Кирилл Сыпало: К маю будущего года мы должны представить примерные облики таких летательных аппаратов. Это предусмотрено планом научно-исследовательской работы «Комплексный научно-технологический проект разработки научно-технического задела в обеспечение создания сверхзвукового гражданского самолета», к которой в текущем году приступил НИЦ «Институт им. Н.Е. Жуковского».

Бизнес-авиация в сверхзвуковом исполнении очень интересна с точки зрения экономической, социальной перспективы

В рамках заключенного с минпромторгом госконтракта формируется соответствующий набор критических технологий. Именно они будут отличать наш вариант самолета. Это уникальные воздухозаборники для двигателей, расположенных сверху на фюзеляже. Это уникальная аэродинамическая форма. Это уникальные сопловые аппараты реактивного двигателя в хвостовой части самолета. Все основные компоненты направлены на снижение уровня как шума, так и уровня звукового удара.

ИКАО до сих пор не приняла международные нормы уровня звукового удара. Хотя говорится об этом уже давно. Почему все затянулось?

Кирилл Сыпало: Это очень серьезный момент. Свой взгляд на развитие сверхзвуковой авиации есть у Европы. Свой взгляд у США, Австралии, Японии, которые летают над океаном. Свой взгляд у нашей страны с ее огромными пространствами. В силу разности территориально-экономических, социальных подходов и нет пока единой позиции у ИКАО как международной организации гражданской авиации.

Формирование норм является первоочередной задачей, в том числе и национальной. Чтобы утвердить приоритет наших исследований, технологий и разработок для данного класса техники. Сейчас превалирует подход: тот, кто успел полетать на демонстраторах или на опытных экземплярах, кто получил уровни шума и звукового удара, тот их и внес в нормы. Вот так выглядит картина.

А кто-то уже полетал на демонстраторах?

Кирилл Сыпало: Пока никто. Американцы со своими двумя проектами говорили о планах на конец 2020 — начало 2021 года. Но из-за пандемии сроки будут, конечно, смещены.

Говорят, с хорошим двигателем и ворота полетят. Какой мотор нужен для пассажирского сверхзвуковика?

Кирилл Сыпало: Пока в мире оптимальных и рациональных двигателей для сверхзвукового пассажирского самолета нет нигде. Ни в Европе, ни в Штатах, ни у нас. 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. Причем на всех этапах полета, начиная со взлета и заканчивая посадкой. В данном случае — не звукового удара, а именно шума. И это довольно противоречивое требование с точки зрения конструкции.

А наш новейший двигатель ПД-14 для дозвукового самолета не может быть здесь кандидатом?

Кирилл Сыпало: Не исключено. Это современнейший двигатель, который не уступает новейшим западным образцам. Создан исключительно российской школой конструкторов. Но для сверхзвуковой машины его надо будет дорабатывать.

Сейчас в рамках нашего Центра мирового уровня «Сверхзвук» поставлена задача — отработать фундаментальные принципы построения таких двигателей. Определить облик двигателя для демонстратора делового самолета, который был бы хотя бы приближен к идеальному компромиссу. Отработкой конструктивных решений занят ЦИАМ им. Баранова, НИЦ им. Жуковского совместно с предприятиями Объединенной двигателестроительной корпорации.

На какие инновационные материалы делают основную ставку ученые и конструкторы?

Кирилл Сыпало: Ставка даже не на материалы, а на синергию материалов, технологий и конструкций, которые обеспечат заданные качества. Прежде всего мы говорим о металлокомпозитных конструкциях. Это отдельная новелла в области авиационных материалов. Потому что надо одновременно научиться работать и со свойствами металлов, и со свойствами композитов, объединенных воедино, в том числе в нетрадиционных конструктивно-силовых схемах. Например, пробионического дизайна.

Форма носовой части самолета не предполагает остекление кабины пилотов. Картинка будет создаваться при помощи систем искусственного зрения

Форма нового сверхзвукового самолета предполагает достаточно вытянутый нос, который с учетом современных требований обеспечения прочности, жесткости конструкции тоже очень сложно сделать в традиционных решениях. Допустим, в том же металле. С другой стороны, на сверхзвуке конструкция начинает нагреваться. Происходит ее удлинение. Для алюминиевых конструкций при скорости свыше двух Махов оно может достигать 30 сантиметров. Это тоже необходимо учитывать. Поэтому проблема комплексная. Она связана с применением оптимальных материалов, оптимальных конструкций и таких же оптимальных технологий.

Как может выглядеть российский сверхзвуковой бизнес-джет? По мнению дизайнеров, и так тоже. Варианты прорабатываются разные.

Вы упомянули пробионические конструкции. Хотя бы в двух словах: что это такое?

Кирилл Сыпало: Традиционная конструктивная схема самолета имеет продольно-поперечный силовой набор. Остов самолета в виде балочных схем, на которые прикрепляется обшивка. Она обеспечивает прочность, жесткость, упругость конструкции, но при этом во многих случаях не оптимальна для веса. А вес для сверхзвукового самолета так же важен, как и для космического корабля. На 1 кг веса приходится 5-6 кг тяги! Вес — это самое важное.

Если посмотрим на скелет птицы, то увидим неравномерную структуру: она работает в разных местах под разными нагрузками. Там, где сильные нагрузки, скелет прочнее, где меньше — послабее. Этот принцип получил название бионический, или природоподобный. В самолетостроении такие конструкции раньше широко не применялись. Только небольшие элементы.

А что имеется в виду, когда говорят о стеклянном фюзеляже? Звучит как фантастика.

Кирилл Сыпало: Насчет стеклянного фюзеляжа — это действительно из области выдумок. Есть другое понятие «темная кабина». Скажем, форма носовой части не предполагает остекление кабины пилотов. Их почти невозможно там разместить. Но если даже это и сделать, то искажения в оптической системе будут настолько велики, что летчики все равно будут ориентироваться на приборы. То есть речь идет о том, чтобы заменить прямую визуализацию искусственной, синтезированной. Поэтому говорят о «темной кабине», где картинка перед пилотами будет создаваться при помощи систем искусственного зрения. Или дополненной реальности. Очень много вопросов, связанных именно с интеллектуализацией кабины пилотов. Сверхзвуковой самолет должен быть оснащен техническим оборудованием, которое может видеть лучше, чем человек. Информационное поле кабины — одна из важнейших критических технологий.

Искусственный интеллект может заменить пилота?

Кирилл Сыпало: Естественно, об этом речь пока не идет. Мы говорим об интеллектуальных системах помощи летчикам, автоматизации некоторых пилотажных функций. Наверное, в перспективе, при достижении требуемого уровня безопасности, пилот сможет осуществлять только функцию контролирующего оператора. Но это будет даже не завтра.

Говорили, что летные испытания российского демонстратора сверхзвукового пассажирского самолета начнутся уже в 2023 году.

Кирилл Сыпало: Мы рассчитывали на это. Но, к сожалению, подводит финансирование. Кстати, наш демонстратор будет тоже серьезно отличаться от того же американского X-59 QueSST. И формой, и уникальным соплом. Что мы уже отработали. Мы сразу проектируем под существующий самолет-донор. Это важно.

Итак, по всем прогнозам, сначала появится сверхзвуковой самолет на 12-18 человек. А что дальше? Как может развиваться сверхзвуковая пассажирская авиация?

Кирилл Сыпало: Вообще создать такой самолет не проблема. Летают сверхзвуковые истребители, бомбардировщики. Другое дело — создать серийный гражданский сверхзвуковой самолет, востребованный на рынке. Вот это очень серьезная научно-техническая задача. По числу пассажиров рассматриваются различные варианты. В принципе тот же Ту-144 и «Конкорд» показали возможность загрузки до 100 мест. Это вполне реально. Все будет зависеть от стоимости билетов. Такой самолет сможет брать на борт и до 150 пассажиров. Но это очень оптимистично.

Справка «РГ»

Научный центр мирового уровня «Сверхзвук» создан в форме консорциума, в состав которого вошли ЦАГИ, ЦИАМ, ГосНИИАС, ГкНИПАС, ЛИИ им. М.М. Громова, Институт прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, МАИ, Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН и другие.

Главная цель — формирование отечественной базы фундаментальных знаний, необходимых для развития ключевых технологий сверхзвукового гражданского самолета. Создание Научного центра мирового уровня осуществлено в рамках национального проекта «Наука».

Точка зрения

Кому по зубам крепкий орешек

Сверхзвуковая авиация второго поколения будет намного эффективней по экономике и аэродинамическому совершенству, убеждены Кирилл Сыпало (справа) и Сергей Чернышев (слева). Фото: НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»

— Пассажирская сверхзвуковая авиация — это перспектива на ближайшие десять-пятнадцать лет, — говорит заместитель генерального директора по координации международного сотрудничества и взаимодействию с международными организациями НИЦ «Институт им. Н.Е. Жуковского», научный руководитель ЦАГИ, академик РАН Сергей Чернышев. — За горизонтом 2030 года, чуть раньше или позже, перелеты быстрее скорости звука войдут в нашу жизнь. Сверхзвуковая авиация второго поколения будет намного эффективней по экономике и аэродинамическому совершенству. И, главное, будет обладать высокими экологическими качествами: низким шумом и звуковым ударом, низким уровнем вредных выбросов.

Пока речь идет о создании небольшого по размерам самолета, для которого проще решаются технологические проблемы. Это разумный старт на новом витке освоения мирного сверхзвука.

Российский проект в своей основе опирается на мощный отечественный научно-технологический задел, накопленный за последние 15-20 лет. Помогает нам и опыт создания первого в мире сверхзвукового лайнера Ту-144. Наша научная и конструкторская мысль развивается самостоятельно без оглядки на Запад, хотя мы держим в поле зрения своих конкурентов. И в конструктивном исполнении летательного аппарата, и в новых концептуальных подходах нам удается быть первыми. Примеры тому — наработки по техническому зрению, или искусственному интеллекту, который на борту возьмет на себя значительную часть функций управления самолетом.

Новый самолет будет оригинальной разработкой российского авиапрома, это будет наше слово. Жизнь показывает, что мы долго созреваем, но если уж сделаем, то удивим мир своей оригинальностью.

Сергей Леонидович, а договорились ли в ИКАО, как измерять звуковой удар: по скачку давления, по спектру звуковых частот или еще как-то?

Сергей Чернышев: Сегодня рассматривается и то, и другое. В эпоху Ту-144 и «Конкорда» звуковой удар измеряли по перепаду давления в ударной волне. Но этот показатель не является всеобъемлющим. Ведь человек воспринимает резкий скачок давления как отдаленный раскат грома, что больше характерно для импульсного шума со своей спектральной картиной. А это уже можно характеризовать как обычный авиационный шум — в децибеллах. Шумовой сигнал раскладывается на гармоники и по ним выводится значение громкости звукового удара в виде одного числа.

Однако единой методики, как считать громкость от пролетающего самолета, все-таки нет. Существует, как минимум, пять основных подходов или, как говорят специалисты, — метрик. Одни в большей степени учитывают низкочастотные гармоники, вызывающие вибрацию зданий и сооружений, другие — гармоники в слуховом диапазоне частот. Для всесторонней оценки уровня воздействия ударной волны на все живое сегодня приходится использовать комбинацию сразу нескольких показателей. Исследования в этой области еще продолжаются.

До какого минимума можно снизить звуковой удар?

Сергей Чернышев: Наши исследования показывают: скачок давления не должен быть больше 15 паскалей. Для сравнения: у Ту-144 и «Конкорда» уровень звукового удара был примерно в диапазоне 100-140 паскалей. А если использовать для оценки звукового удара громкость, то ее приемлемый уровень для населения в городах может составить около 65 децибелл. Такой уровень сравним с шумом большого города, и люди, живущие и работающие в городах, даже не заметят, что пролетел сверхзвуковой самолет. Приведенные мной значения — кандидаты на новые нормы звукового удара, которых сегодня пока нет. Американцы хотят быть первыми со сверхзвуковым самолетом, но и для них эти нормы являются крепким орешком.

Сила звукового удара зависит от многих факторов: от веса и формы самолета, высоты и скорости полета, от состояния атмосферы и рельефа местности. При полете могут образовываться области фокусировки ударных волн с местным усилением избыточного давления. Наша задача — снизить не только прямое воздействие звуковой волны, но и избежать фокусировки в зонах, прилегающих к трассе полета.

А в какой стадии находятся работы по гиперзвуку?

Сергей Чернышев: Гиперзвук — это огромный пласт работы всего научно-технологического комплекса России, включая и наш институт, в интересах обороны и гражданского общества. Мы рассматриваем варианты создания перспективного гиперзвукового пассажирского самолета, который будет использовать жидкий водород и летать на расстояния более 8 тысяч километров со скоростью более двух тысяч километров в час.

Перечень нерешенных здесь задач впечатляет своим разнообразием и степенью технологических вызовов. Отвечать на эти вызовы будут нынешнее и следующие поколения ученых, инженеров-конструкторов, технологов. Гиперзвуковой пассажирский самолет может появиться за горизонтом 2050 года. Тема интересная, но это уже совсем другая история.

Компания из ЮАР запустит сверхзвуковые пассажирские полеты в 2029 году

В ЮАР создадут компанию Leap Aerospace по разработке нового поколения сверхзвукового транспорта

Что происходит

• Южноафриканский миллиардер Привен Редди объявил о создании компании Leap Aerospace для разработки нового сверхзвукового самолета для пассажирских перевозок. Лайнер получил название EON-01, а на его борту можно разместить от 65 до 88 пассажиров.
• Скорость EON-01 намного превышает скорость звука, — кроме того, новый сверхзвуковой самолет будет передвигаться в два-три раза быстрее, чем современные авиалайнеры.
• Сообщается, что двигатель EON-01 будет работать на 100% экологически устойчивом авиационном топливе.
• В длину воздушное судно достигает 62 м, — оно сможет развивать 1,9 Маха (то есть, вдвое больше скорости звука), а также подниматься на высоту 18 км. Кроме того, по словам производителя, самолет будет в 100 раз тише, чем вертолет, за счет специальных пропеллеров для взлета и посадки.
• EON-01 будет оснащен механизмом безопасной посадки, который в случае полного отказа двигателя или неисправности, сможет благополучно «посадить» судно на земле или в океане.
• Leap Aerospace планирует начать пассажирские перевозки в конце 2029 года. Компания обещает, что длительность перелета из Нью-Йорка в Лондон составит менее трех часов, а из Йоханнесбурга в Пекин можно будет добраться примерно за 3,5 часа.

Что это значит

Разработка сверхзвуковых самолетов — далеко не новинка, ведь еще в XX веке в авиапарке Air France и British Airways были сверхзвуковые «Конкорды», а в советской авиации подобные воздушные судна были представлены Ту-144. Стоит отметить, что сверхзвуковые транспортные средства — дорогостоящая разработка, которая в историческом контексте не смогла окупить себя. В итоге, по экономическим соображениям в начале нового столетия они перестали летать. В настоящее время увидеть сверхзвуковой самолет можно только в качестве монумента или музейного экспоната, однако скоро это изменится.

Помимо Leap Aerospace, сверхзвуковые самолеты также разрабатывает американский стартап Boom Supersonic. Компания уже заключила контракт с United Airlines на покупку 15 сверхзвуковых самолетов Overture. Первый полет воздушного судна запланирован на 2026 год, а с 2029 года компания планирует начать перевозку пассажиров.

Сверхзвуковой самолет Overture

(Видео: Boom Supersonic)

Стоит отметить, что в контексте борьбы с глобальным потеплением, современные версии сверхзвуковых самолетов будут работать исключительно на «зеленом» топливе.

«Мы стремимся разработать самолет следующего поколения, который станет примером нулевых выбросов углерода и будет работать на 100% экологически чистом авиационном топливе», — сообщают в Leap Aerospace.

Первый сверхзвуковой пассажирский самолёт испытали 52 года назад

31 декабря 1968 года поднялся в воздух первый в мире пассажирский самолёт, способный развить сверхзвуковую скорость — советский авиалайнер Ту-144.

В СССР задумали создание сверхзвукового самолёта в начале 1960-х годов. Руководство страны поставило задачу построить машины, способные летать со скоростью 2300-2700 км/ч на расстояние до 4,5 тысячи километров. Работу поручили ОКБ Туполева, а проект возглавил сын основателя конструкторского бюро Алексей Туполев. 

В 1966 году был утверждён макет лайнера. Двигатель для него построили в ОКБ Н.Д. Кузнецова. А крылья изготовил Воронежский авиазавод. С этим были связаны сложности — изначально крылья планировали доставить из Воронежа в Жуковский по рекам, но к тому времени, как их собрались транспортировать, путь покрылся льдом. Тогда груз отправили на вертолёте Ми-4, хотя до этого считали, что перевозка крыла самолёта на вертолёте невозможна.  Подняться в воздух вертикально действительно не получилось, но испытатель КБ Миля Василий Колошенко решился на полёт с разбегом, и таким образом вышло подняться в воздух. По пути экипаж был вынужден совершить посадку из-за плохой погоды, но крыло всё же доставили в ОКБ Туполева.

Первый испытательный полёт прошёл в последний день 1968 года. Экипаж возглавил лётчик-испытатель ОКБ Туполева Эдуард Елян. Ту-144 находился в полёте 37 минут.

А звуковой порог опытный авиалайнер впервые преодолел 5 июня 1969 года. Правда, конструкторов не устроила дальность полёта, поэтому серийное производство наладили последующей модели Ту-144. Самолёты производили на Воронежском заводе номер 64. Первый серийный сверхзвуковой авиалайнер отправился в полёт в марте 1972 года.

В 1978 году произошла катастрофа Ту-144 под Егорьевском. Полёт был испытательный, без пассажиров. На борту начался пожар, лётчики-испытатели сумели посадить машину и эвакуироваться, но погибли два члена экипажа. С 1978 года коммерческую эксплуатацию самолётов прекратили.

Boom набирает обороты, а Aerion «влетел в трубу» / Хабр

Эпоха сверхзвуковых коммерческих полётов подошла к концу, когда

Concorde

совершил свой последний рейс 26-ноября 2003 года: G-BOAF (последний построенный самолёт) вылетел из Хитроу, пролетел над Бискайским заливом, совершил проход над Бристолем и приземлился в аэропорту Филтон.

«Конкорд» был неплохо отработан технологически, получил приемлемую систему базирования, прижился на трансатлантических трассах, однако, как говорится, «рыночек порешал». В итоге он сдался дешёвым и массовым дозвуковым трудягам, оставшись эксклюзивной роскошью, которую при случае за большие деньги можно арендовать под специальный чартер (который тоже не позволял окупаться).

А коммерческая карьера советского сверхзвукового лайнера Ту-144 была недолгой. 01-июня 1978 года, всего через семь месяцев после начала коммерческой эксплуатации, «Аэрофлот» прекратил сверхзвуковые пассажирские рейсы. Непосредственным поводом для прекращения пассажирских полётов послужила катастрофа опытного экземпляра Ту-144Д, произошедшая 23-мая 1978 года в Воскресенском районе Московской области (погибли два члена экипажа). Более основательной причиной отказа от пассажирской эксплуатации называется нерентабельность.

Но очарование сверхбыстрых авиаперелётов так и не исчезло. Самолёты сегодня летают со скоростью не больше 900 км/ч. А расчеты специалистов показывают: сверхзвуковой бизнес-джет может преодолевать за час 1900 км. И даже больше.

Однако просто поднять скорость в 2-2,5 раза это половина проблемы: новый сверхзвуковой пассажирский самолёт должен быть тихим. Задача довольно амбициозная, над которой ломают головы авиаконструкторы всего мира. Первые и пока единственные в мире пассажирские сверхзвуковые самолёты XXI века разрабатываются в США. 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.

Настоящий бум

03-июня

United Airlines

заявила, что заказывает 15 самолётов, которые могут летать со скоростью, превышающей скорость звука в воздухе (полёт с

числом Маха

M = 1,2—5), у денверского стартапа

Boom Supersonic

. 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.

«Пора изменить взгляд на сверхзвуковую авиацию как на что-то связанное с повышенным экологическим загрязнением, — заявил основатель и генеральный директор Boom Technology Блейк Шолль. – Новые композитные материалы, компьютерное моделирование, использование, помимо авиакеросина, альтернативных видов топлива, а главное – изменение самой концепции полёта, который станет намного менее продолжительным по времени, позволят говорить о сверхзвуковой авиации как об экологически чистом виде транспорта».

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. Цена самолёта от стартапа — около $200 млн (для сравнения: на август 2020 года Boeing 737-700 стоил $89,1 млн, а модель 787-8 Dreamliner — уже $248,3 млн). 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.

«Конкорды» и Ту-144 издавали мучительный свист, но тогда это не противоречило международным нормам. 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.

Исследование, проведённое в 1964 году

Федеральным управлением гражданской авиации США (FAA)

в штате Оклахома, показало, что большинство опрошенных жителей готово мириться с уровнем шума от таких полётов, но 27% респондентов не были готовы слышать такие звуки постоянно. К концу эксперимента в адрес FAA поступило около 10 тысяч жалоб на повреждение зданий. Более того, жители подали коллективный иск против Правительства США, который оно проиграло. Из-за этого и других факторов США отменили программу сверхзвукового транспорта. В 1973 году FAA запретило гражданские сверхзвуковые полёты над территорией страны. Для Concorde и Ту-144 сделали исключение, но лишь для полётов с пунктом назначения на восточном побережье США (со стороны Нью-Йорка), чтобы минимизировать шум над населёнными пунктами.

Звуковой удар рассматривается как импульсный шум, громкость которого можно измерить в децибелах. В крупном городе типа Москвы, Токио, Парижа фоновый шум днём соответствует уровню 65–67 дБ. Логично предположить, что этот порог и есть допустимый уровень шума, ведь пролетающий самолёт никто просто не заметит. Шум захлопывающейся двери автомобиля тоже импульсный и примерно соответствует 60–65 дБ. Многие эксперты считают, что днём звуковой удар с эквивалентной громкостью 65 дБ приемлем. Безусловно, ночью требования должны быть жёстче.

Но даже если самолёт с такими характеристиками удастся создать, этого может быть недостаточно. Технические данные показывают, что при разгоне уровень звукового удара окажется сопоставим с тем, что был у «Конкорда» на крейсерской скорости. Такой уровень шума привел к запрету полётов на сверхзвуковых скоростях над населённой местностью. И даже уменьшенный звуковой удар в крейсерском полёте может доставлять людям неудобства.

«Конкордам» над сушей приходилось сбрасывать скорость. Но сделать самолёт, который эффективен и на дозвуке, и на сверхзвуке, просто невозможно с точки зрения физики. На дозвуке для хорошей аэродинамики требуется длинное крыло, но с таким крылом самолёт невозможно разогнать до сверхзвуковой скорости — возникнет огромное сопротивление, и самолёт словно упрется в «стену». Для преодоления звукового барьера нужно короткое крыло с большим углом стреловидности, но на дозвуке такой самолёт неэффективен из-за высокого расхода топлива. СЗС второго поколения должен быть оптимально настроен для длительного, протяженного крейсерского полёта со сверхзвуковой скоростью, и чтобы такие самолёты получили путевку в жизнь, необходимо принять нормы по низкому звуковому удару.

Наряду с Boom Supersonic над созданием гражданского сверхзвукового самолёта работает еще одна американская компания — Aerion Supersonic. И вторая новость связана с ней.

Aerion прилетел, не взлетая

Компания

Aerion

разрабатывала бизнес-джеты AS2 с 2014 года, а его первый полёт был запланирован на 2024 год. Первый заказ на самолёты Aerion получила в 2015 году: от

Flexjet

на 20 самолётов общей стоимостью $2,4 млрд. Каждый самолёт компания оценивала в $120 млн. В общей сложности разработчик успел собрать заказы на сумму $11,2 млрд.

Генеральный директор Aerion Том Вайс заявил на конференции UBS в январе 2020 года, что, по его ожиданиям, разработка AS2 обойдется компании примерно в $4 млрд, причем к тому моменту компания потратила уже $1 млрд на разработку двигателя. Инвесторами компании выступали среди прочих Boeing,

General Electric

и

Berkshire Hathaway

.

12-местный самолёт Aerion AS2 был рассчитан летать со скоростью 1,6 Маха с минимальной дальностью полёта 8800 км. Ожидалось, что разработка будет стоить 4 миллиарда долларов для 300 самолётов за 10 лет стоимостью по 120 миллионов долларов каждый.

В мае 2014 года Aerion заключила партнерское соглашение с Airbus, инвестировала более 100 миллионов долларов в технологическое развитие и начала модернизировать свой предыдущий Aerion SBJ с большей кабиной, большей дальностью полёта и тремя двигателями. Модернизация была направлена ​​на запуск прототипа в конце 2018 — начале 2019 года и сертификацию самого самолёта в 2021 году. Aerion намеревалась профинансировать 3 миллиарда долларов на разработку, снизив риски для партнеров по отрасли.

В декабре 2017 года Aerion и Lockheed Martin объявили, что планируют совместную разработку без Airbus. Первый полёт был запланирован на 2023 год для трансатлантического перелёта из Нью-Йорка в Лондон в ноябре месяце, к 20-летию последнего рейса Конкорда. Сертификация была нацелена на конец 2025 года и ввод в эксплуатацию в начале 2026 года. Производство планировалось увеличить с 12 в 2026 году до 23 в 2027 году и стабилизировать на уровне 36 в год с 2028 года, хотя эта цифра могла увеличиться до четырех в месяц.

Партнерский контракт с Lockheed Martin истек 1 февраля 2019 года. 5 февраля Boeing объявил о своих инвестициях в Aerion, предоставляя ресурсы для проектирования, производства и лётных испытаний, чтобы обеспечить AS2 на пути к первому полёту в 2023 году.

Затем Aerion объявила, что построит Aerion Park, исследовательский, проектный и производственный кампус во Флориде, используя аэрокосмический опыт Космического побережья Флориды. AS2 должен будет производиться на новом предприятии, начиная с 2023 года, с целью построить пять испытательных самолётов AS2 с 2023 по 2025 год. Объект должен был включать завод стоимостью 300 миллионов долларов, кампус площадью 110,6 акров (44,8 га) и производственные предприятия, способные производить 48 самолётов AS2 в год. Aerion Park также должен был сосредоточиться на «зеленых» технологиях, таких как солнечная энергия и 100% рециркуляция воды, чтобы снизить воздействие на окружающую среду.

В апреле 2020 года Aerion представила обновленную конструкцию реактивного самолёта.

Общие характеристики AS2

Экипаж: 2
Вместимость: 8–11 пассажиров
Длина: 44,2 м
Размах крыльев: 24 м
Высота: 8,8 м
Площадь крыла: 140,4 м2
Максимальный взлётный вес: 68 тонн
Запас топлива: 26,8 тонн
Интерьер: 9,1 × 1,95 × 2,16 м
Силовая установка: 3 турвентиляторных двигателя по 80 кН каждая

В июне 2020 года Boeing и Spirit AeroSystems распустили свои инженерные группы AS2 из-за воздействия пандемии COVID-19 на авиацию, и Aerion пришлось перенести дату первого полёта с 2024 на 2025 год.

Пример испытаний на аэродинамической трубе

В сентябре 2020 года Aerion начала испытания аэродинамической трубы в Онере. Испытания в аэродинамической трубе достигли скорости 3 Маха, что обеспечило оценку характеристик на высоких скоростях, нагрузки, измерения устойчивости и контроль околозвуковых и сверхзвуковых скоростей для завершения предварительного анализа проекта. Использование ИИ и цифровое моделирование должны были сократить время разработки AS2 и устранить необходимость в демонстрационном самолёте. В то время как Aerion инвестировала более 500 миллионов долларов, стоимость общей разработки выросла до 5 миллиардов долларов, что на 25% больше, чем прогнозировалось на 2018 год.

В ноябре 2015 года компания Flexjet заявила, что они заказали 20 самолётов Aerion AS2 стоимостью 2,4 миллиарда долларов, поставки которых должны были начаться в 2023 году. В марте 2021 года другая компания NetJets тоже объявила о приобретении прав на покупку 20 AS2, в результате чего объем невыполненных заказов Aerion превысил 10 миллиардов долларов.

Разработка остановилась, когда Aerion прекратила свою деятельность в мае 2021 года.

Что взлетая, оставляет земле лишь тень…

Только когда сверхзвуковые самолёты второго поколения будут построены и начнут летать, станет понятно, на что они способны и нужны ли они. Когда проектировали Ту-144, тоже мечтали о Дальнем Востоке, но коммерческий рейс до Хабаровска так и не появился.

Дозаправки, пересадки, волокита в аэропорту — регистрация на рейс, оформление багажа, рамки с металлоискателями, таможенный контроль — и дорога до аэропорта отнимают уйму времени. Сверхзвуковые самолёты не исправят эти утомительные процедуры, поэтому люди не станут путешествовать вдвое быстрее.
Впрочем, время в пути на дальних направлениях все-таки сократится. Но в наши дни цена этого достижения многим покажется чересчур высокой.

Ну что же, дубль два, господа! Возвращение сверхзвуковых самолётов, судя по всему, неизбежно, и возможно путешествия все-таки снова изменятся на наших глазах.

---

На правах рекламы

VDSina

предлагает

VDS с посуточной оплатой

. Возможно установить любую операционную систему, в том числе из своего образа. Каждый сервер подключён к интернет-каналу в 500 Мегабит и бесплатно защищён от DDoS-атак!

Присоединяйтесь к нашему чату в Telegram.

Сверхзвуковой пассажирский самолет ту 244. Сверхзвуковые пассажирские самолеты

Сверхзвуковая авиация в Советском Союзе имела огромный потенциал. Легендарный лайнер Ту-144 стал первым пассажирским сверхзвуковым самолетом в мире. И вот спустя десятилетия Россия может вновь вернуть в воздух перспективную технологию воздушных пассажироперевозок. Это событие доказывается возобновлением деятельности над Ту-244 — революционным проектом 1970-х годов, который так и не был реализован в свое время.

Работы по созданию сверхзвукового авиалайнера второго поколения начались в далеком 1971 году в конструкторском бюро имени Туполева. Взяв за основу опыт разработки Ту-144, уже в следующем десятилетии планировалось выпустить на линию Аэрофлота принципиально новый сверхзвуковой самолет Ту-244.

К проекту подошли со всей серьезностью. В расчет входили не только конструктивные особенности, но и конкурентоспособность самолета в экономическом плане, экологическая безопасность и уровень комфорта пассажиров. Если учесть значительно превышающую скорость полета по сравнению с дозвуковыми лайнерами, можно было построить намного меньше Ту-244, но коммерческая эффективность была бы большей.

В свою очередь повышенный шум, больший выброс вредных веществ и урон для озонового слоя Земли был существенно выше, чем у обычных реактивных самолетов. Все эти факторы несли негативный окрас для будущего проекта. Впрочем, в те года экологической безопасности уделяли намного меньше внимания, чем сейчас. Разрабатывался Ту-244 как минимум в двух вариантах: гигантская 360-тонная машина с пассажировместимостью более 300 человек и менее габаритный самолет весом около 275 тонн. Технологии обоих прототипов во многом зависели от новых инновационных двигателей, которые в 1970-х годах находились на ранней стадии производства.

Первым утвержденным экземпляром стала модель СПС-1, разработанная в 1973 году. На лайнере установили четыре двигателя общей тягой 37,5 кгс. При достижении крейсерской скорости в 2400 км/ч самолет мог преодолевать расстояние в 8000 километров на высоте до 20 тысяч километров. Параллельно рассматривался прототип СПС-2 на котором применили двигатели на жидком водороде.

Разработкой СПС-2 руководил лично Андрей Туполев. Важным отличием Ту-244 от своего предшественника Ту-144 стало отсутствие отклоняемого вниз носа и минимальное остекление кабины пилотов. В конечном счете, в 1985 году «туполевцы» остановились на 275-тонном прототипе с взлетной массой двигателя 24 тысяч кгс. По данным сайт, использование двигателей изменяемого цикла позволило в полной мере реализовать работу силового агрегата в разных режимах полета.

Казалось бы, выход перспективного лайнера был уже не за горами, но приближающая перестройка свела на нет все грандиозные планы. Полная техническая информация о будущем проекте стала доступна для общественности в 1993 году на Парижском авиасалоне. И все… Более чем двадцать лет о Ту-244 не было слышно никаких новостей, и только в 2014 году в Сети стала появляться информация о возможном возрождении проекта.

29 января 2019 года работы над созданием отечественного сверхзвукового лайнера второго поколения были официально возобновлены. В настоящее время Ту-244 находится на стадии разработки, которую планируется завершить через несколько лет. По заявлениям источников уже в 2025 году первый опытный образец поднимется в небо. Конечно, внешний вид нового Ту-244 будет несколько отличаться от советских разработок тридцатилетней давности, но в техническом плане лайнер практически не потерпит изменений.

Интересуетесь авиатехникой? Тогда прочитайте о .

Когда человечеству стало доступно небо, он стремился не только к высоте, но еще и к скорости, нужны были надежные, вместительные, качественные и скоростные летательные судна. Передовое изобретение человечества XX века стала разработка СПС. Об одном таком мы и поговорим ниже.

Самолет Ту-244 — советский сверхзвуковой гражданский самолет спроектированный для дальних перелетов, конструкторским бюро Туполева. Возможно, в скором времени российское авиапространство сможет нас порадовать тем, что вернет в пользование сверхзвуковые гражданские самолеты, ибо работы по нему ведутся по настоящее время.

Сверхзвуковой лайнер будет иметь четыре турбореактивных двигателя, подниматься на высоту в два десятка километров, что существенно разгрузит забытые временные рамки существующих рейсов. Понадобится длинная ВПП, но уже многие аэропорты отвечают этим требованиям.

Прорыв в авиации и переход с винтовых на реактивные самолеты возник во время Великой Отечественной войны. Проекты реактивных самолетов давали представление о развитии огромных скоростей, по сравнению с существующей авиацией.

Эти самолеты в дальнейшем нашли применение, как в военной индустрии, так и в пассажирской. Далее вопрос стоял лишь в увеличении скорости и преодолении звукового барьера. С первой задачей проблем не было, а вот как преодолеть законы аэродинамики на гигантских скоростях — это было сложнее. В 1947 г. Соединенные Штаты справились с этой задачей, и к середине XX века военная авиация стала переходить на сверхзвуковые самолеты.

По приказу Совета Министров Советского Союза, летом 1963г, была поставлена задача создать СПС, способный перемещаться на крейсерской скорости до 2,7 тысяч километров в час, с сотней пассажиров на борту. Через 3 года Ту-144 впервые увидел небо, опередив на пару месяцев своего конкурента, француза «Конкорда». Но советский лайнер не оправдал ожидания, т.к. требовал сверх затрат. В дело пошло проектирование Ту-244, самолета нового поколения.

Работы по этому лайнеру начались в 1971, изначально руководились непосредственно Туполевым и длились двадцать пять лет. За основу были взяты американские СПС, британско-французский «Конкорд» и наш Ту-144, которые, кстати сказать, вышли из эксплуатации в далеком 2003 г. Отчасти пригодился опыт создания Ту-160. Но вернемся к 1971 году. Через пару лет ОКБ показал проект Ту-244 (СПС-2) с несколькими вариациями, которые различались по характеристикам, конструкции, двигателями и аэродинамикой.

Задач перед СПС-2 стояло много. Необходим был конкурентноспособный пассажирский самолет, экономически выгодный, экологически подходящий, хотя на это не сильно обращали внимание в 60 гг., и при этом важен был пассажирский комфорт. Рассчитывалось, что из-за их скорости и частой эксплуатации, уменьшится авиапарк, и будут затраты только на топливо и техническое обслуживание. Авиатопливо, конечно, расходовалось бы больше, но из-за сокращения авиапарка, благодаря таким лайнерам, в целом бы получалось экономичнее.

Сравнив СПС-1 и СПС-2 — это колоссальная разница и в размерах, и в весовой категории, и в экономичности установок, аэродинамика вообще как «небо и земля». В самом конце 1976 г. было принято решение об уменьшении размеров самолета до 257 тонн, и только потом уже разрабатывать более крупные модели. В 1985 году конструкторское бюро предложило делать Ту-244 с 4-е двигателями изменяемого цикла, которые бы позволили летать на разных режимах, что особенно актуально в густо населенных зонах.

Также был предложен проект с двигателями на жидком водороде.

В девяностых разразился кризис, который стал болезненной язвой для всех научных исследований и разработок. Официального сообщения о приостановке работ по созданию СПС-2 не было, но все говорило о замороженном состоянии этого проекта. До тех пор, пока к работе не подключились Соединенные Штаты. После длительных переговоров, чтобы продолжить исследования, было переоборудовано два лайнера на базе Ту-144Д в 1993 г. Из них были созданы две летающие лаборатории, которые появились в сотрудничестве с американцами, и ими же и финансировались. Работы по проекту СПС-2 продолжились.

Полная информация о СПС-2 была представлена на всеобщее обозрение в Ле Бурже в 1993 г., где было заявлено, что к 2025 году этот авиалайнер будет курсировать в воздушном пространстве. Их планировалось создать 100 штук.

Вообще, к разработке реактивных самолетов второго поколения в начале 90-х подключились ведущие страны мира (Япония, Италия, Великобритания, Франция, Соединенные Штаты, Германия), такие авиалайнеры нужны всем, а задача стояла рационализировать факторы по экологии и экономики авиалайнеров.

Этот «союз стран» назвали «Группа Восьми», куда вошли такие компании как «Бритиш Аэроспейс», «Аления», Объединение Японский авиационных корпораций, «Боинг», DASA («Дойче Аэроспейс Эрбас»), «Мак Доннел-Дуглас», собственно, АНТК имени Туполева и «Аэроспасьяль».

С АНТК Туполева плотно работали научно-отраслевые центры. Благодаря им, «плюс» наработки разных стран для СПС, позволило вести разработку СПС-2 «семимильными шагами».

Сейчас же пути лайнеростроения у разных стран начали расходиться. НАТО не нужна сверхзвуковая авиация, они больше заинтересованы в авиационно-океанском флоте. Обычные истребители же справятся с доставкой ракет и бомб с военных баз, которых везде уже очень много. Ну и некоторым странная невыгодна себестоимость таких пассажирских перевозок.

Но вернемся к нашим разработкам. Сейчас главный конструктор Ту-244 А.Л. Пухов, а за технические работы отвечает М. И. Казаков. Это огромное судно в 88 метров длинной, отвечает всем современным техническим требованиям, не смотря на то, что разработан почти полвека назад. Предположительная скорость — больше 2 тыс. км\ч, но уже работают над тем, чтобы увеличить этот показатель до 2,5 тыс. км\ч. В высоту оно 15 метров, а разместить в себе сможет три сотни человек.

На данный момент инженеры стараются решить две ключевые задачи. Первая — увеличить дальность полета, пока по техническим характеристикам он рассчитан на 9200 км. Вторая — как сделать так, чтобы он не «ел» так много топлива, потому как именно по этой причине весь мир не использует реактивные авиалайнеры.

С первой задачей справится легко, что касается второй, есть ряд сложностей, но наука не стоит на месте, поэтому однажды эти лайнеры все равно взлетят в высь.

Плюсы сверхзвуковых пассажирских лайнеров:

• быстрое перемещение между городами и государствами, минимум, раза в три быстрее;
• уменьшение стоимости билетов, за счет перевозки большого потока пассажиров за раз;
• легче, быстрее и проще тех. обслуживание одного большого судна, чем двух маленьких.

Отличия от Ту-144

И так, сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-244:

• минимум стекла в кабине;
• лучшие аэродинамические характеристики;
• огромная скорость;
• нет отклоняемого носа;
• экономия силовых установок при увеличении размеров, что позволит перевозить большее количество пассажиров.

Эксплуатация Ту-244

Предполагалось, что в 2025 году самолеты начнут использоваться, но в программе авиационной промышленности нет никакого упоминания об этом. Тем не менее, если он появится, то выглядеть визуально будет несколько иначе, чем при разработке в Советском Союзе, зато характеристики останутся практически такими, как и были задуманы.

СПС-2 не проходит по экологическим требованиям (шум, звуковой удар, вредные вещества и выбросы в атмосферу), которые ждут от самолета такого класса, это экономически невозможно. В современном мире вся идея Ту-244 была вложена в небольшой СПС-2 — Ту-444, работа над которым сейчас тоже уже не идет. Но он по сравнению с Ту-244 дешевле и экологичнее.

Фото

Конструкция

Трапецевидное крыло имело сложную деформацию снаружи и переменный профиль по длине. Управление и балансировка лежит на элеронах, по тангажу и крену, у кромки расположены механизированные носки, которые имеют свойство отклоняться. Крыло состоит из консоли, передней и средней частей. Там, где самая большая нагрузка на колесо, используется титан. Крыло имеет вертикальное оперение, а направление непосредственно связано с двухсекционным рулем.

Фюзеляж имеет три части, это хвостовой отсек, носовой, а также гермокабина. По диаметру фюзеляж может быть разный из-за различных компоновок, и это сказывается на количестве перевозимых пассажиров. Все логично, больше самолет — больше пассажиров, и больше места для багажного отсека.

Четверо пилотов с креслами, оснащенными системой катапультирования. Борт автоматизирован и имеет центральное программное управление.

Из-за того, что самолет лишился отклоняемого носа и фонаря, проблему видимости при полете решили остеклением кабины. А видимость при посадке и взлете в различных погодных условиях и времени суток, осуществляется при помощи системы оптико-электронного обзора.

Шасси частично убирается в крыло, а частично в фюзеляж, будут добавлены основные опоры для ВПП, для высоких нагрузок.

Технические характеристики

• Экипаж: три пилота.
• Вместимость: до трех сотен человек.
• Крейсерская скорость: 2175 км\ч.
• Силовые установки: 4 двигателя с турбинными вентиляторами.
• Дальность перелета: 9,5 тыс. километров.
• Грузоподъемность: 300 тонн.
• Длина / высота – 88 м/15 м.
• Площадь рабочей поверхности – 965 м 2
• Размах крыла – 45 м.

Вконтакте

В самое ближайшее время, Россия вновь может вернуть в небо сверхзвуковые пассажирские авиалайнеры, и отличным подспорьем тому является продолжение работ по окончательному созданию разработанного ещё в советское время реактивного сверхзвукового самолёта Ту-244.

Согласно самым скромным официальным заявлениям, самолёт Ту-244 вероятней всего будет введён в эксплуатацию в 2025 году, то есть, буквально через 10 лет. Конечно, как ожидается, его внешний вид будет несколько отличаться от разработок советских авиастроителей, но в целом, воздушная машина останется таковой, как и было задумано.

Реактивный сверхзвуковой самолёт Ту-244 будет обладать 4 турбореактивными двигателями, позволяющими поднимать авиалайнер на высоту до 20 тысяч метров, что позволит существенно разгрузить используемые в данный момент направления. Однако, вместе с этим появляется необходимость в наличии длинной взлётно-посадочной полосы, но эта задача является вполне осуществимой, и относительно недорогой, тем более, что ряд аэропортов уже может принимать такие авиасудна.

Технические характеристики сверхзвукового авиалайнера также являются весьма современными, хотя работы проводились ещё в далёком 1971 году. Предположительная скорость самолёта должна достигать 2175 км/ч, однако не исключается возможность того, что она будет увеличена до 2500 км/ч. Предположительное число пассажиров, которое может быть размещено на борту авиалайнера составляет около 300 человек, что в принципе, соответствует современным тенденциям гражданской авиации. Реактивный сверхзвуковой самолёт Ту-244 будет иметь огромные размеры – длина его будет составлять порядка 88 метров, размах крыльев – 45 метров, а высота около 15 метров. Тем не менее, на текущий момент инженерами-авиастроителями решаются две весьма важные задачи, которые действительно сделают самолёт по-настоящему современным:

Увеличение дальности полёта, так как советские инженеры посчитали, что перелёт в 9200 километров будет оптимальным, но на деле же, это очень мало;

Снижение топливопотребления самолёта, так как напомним, именно ввиду этой причины, весь мир отказался от использования реактивных авиалайнеров.

Если первая проблема решается относительно легко, то вот вторая может иметь ряд трудностей. Тем не менее, работы по реализации данного проекта ведутся, и вполне возможно, что в самое ближайшее время, мы сможем увидеть сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту-244 в небе.

Преимущества от использования реактивных сверхзвуковых авиалайнеров являются неоспоримыми:

Перелёты между регионами, государствами и материками станут максимально быстрыми и комфортными, так как пассажиры смогут долететь до точки своего назначения в три и более раз быстрее;

В виду большой вместимости самолёта, появится возможность несколько снизить стоимость самих авиаперелётов;

Увеличится простота обслуживания самолёта, так как один большой самолёт будет обслужить гораздо быстрее, чем два маленьких авиалайнера.

Модель Ту-244

Сверхзвуковой пассажирский самолет второго поколения (СПС-2), проект

Начало работ над сверхзвуковым самолетом второго поколения СПС-2 в ОКБ можно отнести приблизительно к 1971-1973 году. Основываясь на опыте разработки Ту-144, «Конкорда», а также проектов американских СПС, ОКБ в 1973 году подготовило аванпроект СПС-2, получившего обозначение Ту-244. При проработках проекта во главу угла ставилась задача получения конкурентноспособного по отношению к находившимся в эксплуатации и в разработке магистральным дозвуковым пассажирским самолетам. Конкурентноспособность такого самолета (по сравнению с обычным дозвуковым лайнером) должна была обеспечиваться экономической эффективностью, экологической приемлемостью и удобствами для пассажиров.

При этом экономическая эффективность (меньшие удельные затраты) обуславливалась большей производительностью СПС-2, чем у дозвуковых машин (за счет скорости), что должно было обеспечить перевозку растущих пассажиропотоков меньшим количеством самолетов, по сравнению с парком дозвуковых самолетов. Разница в стоимости необходимого количества тех и других пассажирских самолетов и в затратах на их эксплуатацию должна была компенсировать для авиаперевозчиков увеличение затрат на топливо, связанное с использованием менее экономичных СПС-2. Экологическая приемлемость СПС-2 во многом определяла успех или неуспех проекта. Решение этой проблемы было связано с определением уровня экологического воздействия СПС-2 на окружающую среду (звуковой удар, шум на местности, эмисссия вредных веществ, в том числе влияние выбросов на озоновый слой).

Все эти проблемы в той или иной степени стояли и при создании СПС-1, но в момент их начального проектирования (первая половина 60-х) годов, к ним относились не как к основным. Основная задача стояла в создании и внедрении в эксплуатацию реально летающего СПС. Работы по СПС-2 велись и ведутся в ОКБ вот уже в течение 25 лет. За эти годы было подготовлено несколько различных проектов Ту-244, отличавшихся друг от друга аэродинамической компоновкой, конкретными конструктивными решениями по планеру, силовой установке и летно-техническими данными. Основным отличием подготовленных проектов СПС-2 от СПС-1 стал более высокий уровень аэродинамических характеристик самолета, большая экономичность силовых установок, а также возрастание их массо-габаритных параметров, при обеспечении перевозки большего количества пассажиров на большие дальности полета. Работами по СПС-2 в ОКБ долгие годы руководил непосредственно А.А.Туполев. В настоящее время Главным конструктором по теме СПС- 2 является А.Л. Пухов, техническое руководство по работам над Ту-244 осуществляет М.И.Казаков.

Один из первых проектов ОКБ самолета Ту-244 стал проект 1973 года с четырьмя двигателями с взлетной тягой по 37500 кгс с удельным расходом топлива на крейсерском сверхзвуковом режиме 1,23 кг/кгс*час. По проекту взлетная масса самолета достигала 360 тонн, коммерческая нагрузка 30 тонн (в различных вариантах компоновок пассажирских салонов могло размещаться от 264 до 321 пассажира). Площадь крыла достигала 1100 м2 . На крейсерской скорости 2340 км/ч самолет с нормальной коммерческой нагрузкой должен был иметь дальность полета 8000 км. По своей схеме этот проект являлся дальнейшим развитием Ту-144. Основные усилия при разработке аэродинамической компоновки были направлены на увеличение значений К макс с целью получения заданной дальности полета. С этой целью на самолете уменьшили относительные мидели фюзеляжа и мотогондол, применили крыло увеличенной площади и удлинения, применили механизацию передней кромки крыла в виде отклоняемых носовых частей (отклонение предусматривалось на дозвуковых режимах), расположили раздельные мотогондолы с осесимметричными воздухозаборниками за линией максимальных толщин крыла, оптимизировали форму поверхности крыла с учетом интерференции с мотогондолами и т. д. В результате удалось при продувках моделей получить крейсерское К макс=8,75-9,0 на М=2,2 и на дозвуковом режиме К макс =14,8.

В конце 1976 года появилось решение ВПК при СМ СССР по СПС-2, определявшее порядок разработки и основные данные Ту-244. Согласно этому решению на первом этапе предполагалось проектирование СПС-2 сравнительно небольших размеров с взлетной массой 245-275 тонн, площадью крыла 570-750 м2 и с двигателями со взлетной тягой 22500-27500 кгс. В дальнейшем планировался переход к СПС-2 более крупных размерностей. К 1985 году ОКБ подготовило техническое предложение по Ту-244 с четырьмя двигателями изменяемого цикла (ДИЦ) с взлетной тягой по 24000 кгс. Проект предусматривал создание Ту-244 в параметрах несколько больших размерностей, чем Ту-144Д: взлетная масса 260 тонн, площадь крыла 607 м2 , количество пассажиров – 150-170. Расчетная дальность полета 7000-10000 км. Крейсерское расчетное аэродинамического качества на сверхзвуке для проекта определилось в 8,65. Особенностью проекта стало применение двигателей ДИЦ в сочетании с укороченными по сравнению с Ту-144 воздухозаборниками. Применение ДИЦ позволяло в наибольшей степени оптимизировать работу силовой установки на различных режимах полета и давало возможность выполнять высокоэкономичный дозвуковой полет над зонами с высокой плотностью населения.

Техническая сложность и возрастающая стоимость программ создания СПС-2 заставили ведущие авиастроительные фирмы США, Великобритании, Франции, Германии, Италии, Японии и СССР (России) начиная с конца 80-х годов координировать свои исследования по СПС-2 прежде всего в области экологического воздействия, а также в оценке потребности человечества в СПС и определении их рациональных параметров (следует отметить, что подобное сотрудничество осуществлялось и раньше: начиная с середины 60-х годов между СССР и Францией было налажено, хотя и в ограниченных объемах, сотрудничество по некоторым проблемам создания СПС-1). В начале 90-х годов с целью решения проблем создания СПС-2 на международном уровне оформилась так называемая «Группа Восьми», включавшая фирмы «Боинг», Мак Доннелл-Дугласс», «Бритиш Аэроспейс», «Аэроспасьяль», «Дойче Аэроспейс Эрбас», «Аления», Объединение Японских авиационных копораций и ОАО АНТК им. АН.Туполева.

На основании предыдущих проработок по СПС-2, учитывая перспективы как российского, так мирового рынка для будущих СПС, в тесном контакте с ведущими российскими отраслевыми научными центрами (ЦАГИ, ЦИАМ, ВИАМ, ЛИИ) ОКБ продолжало в 90- ые годы работать над различными аспектами проекта СПС-2. Ко второй половине 90-х годов облик будущего российского СПС-2 Ту-244 более менее сложился, хотя в ходе дальнейшего развития проекта (первый полет Ту- 244 возможен при нормальном развитии работ не ранее чем через пять-де- сять лет). Базовая аэродинамическая схема «бесхвостка», силовая установка из четырех ТРД в раздельных мотогондолах, взлетная масса 320-350 тонн, крейсерская скорость М=2,0-2,05. Выбранные взлетная масса, габариты и пассажировместимость (250-300 и более пассажиров) позволяют обеспечить конкурентноспособность с дозвуковыми самолетами (такими, как Боинг 747 и А 310), имеющими 300-500 мест. Компоновка Ту-244 подчинена обеспечению высокого аэродинамического качества как в сверхзвуковом крейсерском полете (до 9 и более), так и на дозвуковых режимах полета (до 15-16), а также на взлетно-посадочных режимах для снижения уровня шума и создания повышенного комфорта для пассажиров. Крыло трапецевидной формы в плане с наплывом имеет сложную деформацию срединной поверхности и переменный профиль по размаху.

Управление по тангажу и крену,а также балансировка обеспечиваются элевонами, передняя кромка снабжена механизацией типа отклоняемых носков. По сравнению с Ту-144 базовая часть крыла имеет значительно меньший угол стреловидности по передней кромке, при сохранении большой стреловидности наплывной части, что обеспечивает компромисс между крейсерскими полетами на больших сверхзвуковых скоростях и на дозвуке. Конструкция крыла близка к Ту-144. Предусматривается широкое использование композитов в конструкции крыла, фюзеляжа, оперения, мотогондол, что должно обеспечить снижение массы планера на 25-30%. Как и на Ту-144, вертикальное оперение имеет двухсекционный руль и конструктивно подобно крылу. Фюзеляж состоит из гермокабины, носового и хвостового отсека. Для выбранной пассажировместимос- ти 250-320 человек оптимальным явился фюзеляж шириной 3,9 м и высотой 4,1 м. На Ту-244 отказались от отклоняемой носовой части фюзеляжа. Остекление кабины экипажа дает необходимый обзор в полете, а на взлетно- посадочных режимах требуемая видимость обеспечивается системой оптико-электронного обзора. Увеличение массы самолета потребовало изменить схему шасси, в отличие от Ту-144, на Ту-244 шасси состоит из одной передней и трех главных стоек, из которых наружные имеют трехосные тележки и убираются в крыло, а средняя стойка имеет двухосную тележку и убирается в фюзеляж. Взлетная тяга каждого двигателя определяется в 25000 кгс, с типом пока полной ясности нет: рассматриваются и ДИЦ, и обычные двухконтурные ТРД с эжекторным соплом, обеспечивающим шумопоглощение на взлете и посадке. Системы и обрудование Ту-244 должны разрабатываться с учетом опыта по Ту-160 и Ту-204.

Стремясь обеспечить гибкость подхода к проблеме СПС-2, в ходе работ по проекту в ОКБ было подготовлено несколько возможных проектов Ту-244, отличающихся массами, габаритами, пассажировместимостыо и незначительными отличиями в компоновочном и конструктивном плане. В одном из последних вариантов Ту-244, предложенных ОКБ, речь идет о самолете с взлетной массой 300 тонн, площадью крыла 965 м2 , четырьмя ТРДД с взлетной тягой по 25500 кгс и с пассажи- ровместимостью 254 человека. Расчетная практическая дальность полета на сверхзвуке с нормальной коммерческой нагрузкой равняется 7500 км.

Ту-144JIJI

Весомым вкладом России в разработку СПС-2 стало создание на базе серийного Ту-144Д летающей лаборатории Ту-144ЛЛ «Москва». Работа по Ту-144ЛЛ шла в рамках международного сотрудничества с США, при активном финансировании со стороны американцев. Для переделки в летающую лабораторию был выбран серийный Ту-144Д № 08-2 (бортовой № 77114), на котором двигатели РД-36- 51А заменили на двигатели НК-321 (модификация НК-32 самолета Ту- 160), установили новые мотогондолы с доработанными воздухозаборниками, провели усиление крыла, доработали топливную и другие системы, установили на борт большое количество контрольнозаписывающей аппаратуры. 29 ноября 1996 года состоялся первый полет Ту-144ЛЛ. В ходе проведенных 27 полетов по совместным исследовательским программам, было выполнено восемь уникальных экспериментов по определению распределения давления и коэффициента трения, параметров пограничного слоя, распределению температур по поверхности планера, тепловому режиму внутри силовой установки, шуму внутри салона и акустическим нагрузкам на элементы конструкции. Получены впервые в мире результаты по влиянию земли на взлетнопосадочные характеристики крыла малого удлинения большой площади при полетах над ВПП на сверхмалых высотах. Оценка летных характеристик самолета, в том числе характеристик устойчивости и управляемости, проводилась несколькими экипажами летчиков-испытателей, в трех полетах принимали участие американские летчика-испытатели из НАСА.

Основные проектные данные Ту-244 по состоянию на 1999 год

длина самолета – 88,0 м

размах крыла – 45,0 м

высота самолета – 15,0 м

диаметр фюзеляжа – 3,9 м

площадь крыла – 965 кв. м

взлетная масса – 300000 кг

масса топлива – 150000 кг

крейсерская скорость

полета – М=2,0 высота крейсерского

полета – 18000-20000 м

практическая дальность

полета – 7500 км

потребная длина ВПП – 3000 м

количество пассажиров – 254 чел.

В самое ближайшее время, Россия вновь может вернуть в небо сверхзвуковые пассажирские авиалайнеры, и отличным подспорьем тому является продолжение работ по окончательному созданию разработанного ещё в советское время реактивного сверхзвукового самолётаТу-244.

Согласно самым скромным официальным заявлениям, самолёт Ту-244 вероятней всего будет введён в эксплуатацию в 2025 году, то есть, буквально через 10 лет. Конечно, как ожидается, его внешний вид будет несколько отличаться от разработок советских авиастроителей, но в целом, воздушная машина останется таковой, как и было задумано.

Реактивный сверхзвуковой самолёт Ту-244 будет обладать 4 турбореактивными двигателями, позволяющими поднимать авиалайнер на высоту до 20 тысяч метров, что позволит существенно разгрузить используемые в данный момент направления. Однако, вместе с этим появляется необходимость в наличии длинной взлётно-посадочной полосы, но эта задача является вполне осуществимой, и относительно недорогой, тем более, что ряд аэропортов уже может принимать такие авиасудна.

Технические характеристики сверхзвукового авиалайнера также являются весьма современными, хотя работы проводились ещё в далёком 1971 году. Предположительная скорость самолёта должна достигать 2175 км/ч, однако не исключается возможность того, что она будет увеличена до 2500 км/ч. Предположительное число пассажиров, которое может быть размещено на борту авиалайнера составляет около 300 человек, что в принципе, соответствует современным тенденциям гражданской авиации. Реактивный сверхзвуковой самолёт Ту-244 будет иметь огромные размеры – длина его будет составлять порядка 88 метров, размах крыльев – 45 метров, а высота около 15 метров. Тем не менее, на текущий момент инженерами-авиастроителями решаются две весьма важные задачи, которые действительно сделают самолёт по-настоящему современным:

1. Увеличение дальности полёта, так как советские инженеры посчитали, что перелёт в 9200 километров будет оптимальным, но на деле же, это очень мало;
2. Снижение топливопотребления самолёта, так как напомним, именно ввиду этой причины, весь мир отказался от использования реактивных авиалайнеров.

Если первая проблема решается относительно легко, то вот вторая может иметь ряд трудностей. Тем не менее, работы по реализации данного проекта ведутся, и вполне возможно, что в самое ближайшее время, мы сможем увидеть сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту-244 в небе.

Преимущества от использования реактивных сверхзвуковых авиалайнеров являются неоспоримыми:

1. Перелёты между регионами, государствами и материками станут максимально быстрыми и комфортными, так как пассажиры смогут долететь до точки своего назначения в три и более раз быстрее;
2. В виду большой вместимости самолёта, появится возможность несколько снизить стоимость самих авиаперелётов;
3. Увеличится простота обслуживания самолёта, так как один большой самолёт будет обслужить гораздо быстрее, чем два маленьких авиалайнера.

Ту-244 история

Рассматривание проекта сверхзвукового самолета второго поколения СПС-2 началось примерно в период с 1971 по 1973 год. Инженеры из ОКБ, ссылаясь на опыт создания советского Ту-144 и американского СПС, подготовили анонсированный проект по Ту-244.

Ориентировались на технические характеристики уже существующих и спроектированных видов дозвуковых пассажирских самолетов. В расчеты входили также конкурентоспособность самолета в отношении экономической эффективности, экологической приемлемости и предоставляемых удобств для пассажиров.

В критерии экономичности акцент падал на большую производительность СПС-2 в сравнении с дозвуковыми машинами. То есть количество самолетов по типу Ту-244 намного меньше, но эффективность выше. С одной стороны, СПС-2 требовал большого количества топлива, однако, с другой стороны, таких самолетов авиаперевозчику нужно было бы вдвое меньше в сравнении с обычными рейсовыми самолетами.

С экологической точки зрения СПС-2 одновременно был и выгодным, и нет. В годы создания сверхзвукового самолета (60-е – 70-е) особо на экологические факторы не смотрели. Но те же звуковые удары, выделение вредных веществ, шум на местности и негативное влияние на озоновый слой несли за собой отрицательные последствия для создания самолета.

Создание СПС-2 заняло более 25 лет. За это время сотрудники ОКБ сконструировали несколько вариантов Ту-244. Они имели отличия в плане аэродинамической компоновки, силовой установки, в планере и по летно-техническим характеристикам. Если брать сравнение СПС-2 и СПС-1, то можно наблюдать огромную разницу в уровне аэродинамики, экономичности силовых установок и общих массо-габаритных размерах. Изначально все работы по СПС-2 вел лично А. Туполев, но через некоторое время обязанности возложили на конструктора А. Пухова. М. Казаков занимался техническим руководством по самолету Ту-244.

Первым запланированным проектом по Ту-244 стал вариант, произведенный в 1973 году. Планировалось установить четыре двигателя общей тягой по 37 500 кгс. Крейсерский сверхзвуковой режим – 1,23 кг/кгс в час. Взлетная масса – 360 т, коммерческая нагрузка – 30 т. В зависимости от вариантов компоновки самолет мог принимать на борт от 264 до 321 пассажира. Общая площадь крыла – 1100 м 2 . При достижении крейсерской скорости аппарат мог лететь на расстояние до 8000 км.

Базой для самолета служил Ту-144. Для увеличения значения Кмакс самолета инженеры уменьшили относительные мидели мотогондол и фюзеляжа, прикрепили более удлиненное крыло. Механизация передней кромки крыла применилась в виде отклоняемых носовых частей. Разместили отдельные мотогондолы с осевыми воздухозаборниками за отметкой максимальной толщины крыла.

В конце 76 года ВПК при СМ СССР выдвинула решение по СПС-2, в котором определялся порядок создания и главные данные по Ту-244. По данному решению первый СПС-2 должен иметь небольшие размеры с взлётной массой до 275 т. Площадь крыла – 750 м 2 , взлетная масса двигателей – до 27 500 кгс. Но в решении учитывалась возможность создания более крупного аппарата.

К 1985 году сотрудники ОКБ подготовили техническое предложение по Ту-244 с наличием ДИЦ, дающих взлетную тягу до 24 000 кгс. Применение двигателей изменяемого цикла позволило бы в самой выгодной степени оптимизировать процесс работы силовой установки на разных полетных режимах и создавало б возможность выполнения высокоэкономичного дозвукового полета над территориями с высокой густотой населения.

Также рассматривался проект варианта СПС-2 с использованием двигателей на жидком водороде.

В 1993 году две единицы Ту-144Д переоборудовали под лаборатории летающего типа для выполнения работ по проекту СПС второго поколения.

В 80-х и 90-х годах при создании таких самолетов встал вопрос о необходимости и рациональности их использования вообще. Все ведущие страны (Франция, США, Германия, Италия, Великобритания, СССР, Япония и Италия) начали координироваться по экологическим и экономическим факторам.

Полная информация о будущем самолете стала доступной для всех на Парижском авиасалоне в 1993 году. Запланированный срок поступления воздушной машины в эксплуатацию – 2025 год. Планируется создание примерно 100 пассажирских самолетов.

Конструкция самолета Ту-244

Компоновочный самолет рассчитывается на обеспечение большого аэродинамического качества вне зависимости от режима полета.

Трапециевидное крыло Ту-244 имеет наплыв со сложной деформацией средней поверхности и переменным профилем по размаху. Элероны обеспечивают управление по крену и тангажу и балансировку. К передней кромке крепится механизированный тип отклоняемых носков. С конструктивной точки зрения крыло имеет среднюю (проходит через фюзеляж), переднюю части и консоли. Средняя часть и консоли используют многолонжеронную и многонервюрную силовые схемы, передняя – безнервюрная. На самое нагруженное колесо решено использовать материал из титанового высокопрочного сплава ВТ-6Ч.

Вертикальное оперение с конструктивной точки зрения похоже на крыло, а за направление отвечает двухсекционный руль.

В состав фюзеляжа входят гермокабина, носовой и хвостовой отсеки. В зависимости от разных компоновок фюзеляж по диаметру может быть разным. Также на диаметр прямо пропорционально влияет будущее количество пассажирских мест. К примеру, если пассажиров будет от 250 до 320 человек, оптимальным выбором диаметра будет отметка – 3,9 м. В этом случае кресла будут размещаться таким образом: турист- и бизнес-класс – 3 + 3, а первый класс – 2 + 2. Появившаяся высота в 4,1 м решает проблему с установкой удобного багажника под полом пассажирского отсека. Дополнительно можно удобно осуществлять погрузку контейнеров. Схожее сечение фюзеляжа у самолета Ту-204. Соответственно, и у Ту-244 гермокабину сделают из алюминиевых сплавов, а хвостовой и носовой отсеки изготовят из композитных материалов.

Следует отметить, что самолет не имеет ни «фонаря» пилотской кабины, ни отклоняемого носа, как на базовой модели Ту-144. В полете необходимый обзор будет осуществляться за счет остекления кабины экипажа, а на движениях по земле (ВПП), на посадке и на взлете необходимая видимость будет производиться благодаря обеспечению системы оптико-электронного обзора, которая работает в любых метеоусловиях и вне зависимости от времени суток.

К шасси относится передняя стойка и три главных. В свою очередь, наружные стойки трехосные и убираются в крыло, а центральная имеет двухосную тележку и прячется в фюзеляж. Схожая стойка носовой опоры находится в самолете Ту-144. Применение в конструкции трех главных опор осуществляется для обеспечения воздействия заданных нагрузок на бетон ВПП. Навигационно-пилотажное оборудование будет обеспечивать посадку по категории IIIA ИКАО.

Ту-244 характеристики:

Размеры
Длина фюзеляжа, м		88,7
Размах крыла, м		54,77
Площадь крыла, м 2		1200
Удлинение крыла		2,5
Стреловидность крыла по передней кромке	центроплан	75 о
	консоли	35 о
Ширина фюзеляжа, м		3,9
Высота фюзеляжа, м		4,1
Объем багажного отделения, м 3		32
Масса
Взлётная (максиммальная), кг		350000
Самолета без топлива, кг		172000
Вес топлива, кг		178 000
Силовая установка
Двигатели		4 ДТРД
Тяга (форсированная), кГc		4х 33000
Лётные данные
Крейсерская скорость, М		2,05
Практическая дальность полета, км		9200
Высота полета, м		18000-20000

Hermeus: гиперзвуковой самолет, предназначенный для перелета из Нью-Йорка в Лондон за 90 минут

(CNN) — Почти два десятилетия с тех пор, как Concorde вышел на пенсию, интерес к сверхзвуковым путешествиям набирает обороты, и несколько сверхбыстрых самолетов находятся в стадии разработки. Авиалинии, кажется, заинтересованы: United уже взяла на себя обязательство предлагать сверхзвуковые маршруты уже в 2029 году.

Но как насчет гиперзвуковых путешествий, которые происходят со скоростью 5 Маха — в пять раз больше скорости звука — и выше? Это позволит доставить самолет из Нью-Йорка в Лондон всего за 90 минут по сравнению с примерно тремя часами для Concorde и от шести до семи часов для обычного пассажирского самолета.

Это вообще возможно?

Hermeus, стартап из Атланты, целью которого является разработка гиперзвуковых самолетов, так считает. Он уже тестирует новый тип двигателя, который, по его словам, в конечном итоге будет способен развивать скорость 5 Маха (более 3000 миль в час). Двигатель предназначен для небольшого беспилотного гиперзвукового летательного аппарата, который Hermeus в настоящее время создает для ВВС США, но увеличенный до большего размера, он сможет приводить в действие пассажирский самолет.

Этот пассажирский самолет далеко — Hermeus надеется поднять его в воздух для первого испытательного полета до истечения десятилетия, в 2029 году — но поскольку его технология должна быть построена почти полностью с нуля, компания уже планирует это.

Во-первых, он будет намного меньше нынешних авиалайнеров и даже Concorde, вмещающего около 100 пассажиров.

«Чтобы помочь нам определить размер самолета, мы построили бизнес-модель для авиакомпании, — говорит Эй Джей Пиплика, генеральный директор Hermeus. «Мы сосредоточились на пассажирах бизнес-класса и первого класса, а затем поэкспериментировали с некоторыми параметрами, такими как скорость и эксплуатационные расходы. В результате получился самолет с салоном на 20 пассажиров», — добавляет он.

Это недалеко от вместимости большого бизнес-джета, а значит, будет только один класс.

«Мы ожидаем, что при сегодняшних ценах бизнес-класса это будет выгодно», — говорит Пиплика, отмечая, что трудно оценить, сколько люди будут готовы платить за то, чтобы летать в пять раз быстрее, потому что «на самом деле вы не можете ответить на этот вопрос. спрашивайте, пока не появится продукт и у вас не будет реальных данных».

Быстрее, чем когда-либо

NASA X-43A — самый быстрый самолет с воздушно-реактивным двигателем.

НАСА

Дальность полета самолета составит около 4000 морских миль, что достаточно для трансатлантических маршрутов, таких как Нью-Йорк-Париж, но не для транстихоокеанских маршрутов, таких как Лос-Анджелес-Токио, которые требуют остановки.

О маршрутах по суше, например из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, не может быть и речи из-за правил по шуму: преодоление звукового барьера сопровождается громким хлопком, который обычно должен происходить над водой.

Чтобы понять, насколько дерзкой является идея пассажирского самолета со скоростью 5 Маха, полезно взглянуть на рекорды скорости полета.

Самый быстрый самолет с двигателем, который когда-либо летал, составляет 9,6 Маха (около 6800 миль в час), рекорд, установленный в 2004 году NASA X-43A — беспилотным самолетом длиной около 12 футов.

Поскольку этот полет длился всего несколько секунд, рекорд самого длительного продолжительного полета со скоростью более 5 Маха принадлежит Boeing X-51, еще одному беспилотному экспериментальному самолету, который в 2013 году пролетел более трех минут со скоростью 5,1 Маха (около 3400 миль в час). . Оба самолета нужно было запускать с высоты бомбардировщиком B-52, а затем доводить до скорости ракетой, подчеркивая тонкости этих типов скоростных полетов.

Для самолетов с людьми на борту текущий абсолютный рекорд скорости составляет 6 Маха.7 (4520 миль в час), установленный в 1967 году на X-15. По сути, это была ракета с сиденьем, предназначенная для достижения рекорда, и ее также нужно было запускать с высоты на B-52.

Для воздушно-реактивного самолета, то есть оснащенного реактивными двигателями, а не ракетой, способного взлетать и садиться самостоятельно, рекорд скорости составляет «всего» 3,3 Маха (около 2200 миль в час), установленный SR-71 Blackbird, военный самолет-разведчик, 1976 год.

Максимальная скорость Concorde, одного из двух коммерческих сверхзвуковых пассажирских самолетов, составляла 2 Маха.04 (1350 миль в час).

Предлагаемый пассажирский самолет Hermeus, таким образом, с большим отрывом побьет текущий рекорд самого быстрого воздушно-реактивного самолета, а благодаря длительному полету на скорости 5 Маха превзойдет достижение, которое в настоящее время находится в области беспилотных экспериментальных самолетов. транспортных средств (конечно, другие самолеты могут побить эти рекорды в будущем раньше, чем Hermeus).

«Отработанные технологии»

Hermeus использует гибридную технологию в своих двигателях.

Hermeus

Поэтому неудивительно, что изначально компания сосредоточилась на двигателе. В феврале 2020 года начались испытания двигателя нового типа, основанного на существующей модели, используемой в истребителях и производимой General Electric.

Это будет гибрид двух традиционных технологий: турбореактивный двигатель, аналогичный тому, что используется в авиалайнерах, и прямоточный воздушно-реактивный двигатель, работающий только на сверхзвуковых скоростях и выше. Первоначально двигатель будет использоваться в Quarterhorse, элегантном гиперзвуковом беспилотнике, который Hermeus разрабатывает в рамках партнерства с ВВС США на сумму 60 миллионов долларов.

Интересно, что при проектировании реактивного двигателя, чтобы он работал быстрее, детали удаляются, а не добавляются. В ТРД воздух поступает спереди и сначала сжимается (для увеличения своего энергетического потенциала) вращающимися лопастями, затем смешивается с топливом и воспламеняется. Образовавшийся горячий газ выбрасывается через заднюю часть двигателя, толкая самолет вперед.

Однако при скорости выше 3 Маха нет необходимости сжимать воздух: он будет сжиматься при входе в двигатель просто потому, что ему приходится так сильно замедляться.Поэтому для скоростей выше 3 Маха и вплоть до 6 часто используется тип двигателя, называемый прямоточным воздушно-реактивным двигателем, названный так потому, что он буквально врезается в воздух. У него нет движущихся частей, в отличие от ТРД, но он вообще не работает на скоростях ниже 3 Маха.

Hermeus будет использовать свой гибридный двигатель в ТРД режиме при взлете и посадке, а также на дозвуковых скоростях. Затем двигатель постепенно перенастроится в режим прямоточного воздушно-реактивного двигателя по мере достижения скорости 3 Маха и до 5 Маха.

«Турбореактивная часть и прямоточная часть сами по себе являются зрелыми технологиями, которые мы используем уже 50 лет.Хитрость заключается в том, чтобы соединить их вместе, поэтому мы разработали собственную архитектуру на основе стандартного турбореактивного двигателя, а затем построили его», — говорит Пиплика.

Hermeus

Существует целый ряд проблем, над которыми Hermeus даже не работает в данный момент, например, какой тип устойчивого топлива использовать — поскольку потребление будет намного выше, чем у современных самолетов — и экстремальные температуры, которые фюзеляж гиперзвукового самолета должен выдерживать.

Скорость «Конкорда», который двигался со скоростью менее половины расчетной скорости «Гермеуса», ограничивалась именно температурой: окна и другие внутренние поверхности к концу полета становились теплыми на ощупь.

SR-71 Blackbird, с другой стороны, должен был быть сделан из титана, редкого металла, способного выдерживать экстремальные температуры, а стекло кабины должно было быть сделано из кварца, внешняя температура которого во время миссии достигала 600 F. .

В ответ на скептицизм по поводу шансов Hermeus на успех и потребности в потенциально огромных суммах финансирования, Пиплика проводит аналогию со SpaceX Илона Маска.

«Я думаю, что люди задавали одни и те же вопросы о новой космической отрасли в первые дни существования SpaceX», — говорит он. «Люди смотрели на выход на орбиту и говорили, что это должно стоить миллиард долларов, но SpaceX сделала это за 90 миллионов долларов с Falcon 1».

Hermeus планирует финансировать себя за счет разработки различных самолетов на пути к своему пассажирскому самолету, подобно тому, как SpaceX разрабатывает свои ракеты Falcon 1, Dragon, Falcon Heavy и Starship, которые в конечном итоге служат видению межпланетных космических полетов, а также приносят доход за счет работа с НАСА и коммерческими партнерами.

«На самом деле нет ничего лучше Hermeus, хотя в прошлом было много подобных проектов», — говорит Ричард Абулафия, авиационный аналитик Teal Group. «Кажется, это никогда не сработает. Если они смогут волшебным образом создать гиперзвуковой транспорт в конце 2030-х, а цена билета будет в диапазоне бизнес-класса, то да, это будет успешно. Но шансы на то, что это произойдет, где-то в диапазон 1%.

Если и когда гиперзвуковой пассажирский самолет станет реальностью, каково будет летать на нем?

«Он будет очень похож на Concorde», — говорит Пиплика.«Вы будете разгоняться в течение более длительного периода времени, чем в сегодняшнем самолете, когда вы чувствуете, что откидываетесь назад в своем кресле от 30 секунд до минуты или около того.

«Этот опыт будет длиться от 10 до 12 минут. . Но как только вы достигнете скорости 5 Маха на высоте 100 000 футов или около того, поездка будет действительно гладкой. Там не так много воздушного движения, а атмосфера относительно благоприятная». В отпуске — а миллионы американцев — ухватились бы вы за возможность добраться до места назначения вдвое быстрее?

Последний коммерческий сверхзвуковой полет был почти 20 лет назад, да и то сверхскоростные полеты были только по очень ограниченным маршрутам. Большинство современных реактивных лайнеров на самом деле летают медленнее, чем 20 или 30 лет назад, в целях экономии топлива.

Но это может скоро измениться. До этого еще далеко, но частные начинающие компании — при большой поддержке НАСА — могут просто дать нам всем еще один шанс летать быстрее скорости звука.

Когда 24 октября 2003 года рейс 002 British Airways с ревом взлетел в небо над Нью-Йорком, все на борту — пассажиры и пилоты — знали, что что-то особенное подходит к концу.

ПИЛОТ: Наслаждайтесь моментом, так как вы последние люди в мире, как пассажиры, путешествующие со скоростью, вдвое превышающей скорость звука .

Сверхзвуковой «Конкорд», созданный совместными усилиями правительств Великобритании и Франции, совершал свой последний полет после почти 30 лет нахождения в воздухе из-за сочетания стратосферных расходов и соображений безопасности после смертельной аварии в 2000 году. Даже люди наблюдение за последней посадкой в ​​Лондоне было эмоциональным.

КИД (в слезах): Я просто люблю самолеты.

ВОПРОС: И больше не будет ничего похожего на Конкорд, не так ли?

КИД: Никогда.

Ну, вы знаете старое правило «никогда не говори никогда»?

Блейк Шолл: Сверхзвук возвращается. И на этот раз все будет иначе. Это… это осталось, чтобы остаться.

Блейк Шолл — основатель и генеральный директор Boom. Его дерзкая цель — построить новый сверхзвуковой авиалайнер с нуля.

Блейк Шолл

Билл Уитакер: Строила ли когда-нибудь частная компания… сверхзвуковой самолет—

Блейк Шолль: Нет.

Билл Уитакер: —где-нибудь?

Блейк Шолл: Нет, нигде. Это были только правительства и военные.   

Boom — не единственная американская стартап-компания, участвующая в новых сверхзвуковых лотереях. Spike разрабатывает сверхскоростной бизнес-джет, а Hermeus стремится создать гиперзвуковой самолет, который будет летать в пять раз быстрее звука. Но Boom — единственный участник, который действительно построил самолет.

Билл Уитакер: Это все?

Самолет Бума

Блейк Шолль: Вот именно.

Билл Уитакер: Ух ты.

На данный момент Блейк Шолль и Бум построили этот одноместный испытательный самолет, который должен совершить свой первый полет в следующем году. Пассажирский самолет, который должен был следовать, называется Overture. Он существует только в художественных изображениях, но достаточно реален для того, чтобы одна из крупнейших авиакомпаний Америки смогла подняться на его борт.

Билл Уитакер: Итак, Overture — это тот самый самолет, который недавно заказал «Юнайтед»?

Блейк Шолл: Верно. United только что заказала 15 самолетов Overture.Таким образом, на вооружение было поставлено больше «Увертюр», чем «Конкордов».

Билл Уитакер: Эта сделка с United похожа на печать одобрения?

Блейк Шолль: Я думаю, это очень убедительно. Знаете, когда вы в «Юнайтед», вы относитесь к этим вещам очень серьезно.

Достаточно серьезно, чтобы снять крутой рекламный ролик, который уже показывают на многих рейсах United Airlines.

В объявлении может быть сказано, что сверхзвук уже здесь, но это еще не так. Блейк Шолль — инженер-программист, начавший свою карьеру в Amazon, а не в аэрокосмической отрасли, но он настаивает на том, что у него все получится.

Блейк Шолл: Когда я смотрю на несколько десятилетий вперед, знаете, я хочу быть в любой точке мира за четыре часа за 100 баксов. Мы начнем не с этого. Но это конечная цель.

Билл Уитакер: «Конкорд» брал тысячи… тысячи долларов за рейс в один конец из Нью-Йорка в Лондон. Как вы сможете получить аналогичный опыт полета за 100 долларов?

Блейк Шолл: Продолжай повторять. И таким же образом — вы знаете, например, электромобили, когда они только появились, они были довольно дорогими.Но мы продолжали над ними работать. И цена снизилась. Они становились все лучше и лучше. И мы собираемся сделать то же самое со сверхзвуковыми реактивными самолетами. Мы продолжим над ними работать. Мы продолжим внедрять инновации.

Джон Островер: Эта индустрия нуждается в людях, мечтающих о большем. Это очень важно. Эта индустрия была построена на этом.

Джон Островер

Джон Островер — главный редактор The Air Current, издания, которое отслеживает все разработки в области коммерческой авиации, в том числе Boom и Blake Scholl.

Билл Уитакер: Он признает, что это… то, что он предлагает, никогда раньше не делалось частной компанией. Но тем не менее, он убежден, что он может сделать это. Как вы думаете, он может?

Джон Островер: Я думаю, что нельзя игнорировать препятствия, которые встретятся на пути к цели. И я думаю, что сумма денег, необходимая для того, чтобы это произошло, делает это очень маловероятным.

Билл Уитакер: Сколько денег потребуется?

Джон Островер: Вероятно, около 15 или 20 миллиардов долларов.

Островер говорит, что именно столько стоила Boeing разработка, постройка и сертификация нового дозвукового авиалайнера. И у них уже есть огромные производственные мощности, у Boom нет.

Блейк Шолл сказал нам, что он может построить Overture за 7-8 миллиардов долларов, но это намного больше, чем 300 миллионов долларов, которые он уже собрал. И деньги не единственная преграда. Boom и United пообещали, что их новый самолет будет работать на 100% устойчивом авиационном топливе, но его пока нет в количествах, которые им понадобятся.О, и еще кое-что…

Джон Островер: Для этого им понадобится двигатель.

Билл Уитакер: И у них еще нет двигателя—

Джон Островер: У них нет двигателя.

Блейк Шолль говорит, что двигатель находится в пути, от той же компании, которая построила сверхзвуковые двигатели для Конкорда.

Блейк Шолль: И мы работаем с Rolls Royce над заказным реактивным двигателем, который будет питать Overture.

Билл Уитакер: Вы работаете с Rolls Royce. Это… это не бывший… этого двигателя еще не существует.

Блейк Шолль: Это… это слегка модифицированный двигатель. И частью этого является работа Rolls Royce, где они как бы крутят некоторые дизайнерские ручки.

Блейк Шолл не отмахивается от скептиков, но приводит в пример Илона Маска и говорит, что не так давно никто не думал, что он может строить Тесла и многоразовые ракеты.

Билл Уитакер: Откуда такая страсть?

Блейк Шолль: Это потому, что мы перестали повышать скорость передвижения.Знаете, сегодняшние самолеты не быстрее тех, что были у нас, когда росли мои родители. И для этого нет веских причин. Это не должно быть. Мы можем это исправить.

Билл Уитакер: Когда вы ожидаете, что первые платные клиенты полетят на одном из ваших самолетов?

Блейк Шолл: К концу десятилетия.

Сверхзвуковой действительно имеет смысл только при полетах продолжительностью 4 или 5 часов и более. Но тысячи таких маршрутов недоступны для Boom. Причина в самом названии компании: звук звукового удара, создаваемого самолетом, преодолевающим звуковой барьер.

Первый удар произвел реактивный самолет Чака Йегера Х-1, когда он преодолел скорость один мах — около 660 миль в час — еще в 1947 году.

Билл Уитакер: Что такое звуковой удар? Что… что его порождает?

Майк Буонанно: Итак, когда самолет летит со скоростью, превышающей скорость звука, он создает помехи.

Майк Буонанно — ведущий инженер студии проектирования самолетов Skunk Works компании Lockheed Martin в Калифорнии. Дэйв Ричардсон — его босс.

Майк Буонанно и Дэйв Ричардсон

Дэвид Ричардсон: Многие из нас понимают след, создаваемый кораблем или лодкой.Итак, представьте себе след от скоростного катера или чего-то еще, когда все эти разные волны сливаются в одну большую волну.

Майк Буонанно: Эти отдельные помехи, создаваемые самолетом, объединяются вместе, чтобы произвести громкий двойной хлопок.

Федеральное авиационное управление проверило влияние этого большого взрыва еще в 1964 году, в течение шести месяцев летая над Оклахома-Сити на военных сверхзвуковых самолетах. Результат? Разбитые кирпичи и потолки, расшатанные нервы и общественное возмущение.

Майк Буонанно: Было совершенно очевидно, что никто не станет терпеть такой громкий шум изо дня в день.

Результатом стал запрет гражданских сверхзвуковых полетов во всем мире, кроме как над открытой водой.

Майк Буонанно: И это фактически затормозило развитие коммерческих авиаперевозок с точки зрения скорости продвижения. До этого запрета каждое десятилетие авиаперевозки становились все быстрее и быстрее.

Запрет остается в силе и сегодня, поэтому, если Boom получит свою увертюру в воздухе, он сможет обслуживать только длинные трансокеанские маршруты, подобные тем, на которых летал Concorde.

Майк Буонанно: Итак, если вы хотите поехать из аэропорта Кеннеди в Нью-Йорке в Париж, это… хорошо. Но многие из нас хотят летать над землей. Здесь, в Лос-Анджелесе, почти везде, куда я хочу, полет на восток требует путешествия по суше. И это одна из больших проблем, которую мы пытаемся решить.

Буонано и Ричардсон и их команда Lockheed Martin получили заказ от НАСА на создание испытательного самолета, который может летать в два раза быстрее, чем современные авиалайнеры, не раздражая нервы и не разбивая окна.

Билл Уитакер: Ваша миссия состоит в том, чтобы избавиться от этого звукового удара?

Майк Буонанно: Верно. Весь смысл самолета в том, чтобы уменьшить звуковой удар.

Самолет называется Х-59. Так он будет выглядеть, когда совершит свой первый полет в следующем году. На данный момент это выглядит так, внутри сборочного цеха Lockheed Martin.

Дэвид Ричардсон: Вы смотрите на кабину самолета, а переднего ветрового стекла нет. Это оно.

Каждая часть X-59 обтекаемая и гладкая, чтобы рассеивать звуковые волны и превращать громкий звуковой удар в гораздо более тихий «удар». »

Нильс Ларсон

Нильс Ларсон: Если вы посмотрите на него, он довольно гладкий. Я имею в виду, это похоже на дротик.

Нильс Ларсон — летчик-испытатель НАСА, задачей которого будет доказать, что X-59 может заменить звуковой удар простым ударом. Со следующего года он проведет несколько первых испытательных полетов, а затем первые звуковые испытания.

Нильс Ларсон: Это приближается к городу рядом с вами. Итак, наши исследователи будут работать с общественностью, и мы будем летать над разными городами и поселками, и они дадут нам обратную связь об этом ударе.Этот удар был слишком громким? Знаешь, ты вообще это слышал?

Билл Уитакер: То есть, если вы сможете пролететь над населенными пунктами и предоставить эти данные, то FAA будет использовать эти данные, возможно, для снятия этого запрета?

Нильс Ларсон: Точно.

Билл Уитакер: Увидим ли мы в будущем сверхзвуковые самолеты, похожие на этот?

Нильс Ларсон: Я очень на это надеюсь. И я думаю, что вы будете. Так что есть определенные вещи, которые вы бы увидели, если бы вы вошли в коммерческий, знаете, сверхзвуковой самолет здесь, вы знаете, через десять, 12 лет, и вы бы посмотрели на это, вы могли бы увидеть, знаете, некоторые ДНК, восходящая к X-59.

Ларсон провел нас к симулятору полета X-59 НАСА, и первое, что мы заметили, это то, что вместо отсутствующего лобового стекла есть экран телевизора.

Билл Уитакер: Для вас это работает так же хорошо, как…

Нильс Ларсон: Да, я думаю…

Билл Уитакер: —использование ваших собственных глаз?

Нильс Ларсон: Думаю, пока что да. О том, чтобы пройти через Mach One. Там мах один. Знаешь, понимаешь…

Билл Уитакер: Теперь мы переходим на сверхзвук.

Нильс Ларсон: Ага, теперь ты сверхзвуковой.

Ларсон дал мне очередь в кабину, но не для полета на сверхзвуке, а для посадки Х-59, что сложно, учитывая, что он имеет форму карандаша, у него нет лобового стекла, а я не пилот.

Нильс Ларсон: Подойди, немного проследи за ними. Так что отступите еще немного, еще немного. И просто держите его прямо здесь. Держи прямо там. Ну вот. Вы только что приземлились на X59. И в середине—

Билл Уитакер: Я приземлился—

Нильс Ларсон: — взлетно-посадочной полосы.

Билл Уитакер: —Я приземлился—

Нильс Ларсон:  —это лучше, чем я. (СМЕХ) Подпишите его.

Нильс Ларсон приступит к испытательным полетам на настоящем X-59 в следующем году. И вскоре после этого он пролетит над нами. И если он будет достаточно тихим, будущие самолеты, которые будут следовать его дизайну, в конечном итоге смогут летать во многие места в два раза быстрее, чем мы можем добраться туда сейчас.

Билл Уитакер: Когда я смогу полететь из Нью-Йорка в Лос-Анджелес на сверхзвуковом самолете—

Дэвид Ричардсон:  Итак, предстоит многое сделать, начиная с X-59.Но я думаю, что 2035 год — ваш ответ, если все пойдет так, как должно.

Билл Уитакер: Это то, что люди пытались решить на протяжении десятилетий. Ребята, вы решили эту проблему?

Майк Буонанно: Мы думаем, что да. Приятно видеть, как он строится. Но я думаю, что настоящий момент «ага» для меня наступит, когда я услышу первый форменный гул от X-59.

Билл Уитакер: Туп, тук.

Майк Буонанно: Туп, тук.

Дэвид Ричардсон: Мы не услышим этот БАМ.И когда мы слышим или не слышим этот звук, мы знаем, что сделали это.

Продюсер: Рим Хартман. Ассоциированный продюсер Сара Кузмарова. Помощник по телерадиовещанию Эмилио Альмонте. Под редакцией Роберта Зимета.

Актуальные новости

Загрузите наше бесплатное приложение

Для последних новостей и анализа Загрузите бесплатное приложение CBS News

Будут ли снова летать сверхзвуковые пассажирские самолеты? — 60 минут

United Airlines уже обещает клиентам более быстрое будущее коммерческой авиации. Видеоролики в полете рекламируют элегантные «концептуальные самолеты», летающие в два раза быстрее, чем сегодняшние пассажирские самолеты, и United заказала 15 таких авиалайнеров у начинающей компании Boom. На данный момент это скорее стремление, чем факт, но даже НАСА, которое кое-что знает о быстрых полетах, делает ставку на сверхзвук, строя новый экспериментальный «X-самолет». Билл Уитакер сообщает о возможностях следующего выпуска «60 минут» в воскресенье, 21 ноября, в 19:00. ET / PT на CBS.

 «Бум» — один из нескольких частных американских стартапов, пытающихся возродить бизнес сверхзвуковых коммерческих полетов, который был остановлен после того, как «Конкорд» совершил свой последний полет почти 20 лет назад.У генерального директора компании Блейка Шолля есть мечта.

«Когда я смотрю через несколько десятилетий, вы знаете, чего я хочу, так это быть в любой точке мира за четыре часа за 100 баксов», — говорит Шолль Уитакеру. «Мы начинаем не с этого. Но это конечная цель».

Когда Уитакер напоминает ему, что пассажиры платили много тысяч долларов за то, чтобы лететь на «Конкорде» только в одну сторону между США и Европой, Шолль приводит следующую аналогию: «Электромобили, когда они только появились, были довольно дорогими.Но мы продолжали над ними работать. И цена снизилась. Они становились все лучше и лучше. И поэтому мы собираемся сделать то же самое со сверхзвуковыми реактивными самолетами.»

«Эта индустрия нуждается в людях, мечтающих о большем. Это очень важно. Эта отрасль была построена на этом», — говорит Джон Островер, редактор коммерческого авиационного издания The Air Current. Островер считает, что такому предприятию, как Boom, потребуется «не менее 15 или 20 миллиардов долларов», чтобы воплотить сверхзвуковую мечту в реальность.

«Я думаю, что вы не можете игнорировать препятствия, которые будут на пути к достижению этого.И я думаю, что сумма денег, необходимая для того, чтобы это произошло, делает это очень маловероятным», — говорит Островер. построить самолет, который мог бы помочь открыть тысячи новых пассажирских маршрутов, показав, что сверхзвуковой полет может происходить без громких звуковых ударов, которые раздражают нервы и разбивают стекло. океан; надземные сверхзвуковые полеты давно запрещены во всем мире из-за бума.Майк Буонанно из знаменитого подразделения Lockheed Martin по проектированию самолетов Skunkworks считает, что их испытательный самолет X-59 будет издавать приглушенный «стук», а не громкий «бум».

«Думаю, настоящий момент «ага» для меня наступит, когда я услышу первый форменный гул от X-59… бух, бух», — говорит Буонанно.

Это важный шаг в процессе, который может помочь сверхзвуковым коммерческим полетам действительно взлететь, но босс Буонанно, Дэвид Ричардсон, говорит, что потребуется терпение, прежде чем запрет на наземные полеты будет снят.

«Есть длинная череда вещей, которые должны произойти, начиная с X-59. Но я думаю, что 2035 год — ваш ответ, если все пойдет так, как должно», — говорит Ричардсон Уитакеру.

Актуальные новости

Загрузите наше бесплатное приложение

Для последних новостей и анализа Загрузите бесплатное приложение CBS News

Сможет ли снова полететь сверхзвуковой авиалайнер?

По его мнению, скорость, экономичность и снижение выбросов могут быть достигнуты за счет более чистого топлива и новых двигателей, разработанных специально для сверхзвуковых полетов.Этот подход контрастирует с подходом Concorde, в котором использовались «преобразованные военные двигатели, которые были супернеэффективными и громкими», — сказал г-н Шолль. (Нет никаких реалистичных оценок того, как и когда такие двигатели будут доступны.)

Эти двигатели, а также современные материалы, методы сборки и эффективность, появившиеся после появления сверхзвуковой моды 1970-х годов, позволят Boom работать на 75 процентов дешевле, чем Concorde. , сказал г-н Шолль, хотя он добавил, что его цель состояла в том, чтобы быть на 95 процентов дешевле.Тем не менее, он оценил первоначальные тарифы примерно как стоимость билета бизнес-класса. «Все еще далеко от 100 долларов», — признал он.

Несколько компаний предложили частные сверхзвуковые бизнес-джеты, чтобы доставить международных банкиров, руководителей и менеджеров хедж-фондов по всему миру в быстрой и эксклюзивной роскоши. Но, несмотря на заявленные намерения таких авторитетных игроков, как Gulfstream, и заслуживающих доверия выскочек, таких как Spike Aerospace, частные сверхзвуковые самолеты еще не летали по небу.

Главный барьер, по-видимому, экономический. Самолеты строятся дольше и обходятся дороже, чем планировалось, и частные сверхзвуковые самолеты не являются исключением.

НАСА пользуется поддержкой правительства и делится большей частью своих исследований, так что любая аэрокосмическая компания может извлечь из них выгоду, хотя оно не работает с какой-либо конкретной авиакомпанией или производителем. Но без государственного финансирования таким компаниям, как Gulfstream и Boom, сложнее. Есть поучительная история в опыте Aerion Supersonic, компании ветеранов авиации, которая была подписана миллиардером Робертом Бассом в партнерстве с Boeing и требовала предварительных заказов на 11 долларов.2000000000. Не сумев собрать достаточно денег, чтобы держать двери открытыми, Aerion закрылась в мае, и сейчас ее ликвидируют в суде Флориды.

В то время как сверхзвуковые путешествия были бы благом для международной торговли, существует слишком много неизвестных, чтобы предсказать их жизнеспособность как бизнеса, сказал Биджан Васиг, преподающий экономику в Авиационном университете Эмбри-Риддла. «Есть 50 человек в день, которые хотят прилететь в Лондон?» он спросил. «Знаем ли мы, сколько люди готовы платить?»

Он добавил: «Мы проводим лучший анализ, но в будущем все может измениться.Самый лучший экономист не может найти ответ».

Сверхзвуковые авиалайнеры столкнулись с турбулентностью, поскольку разработчик реактивных самолетов закрылся

Перспективы полета на сверхзвуковом авиалайнере в течение нескольких часов между Нью-Йорком и Лондоном столкнулись с закрытием Aerion Supersonic, одной из ведущих компаний в этом секторе.

Эксперты говорят, что закрытие произошло на фоне спада в авиаперевозках после пандемии, правил в отношении сверхзвукового шума и экологических опасений по поводу выбросов топлива. А некоторые также предположили, что к тому времени, когда сверхзвуковые авиалайнеры поднимутся в небо, у путешественников появится возможность летать в отдаленные места на космическом корабле, что сократит время в пути на дальние расстояния до менее чем часа.

Бернд Либхардт, инженер Немецкого аэрокосмического центра в Гамбурге, работающий над гражданскими сверхзвуковыми проектами, назвал это закрытие серьезной неудачей.

«Большой импульс испарился, — сказал он. — Aerion явно был лидером и, вероятно, на годы опережал конкурентов».

В прошлом месяце базирующаяся в Неваде компания объявила о прекращении производства, хотя в марте она обнародовала новые подробности о предлагаемом сверхзвуковом авиалайнере AS3 и обнародовала планы строительства производственного предприятия стоимостью 375 миллионов долларов во Флориде в прошлом году.

В заявлении Aerion говорится, что «чрезвычайно сложная» финансовая ситуация означает, что она не начнет производство своего первого сверхзвукового самолета AS2, который должен был стать пионером многих технологий AS3.

Закрытие оставляет Boom Supersonic из Денвера ведущим коммерческим разработчиком сверхзвуковых пассажирских самолетов. В конце 2020 года компания представила свой сверхзвуковой демонстрационный реактивный самолет XB-1, а в этом году должна начать испытательные полеты.

Авиалайнер Boom’s Overture должен начать перевозить до 88 пассажиров на рейсах со скоростью, более чем в два раза превышающей скорость звука, в 2029 году, что сократит время полета между Нью-Йорком и Лондоном примерно до трех с половиной часов.Бум не ответил на запрос о комментарии.

Aerion, возможно, выбрал более легкую задачу, сказал Иэн Бойд, профессор аэрокосмической техники в Колорадском университете в Боулдере. AS2 мог бы перевозить до 12 пассажиров — ориентируясь на рынок состоятельных бизнес-джетов — со скоростью, в 1,8 раза превышающей скорость звука, или более 1300 миль в час.

Но Бум хочет летать на более высоких скоростях — почти 1700 миль в час — для достижения которых могут потребоваться материалы с более высокой температурой, и с более крупными самолетами, которые увеличивают опасность того, что некоторые места не будут проданы, сказал Бойд — что-то, что способствовало кончина сверхзвукового авиалайнера Concorde, который летал до 2003 года.

Резкий спад на рынке авиаперевозок, вызванный пандемией Covid-19, многие эксперты расценивают как удар по новым сверхзвуковым авиалайнерам.

Пандемия оказала значительное влияние на крупные авиакомпании и производителей самолетов, поэтому было неизбежно, что она затронет более мелкие компании, такие как Aerion, сказала Николь Виола, профессор дизайна аэрокосмических систем в Политехническом институте Турина в Италии и координатор консорциум Stratofly, который исследует концепции высотных и высокоскоростных самолетов.

Сверхзвуковой самолет Air France Concorde взлетает из аэропорта Шалон-Ватри, восточная Франция, 30 августа 2001 года. Laurent Rebours / AP Виола написала в электронном письме, что это засчитывается против Aerion, хотя более эффективные силовые установки и альтернативные виды топлива, такие как биотопливо и синтетическое топливо, использующие атмосферный углекислый газ, могут смягчить это.

Ключевой проблемой является шум, который издают сверхзвуковые пассажирские самолеты — та же проблема, которая привела к списанию Concorde.

Ф. Роберт ван дер Линден, куратор Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, совершал последний коммерческий рейс «Конкорда».

Он отмечает, что звуковой удар, вызванный достижением самолетом сверхзвуковой скорости, ограничил его маршруты над океанами, что ограничило его коммерческую жизнеспособность; но шум, который он производил во время взлета и посадки, также был серьезной проблемой: «Отличные двигатели, но громкие».

НАСА и Lockheed-Martin разрабатывают экспериментальный реактивный самолет X-59, который может резко уменьшить шум звуковых ударов, а самолеты меньшего размера будут производить удары меньшего размера, сказал он. Но этого может быть недостаточно, чтобы порадовать людей, живущих рядом с аэропортами или на маршрутах авиакомпаний.

«Это физика, от нее не избавиться», — сказал он. «Если вы сможете уменьшить его до такой степени, что он не будет разбивать окна и не беспокоить людей на земле, тогда вы сможете летать на сверхзвуковой скорости над землей. Но до этого момента ни одна страна не позволит вам это сделать, и половина ваших маршрутов проходит прямо здесь».

Бойд сказал, что, по его мнению, пройдет более 10 лет, прежде чем сверхзвуковые авиалайнеры снова станут реальностью.

И в то время как некоторые части мира стремятся повторно ввести сверхзвуковые авиалайнеры, некоторые части мира, такие как Германия, не так заинтересованы из-за их повышенного шума и загрязнения, сказал он.

Когда и если сверхзвуковые пассажирские рейсы вернутся, они могут столкнуться с конкуренцией — космическими рейсами точка-точка, которые могут перевозить пассажиров над атмосферой, потенциально сокращая время полета на другую сторону Земли до менее чем часа .

Джеффри Хоффман, бывший астронавт и содиректор Лаборатории систем человека в Технологическом институте Массачусетса, сказал, что прямые пассажирские рейсы были предложены как SpaceX, так и компанией космического туризма Virgin Galactic.

«Сейчас перелет Virgin стоит 250 000 долларов, что довольно дорого для перелета из Нью-Йорка в Сидней. Но с увеличением количества рейсов и конкуренции, надеюсь, цены снизятся», — сказал он в электронном письме.

Ван дер Линден отметил, что такие быстрые рейсы представляют другую проблему — другая сторона мира может быть закрыта, когда вы прибудете.

Например, утренний космический рейс из Нью-Йорка должен был приземлиться в Японии незадолго до полуночи, когда почти все было закрыто.

«Если все дело в экономии времени, то вы не сэкономили время, потому что Япония закрыта», — сказал он. «Вы имеете дело с физикой вращения Земли».

Concorde | Резюме, история и факты

Самые популярные вопросы

Что такое Concorde?

Concorde был сверхзвуковым пассажирским пассажирским самолетом. Построенный в 1960-х годах в рамках совместного предприятия Соединенного Королевства и Франции, Concorde был первым коммерческим самолетом в своем роде.Только 14 самолетов Concorde были введены в эксплуатацию до того, как обе страны списали их в 2003 году. 

Как разрабатывался Concorde?

Concorde был разработан Великобританией и Францией в рамках первого крупного совместного предприятия по проектированию самолетов между двумя европейскими странами. В 1962 году Великобритания и Франция подписали соглашение о разделении затрат и рисков при производстве самолетов. Concorde был разработан четырьмя компаниями: в Великобритании British Aerospace и Rolls-Royce; а во Франции — Aérospatiale и SNECMA (Société Nationale d’Etude et de Construction de Moteurs d’Aviation).Окончательный продукт был завершен в 1969 году.

Когда был совершен первый полет Concorde?

«Конкорд» совершил свой первый успешный полет 2 марта 1969 года с максимальной крейсерской скоростью 2179 км (1354 мили) в час, что более чем в два раза превышает скорость звука. Он совершил свой первый трансатлантический переход в 1973 году. В 1976 году «Конкорд» открыл первое в мире регулярное сверхзвуковое пассажирское сообщение с рейсами British Airways из Лондона в Бахрейн и рейсами Air France из Парижа в Рио-де-Жанейро.Регулярные рейсы в Вашингтон, округ Колумбия, и Нью-Йорк были добавлены в 1976 и 1977 годах соответственно.

Сколько стоил билет на Конкорд?

Производство и эксплуатация Concorde были огромными финансовыми затратами как для Соединенного Королевства, так и для Франции, что способствовало заоблачным ценам на билеты для большинства потребителей. Например, в 1996 году British Airways взимала 7 574 доллара (12 460 долларов с поправкой на инфляцию 2020 года) за рейс туда и обратно из Нью-Йорка в Лондон.В результате многие из этих рейсов были загружены наполовину, а на борту часто находились гости авиакомпаний или пассажиры с повышенным классом обслуживания.

Почему Конкорд был списан?

Выход Concorde из эксплуатации был обусловлен рядом факторов. Сверхзвуковой самолет был шумным и чрезвычайно дорогим в эксплуатации, что ограничивало доступность полетов. Эксплуатационные расходы требовали цен на проезд, которые были непомерно высокими для многих потребителей. В результате финансовые потери привели к тому, что и British Airways, и Air France сделали Нью-Йорк своим единственным пунктом назначения регулярных рейсов.Наконец, в 2000 году из-за отказа двигателя самолета Air France Concorde и последующей аварии погибли все 109 человек на борту и 4 человека на земле. Многие считают, что это событие ускорило вывод из эксплуатации Concorde в 2003 году.   

Concorde , первый сверхзвуковой пассажирский коммерческий самолет (или сверхзвуковой транспортный, SST), построенный совместно авиастроителями Великобритании и Франции. «Конкорд» совершил свой первый трансатлантический перелет 26 сентября 1973 года, а 21 января 1976 года он открыл первое в мире регулярное сверхзвуковое пассажирское сообщение — British Airways первоначально летала на самолете из Лондона в Бахрейн, а Air France — из Парижа в Рио-де-Жанейро. .Обе авиакомпании добавили регулярные рейсы в Вашингтон, округ Колумбия, в мае 1976 года и в Нью-Йорк в ноябре 1977 года. Другие маршруты были добавлены временно или сезонно, а Concorde летал чартерными рейсами по всему миру. Однако шум самолета и эксплуатационные расходы ограничивали его эксплуатацию. Финансовые потери вынудили обе авиакомпании сократить маршруты, в результате чего Нью-Йорк стал их единственным регулярным пунктом назначения. Операции Concorde были окончательно прекращены Air France в мае 2003 года и British Airways в октябре 2003 года.Фактически в эксплуатацию поступило только 14 самолетов.

Concorde был первым крупным совместным предприятием европейских стран по проектированию и строительству самолета. 29 ноября 1962 года Великобритания и Франция подписали договор о разделении затрат и рисков при производстве SST. British Aerospace и французская фирма Aérospatiale отвечали за планер, а британская Rolls-Royce и французская SNECMA (Société Nationale d’Etude et de Construction de Moteurs d’Aviation) разработали реактивные двигатели. Результатом стал технологический шедевр — «Конкорд» с треугольным крылом, который совершил свой первый полет 2 марта 1969 года. «Конкорд» имел максимальную крейсерскую скорость 2179 км (1354 мили) в час, или 2,04 Маха (более чем в два раза превышает скорость звука), что позволило самолету сократить время полета между Лондоном и Нью-Йорком примерно до трех часов. Затраты на разработку Concorde были настолько велики, что их невозможно было окупить после эксплуатации, а самолет никогда не приносил финансовой прибыли. Тем не менее, это доказало, что европейские правительства и производители могут сотрудничать в сложных проектах, и помогло сохранить Европу в авангарде аэрокосмических разработок.

Конкорд

Конкорд British Airways.

© stockcamr/iStock.com

25 июля 2000 г. у самолета «Конкорд», следовавшего из Парижа в Нью-Йорк, вскоре после взлета отказал двигатель, когда обломки лопнувшей шины привели к разрыву топливного бака и его возгоранию. Самолет врезался в небольшой отель и ресторан. Все 109 человек на борту, в том числе 100 пассажиров и 9 членов экипажа, погибли; Также погибли 4 человека на земле.

Рейс 4590 Air France

Рейс 4590 Air France взлетает с огненным следом от двигателя, Париж, 25 июля 2000 года.Самолет разбился вскоре после взлета, в результате чего погибли все 109 человек на борту и еще четверо на земле.

Toshihiko Sato/AP Images Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Эми Тикканен.

Новая сверхзвуковая стрела — IEEE Spectrum

9 апреля 1945 года, менее чем за месяц до окончания боевых действий в Европе, молодой пилот Люфтваффе по имени Ганс Гвидо Мутке бросил свой истребитель-бомбардировщик Messerschmitt Me 262 с реактивным двигателем в крутое пике, намереваясь прийти на помощь летчику внизу.Когда «Мессершмитт» начал снижаться, самолет начал сильно трясти, и органы управления перестали реагировать. Мутке удалось восстановить контроль и выжить, чтобы описать инцидент, в котором он позже утверждал, что превысил скорость звука, утверждение спорное, но правдоподобное.

Этот и подобные эпизоды во время и после Второй мировой войны заставили некоторых поверить в то, что самолету будет очень трудно когда-либо «преодолеть звуковой барьер» — фраза, которая привела к популярному заблуждению, что в небе есть какая-то кирпичная стена, через которую самолет должен пробивать, чтобы летать на сверхзвуковой скорости.

---

Пилотируя пулевидный ракетоплан Bell X-1 в 1947 году, Чак Йегер стал первым человеком, превысившим скорость звука в горизонтальном полете. Коллекция Эверетта/Алами

Самолет, который, несомненно, разрушил эту метафорическую стену, был Bell X-1, экспериментальный ракетоплан в форме пули. В октябре 1947 года летчик-испытатель Чак Йегер разогнал свой ярко-оранжевый X-1 до скорости, немного превышающей скорость звука, когда самолет находился в горизонтальном полете, хотя U.S. Air Force официально не объявляла об этом подвиге до следующего года.

С тех пор реактивные самолеты регулярно превышают скорость звука в 1 Мах в окружающем воздухе. Даже Учебно-тренировочный реактивный самолет Northrop T-38 Talon, представленный в 1959 году, мог это сделать. А некоторые военные самолеты могут летать гораздо быстрее. Самолет-разведчик SR-71 Blackbird, который впервые поднялся в воздух в 1960-х годах, может летать со скоростью выше 3 Маха.

Хотя военные самолеты ежедневно преодолевали звуковой барьер в 1950-х и 60-х годах, коммерческие пассажирские рейсы в это время оставались ограниченными дозвуковыми скоростями.Эта ситуация не менялась до начала 1976 г., когда первые регулярные полеты французско-британского сверхзвукового авиалайнера Concorde, который мог развивать скорость до 2 Маха. Туполев Ту-144 Советского Союза, который мог летать так же быстро и использовался для перевозки почты и грузов годом ранее, начал перевозить пассажиров в 1977 году. .

Было бы разумно предположить, что к настоящему времени мы все будем летать вокруг земного шара на сверхзвуковых скоростях. Но, конечно, не мы.

В то время было бы разумно предполагать, что к настоящему времени мы все будем летать вокруг земного шара со сверхзвуковой скоростью.Но, конечно, не мы. Конкорд в последний раз летал почти два десятилетия назад. Сегодняшние авиалайнеры летают не быстрее, чем их аналоги 60-летней давности, — более того, они, как правило, летают несколько медленнее, чтобы сократить расходы на топливо.

Теперь несколько производителей самолетов и НАСА намерены открыть новую эру сверхзвуковой коммерческой авиации. Они готовят прототипы к полету, и у них есть проекты полномасштабных авиалайнеров, способных перевозить множество пассажиров. И на этот раз их самой большой проблемой, вероятно, будут не звуковые удары, с которыми сторонники настаивают, что они могут адекватно справиться.Основные препятствия будут нормативными и, особенно, экологическими: сверхзвуковые авиалайнеры могут быть намного более загрязняющими окружающую среду, чем их дозвуковые аналоги.

Мы все же на пороге нового, золотого века скоростной коммерческой авиации? Будут ли люди скоро пересекать Тихий океан за три часа? Чтобы ответить на эти вопросы, требуется более глубокое понимание того, что происходило и что пошло не так во время первого толчка к разработке сверхзвуковых авиалайнеров более полувека назад.

Конкорд, показанный здесь в начале испытательного полета в 1970 году, был особенно шумным как во время взлета, так и при превышении скорости звука, из-за чего люди внизу подвергались громкому двойному удару его звукового удара. АП

В 1956 году, через девять лет после исторического полета Йегера, правительство Великобритании учредило Консультативный комитет по сверхзвуковому транспорту, который начал обсуждение с международными партнерами вопроса о строительстве сверхзвукового авиалайнера.А в 1962 году правительства Франции и Великобритании заключили соглашение о сотрудничестве в разработке того, что вскоре стало известно как «Конкорд». Элегантный авиалайнер с треугольным крылом совершил свой первый сверхзвуковой испытательный полет в 1969 году.

Хотя Соединенные Штаты решил не участвовать в разработке Concorde, в 1963 году президент Джон Ф. Кеннеди объявил о планах разработки сверхзвукового авиалайнера в США. Вскоре после этого федеральное правительство заключило контракт с компанией Boeing, которая выиграла у Lockheed и других компаний в конкурсе проектов, на разработку такого самолета.

Тем временем защитники окружающей среды выражали озабоченность по поводу того, насколько шумно взлетают такие самолеты, какова вероятность того, что их высотные выбросы разрушат озоновый слой, и насколько разрушительными будут звуковые удары. Последний из этих вопросов был, пожалуй, самым неприятным, что побудило Федеральное авиационное управление США организовать различные учения, чтобы оценить, как общественность отреагирует на звуковые удары.

Самый обширный такой Эксперимент проходил над Оклахома-Сити в 1964 году.В течение нескольких месяцев над городом пролетали сверхзвуковые самолеты восемь раз в день, семь дней в неделю, в непредсказуемое время, но всегда в светлое время суток. Доминик Мальери, специалист по звуковым ударам, чья карьера началась в начале 1950-х годов, вспоминает результаты тех многомесячных испытаний.

«Казалось, что люди привыкли к этому», — говорит Мальери. «Но с течением времени все изменилось — значительно: довольно скоро они получили тысячи звонков и жалоб». Некоторые из этих негативных отзывов включали требования компенсации, говорит Мальери, в том числе один от владельца роскошного дома, который утверждал, что звуковой удар расколол его мраморные полы.

Испытания в Оклахома-Сити в 1964 году включали более 1000 полетов, которые вызвали более 15 000 жалоб, как указано в отчете 1971 года, подготовленном Национальным бюро стандартов. Агентство по охране окружающей среды США

Ясно, что никто не принял бы звуковые удары, разрушающие камни. Эти возражения добавились к озабоченности экологов по поводу озонового слоя — сценарий, казалось бы, оправданный несколько лет спустя исследователями Массачусетского технологического института, которые пришли к выводу, что будущий флот из 500 сверхзвуковых авиалайнеров истощит озоновый слой. озоновый слой на 16 процентов.

Несмотря на мощную поддержку со стороны FAA, авиационной отрасли и аэрокосмических компаний, Сенат США прекратило финансирование разработки сверхзвукового авиалайнера в 1971 году. Два года спустя FAA запретило сверхзвуковые полеты над сушей, и этот запрет остается в силе по сей день.

Concorde продолжал обслуживать различные пункты назначения, в том числе некоторые в Соединенных Штатах, летая на сверхзвуковой скорости только над водой. Так продолжалось до 2003 года, когда British Airways и Air France вывели из эксплуатации свои воздушные флоты, общая численность которых составила всего 12 самолетов.(Было изготовлено четырнадцать серийных самолетов, но один был списан в 1994 году, а другой разбился в 2000 году.)

В то время как Concorde успешно преодолел технические препятствия, стоящие на пути сверхзвуковых пассажирских перевозок, он уступил экономике: стоимость топлива и обслуживания была особенно высока для этих самолетов. Однако новое поколение авиационных инженеров и предпринимателей стремится вновь решить технические, экологические и экономические проблемы.

Возможно, неудивительно, , что стремление к сверхзвуковым путешествиям в 21 веке возглавляют новички, а не признанные производители.Лучше всего в этой группе финансируется компания Boom Technology из Денвера (которая также известна под торговой маркой Boom Supersonic).

Визуализация этого художника показывает будущий авиалайнер Overture от Boom Technology, который сможет перевозить до 88 человек. Стрела сверхзвуковая

В 2016 году, когда он еще принадлежал Y Combinator Программа инкубации стартапов, Boom получила большой шанс от Virgin Group, которая предложила инженерную поддержку и приобрела первые 10 авиалайнеров Boom.(Совсем недавно Virgin Galactic занималась разработкой собственного сверхзвукового авиалайнера. ) Интерес Virgin к этой сфере не должен удивлять: 13 лет назад основатель группы сэр Ричард Брэнсон безуспешно пытался приобрести семь авиалайнеров Concorde British Airways. уходил на пенсию для использования Virgin Atlantic.

Бум продолжал собирать более 150 миллионов долларов США от различных венчурных фондов и Japan Airlines. На эти деньги компания построила прототип авиалайнера в масштабе одной трети под названием XB-1, который сможет перевозить до 88 пассажиров.Компания ожидает, что коммерческие полеты более крупного самолета, который она называет Overture, начнутся в 2029 году.

Эти производители самолетов утверждают, что их конечные клиенты будут готовы платить за предотвращение чистых выбросов углерода.

Boom подчеркивает свои планы по смягчению воздействия на окружающую среду, которое неизбежно возникает при сверхзвуковом полете. Выступая перед подкомитетом Палаты представителей по авиации в апреле этого года, генеральный директор Boom Блейк Шолль отметил, что «устойчивое авиационное топливо, или SAF, является ключом к устойчивости Overture, и мы разрабатываем Overture с нуля, чтобы она работала на 100-процентном SAF. обеспечение полета с нулевым выбросом углерода.В ходе подготовки компания Boom исследовала возможность использования биотоплива в двигателях своего демонстратора XB-1 и заключила партнерское соглашение с Prometheus Fuels, которая обеспечит XB-1 реактивным топливом, синтезированным с использованием углерода, извлеченного из атмосферы с использованием возобновляемых источников энергии.

Компания Boom заявила, что ее самолет будет развивать сверхзвук только над водой. Несмотря на это, компания » Формирование самолета оптимально для уменьшения звукового удара», согласно его веб-сайту. В том же духе другой стартап, бостонская Spike Aerospace, подчеркивает, что его планируемый сверхзвуковой бизнес-джет S-512 «аэродинамически разработан, чтобы предложить запатентованную бесшумную сверхзвуковую Технология полета.Это позволит ему работать на полной крейсерской скорости 1,6 Маха (1100 миль в час), не производя громкого, тревожного звукового удара по земле». чертежная доска «создаст более мягкий удар по земле, который будет тише, чем обычное движение».

На этой художественной визуализации изображен малошумный демонстрационный самолет НАСА X-59, который в настоящее время строится компанией Lockheed Martin. Локхид Мартин

Это именно та стратегия, которую НАСА изучает с помощью экспериментального самолета под названием X-59 QueSST, это название является своего рода сокращением от «тихой сверхзвуковой технологии».«Корпорация Lockheed-Martin прямо сейчас строит X-59 на своем знаменитом заводе Skunk Works в Палмдейле, Калифорния.

«Раньше я шутил, что самолет похож на F-16 на стероидах», — говорит Дэвид Ричвайн, заместитель руководителя проекта НАСА по технологии X-59. «Это длинный самолет — думаю, около 97 футов в длину». Ричвайн объясняет, что добавление длины — это один из способов «управлять характером звукового удара», то есть способом инженера сделать звук менее резким.

Насколько успешным будет НАСА в этом, будет протестированы уже в 2024 году, когда X-59 пролетит над небольшой группой городов США, чтобы оценить реакцию публики на то, что Ричвайн ожидает как «звуковой удар». Если предположить, что эта кампания пройдет по графику, то это будет через 60 лет после испытаний FAA в Оклахома-Сити. Подготовьте мраморные полы.

Интересно, что компания , которая усердно работала над уменьшением эффекта звукового удара от разрабатываемого ею сверхзвукового реактивного самолета, Aerion Corp., теперь, похоже, выходит из бизнеса. Компания, базирующаяся в Рино, штат Невада, была основана миллиардером Робертом Бассом в 2003 году.

Первоначальным набегом Aerion на рынок коммерческих сверхзвуковых самолетов должен был стать 12-местный бизнес-джет AS2, рассчитанный на максимальную скорость 1,4 Маха. Компания изучала возможность запуска AS2 таким образом, чтобы он мог двигаться со сверхзвуковой скоростью над землей, не подвергая людей внизу звуковому удару. «Безстреловый круиз» — так Aerion назвала эту технологию.

Хотя мы не увидим его в действии с AS2 от Aerion, еще один сверхзвуковой претендент все же может следовать этой интригующей стратегии, которая заслуживает краткого описания.

Явление отсечки Маха требует, чтобы воздух у земли был теплее и чтобы самолет летел не намного быстрее скорости звука. Затем его звуковой удар будет двигаться вниз под небольшим углом и преломляться достаточно, чтобы оставаться вдали от земли [слева]. Самолет, движущийся быстрее, создаст звуковой удар, который движется вниз под слишком крутым углом, чтобы преломляться от земли [справа]. Дэвид Шнайдер

Ключевым понятием является явление, известное как Отсечка Маха, физика которой проста. Когда самолет летит со сверхзвуковой скоростью, он опережает создаваемые им звуковые волны. Эти звуки накапливаются, вызывая образование ударной волны. Эта вызывающая ударная волна распространяется под углом, который зависит от того, насколько быстро движется самолет относительно скорости звука. Для струи, летящей со скоростью, во много раз превышающей скорость звука, стрела распространяется под крутым углом от траектории полета. При движении чуть быстрее скорости звука стрела распространяется под небольшим углом.

Эта вторая ситуация важна здесь из-за другой важной части физики: скорость звука в воздухе зависит от температуры. На высоте, где воздух холоднее, звук распространяется медленнее, чем в более теплом воздухе у земли. Это явление приводит к тому, что звуковые волны преломляются (изгибаются) при движении вниз, точно так же, как преломляются световые волны при движении между водой и воздухом или стеклом и воздухом.

Из-за такого преломления звуки, идущие вниз под достаточно малым углом, могут изгибаться достаточно вверх, чтобы никогда не ударяться о землю. Аналогичная физика объясняет миражи, которые вы могли бы видеть, когда неглубоко наклоненные лучи света отклоняются вверх в воздухе прямо над горячим асфальтом, что создает впечатление, что они отразились от лужи.

Таким образом, если самолет летит не намного быстрее скорости звука в воздухе, достаточно теплом у поверхности, создаваемый им звуковой удар, каким бы громким он ни был, никогда не достигнет земли. Вы можете иметь сверхзвуковой полет без стрелы.

Обществу придется сопоставить экологические последствия сверхзвукового транспорта с экономией времени, которую он предлагает относительно избранным путешественникам.

Компромисс заключается в том, что самолет не может двигаться намного быстрее скорости звука — максимум 1,1 или 1,2 Маха. Это не большое улучшение по сравнению с чем-то вроде Cessna. Бизнес-джет Citation X, который может летать со скоростью 0,94 Маха. Коммерческое использование феномена отсечки Маха также потребует от FAA ослабления запрета на сверхзвуковые полеты над землей, чего оно никогда не сделает.

Компании, усердно работающие сейчас над возвращением коммерческих сверхзвуковых полетов, понимают, что они должны так или иначе бороться с шумом звукового удара. И самая продвинутая компания, Boom Technology, также старается объяснить, как ее самолеты могут летать на топливе, которое не будет добавлять к огромному количеству углерода, которое уже выбрасывает в воздух коммерческая авиация.

«С этой логикой есть пара проблем, — говорит Дэн Резерфорд, директор программы авиации и судоходства в США. Международный совет по чистому транспорту.«Прежде всего, когда самолет вылетает за дверь, у производителя очень мало контроля над тем, какое топливо используется». Эти производители самолетов утверждают, что их конечные клиенты будут готовы платить за предотвращение чистых выбросов углерода. «Сами самолеты не будут экономичными, — говорит Резерфорд. В 2018 году он и двое его коллег подсчитали, что коммерческий сверхзвуковой авиалайнер, подобный тому, который разрабатывает Boom, вероятно, будет потреблять в пять-семь раз больше топлива на пассажиро-километр, чем сопоставимый дозвуковой самолет.

Далее Резерфорд отмечает, что топливо для реактивных двигателей, полученное из биомассы, по крайней мере в три или четыре раза дороже, чем обычное топливо для реактивных двигателей, и что синтетическое топливо для реактивных двигателей, изготовленное из углерода, извлеченного из атмосферы, будет еще дороже. Объедините эти более высокие затраты на топливо с более высоким расходом топлива, и «вы начнете иметь такие высокие эксплуатационные расходы на эти самолеты, что очень трудно увидеть, как они преуспеют на рынке», — говорит он.

В июне этого года United Airlines объявила о своем намерении приобрести 15 авиалайнеров Overture у Boom Technology.Предположительно, они будут напоминать визуализацию этого художника после того, как поступят в эксплуатацию. Стрела сверхзвуковая

Но Майкл Лескинен, вице-президент по корпоративному развитию United Airlines, которая в начале июня объявила о планах закупки 15 авиалайнеров Boom Overture, объяснил IEEE Spectrum : «Мы будем работать над внедрением и поставкой на рынок все более экологичных авиационное топливо, и мы надеемся, что с увеличением поставок мы сможем снизить и эту стоимость топлива.Тем не менее, легко представить, что экономическое давление будет таким, что, даже если United будет придерживаться устойчивого использования топлива, другие операторы в конечном итоге будут использовать для самолетов обычное реактивное топливо, увеличивая выбросы углерода от авиаперелетов в пять или более раз в год. пассажиро-километр полета

Но, по словам Резерфорда, становится еще хуже. «Если вы посмотрите на другие выбросы сверхзвуковых самолетов, которые также нагревают планету — это оксиды азота, твердые частицы и водяной пар для сверхзвуковых самолетов, работающих в стратосфере, — они могут быть еще хуже для климата, порядка в 20 или более раз только потому, что загрязнение остается в атмосфере гораздо дольше.»

Резерфорд признает, что наука об этих неуглеродных эффектах менее определенна, чем о CO. ₂ . Но, как и в случае опасений по поводу озонового слоя в 1960-х годах, сторонники сверхзвуковой коммерческой авиации должны учитывать пагубные последствия все загрязняющие вещества, создаваемые этими самолетами, и их длительное время пребывания на высотах, на которых летают эти самолеты. Будут ли они на самом деле это делать?

«Мы стремимся быть на 100 % экологичными, — говорит Лескинен.«Это относится ко всему спектру воздействий, которые оказывают наши самолеты. И это не будет отличаться для Overture от любого другого самолета, который мы решим использовать». Это грандиозное обещание, но даже если «Юнайтед» сможет его сдержать, это обещание, которое компания рассчитывает на 2050 год, а не на 2029 год, когда будет представлена ​​Overture.

Более широкому обществу придется сопоставить вероятные экологические последствия сверхзвукового транспорта с экономией времени, которую этот футуристический вид транспорта может предложить немногим избранным путешественникам.Конечно, в ближайшие десятилетия это может произойти по-разному, возможно, когда разные страны будут проводить разную политику. Однако то, что кажется несомненным, это то, что Адам Смит невидимая рука окажет значительное влияние, как это было в случае с более ранними сверхзвуковыми чудесами: «Конкордом» и космическим челноком. В конце концов, обе компании оказались в технологическом тупике просто потому, что их эксплуатация обходилась дороже, чем их услуги.

Эта статья появилась в печатном выпуске за ноябрь 2021 года под названием «2 Маха, Дубль 2.