Самолеты пассажирские будущего. Проекты сверхзвуковых самолетов будущего

Основатель компании Virgin Galactic Ричард Брэнсон заявил о готовности запустить в небо десяток , эра которых, по словам бизнесмена, возвращается. Ранее о развитии сверхзвуковой пассажирской авиации заявили в NASA. Несмотря на многолетнюю «постановку на паузу» массового производства сверхзвуковых самолетов, тема эта продолжала обсуждаться и конструкторы не прекращали работу над проектами.

Screemr

Когда речь заходит о путешествиях будущего, пассажиры в первую очередь мечтают о том, чтобы добраться до пункта назначения как можно быстрее. Именно в скорости заключается концепция проекта сверхзвукового пассажирского лайнера Screemr, представленного в 2015 году канадским инженером Шарлем Бомбардье и дизайнером Рэем Мэттисоном. Имя основателя компании Bombardier достаточно известно. Что касается его напарника, то дизайнер Рэй Мэттисон уже успел поработать в компании Cirrus Aircraft and Exodus Machines, ему также принадлежит концепт гибрида самолета с мотоциклом «Икар» (Icarus wingless aircraft).

Скорость самолета Screemr должна превышать скорость звука в 10 раз, и перелет, к примеру, из Лондона в Нью-Йорк займет всего полчаса. По замыслу авторов проекта, Screemr будет запускаться с помощью электромагнитной пушки и лететь на жидкостном ракетном двигателе (керосине или жидком кислороде). В итоге он должен разогнаться до 12,4 тыс. км/ч. Предполагается, что салон Screemr сможет вместить до 75 пассажиров, кроме того, ожидается, что такой самолет будет осуществлять трансконтинентальные рейсы.

Lapcat

Lapcat был разработан дизайнерами из Reaction Engines, а финансово его поддержала британская аэрокосмическая компания BAE Systems. По замыслу разработчиков, Lapcat должен набирать скорость до 5 Мах, то есть, около 6 тыс. км/ч, что в два с половиной раза превышает скорость «Конкорда». Таким образом, долететь, допустим, из Лондона в Сидней можно будет всего за четыре часа (время полета на обычном самолете составит 20 часов). В летательном аппарате предполагается использование концептуального двигателя «Ятаган», эксплуатирующего термодинамические свойства жидкого водорода.

«Конкорд-2»

Проект сверхзвукового пассажирского лайнера «Конкорд-2» (Concorde 2), способного лететь со скоростью 4,5 Мах, год назад представила авиастроительная компания Airbus. Из Лондона в Нью-Йорк самолет должен долететь всего за час, а из Токио в Лос-Анджелес – за три часа. По замыслу разработчиков, «Конкорд-2» взлетает вертикально и летит по специально выделенным воздушным коридорам на высоте примерно 30,5 км. На канале YouTube даже было размещено видео, схематически демонстрирующее возможности самолета. Описаны они были, как «самые высокие американские горки с крутыми подъемом и спуском, а также высокой скоростью».

В патенте, полученном Airbus, описываются три разных типа двигателя: прямоточный воздушно-реактивный, сдвоенный турбореактивный и ракетный. Планируется, что они будут задействованы на разных этапах пути самолета до места назначения. При этом, по заверению инженеров, в отличие от первого «Конкорда» звуковой хлопок (классическая преграда на пути развития сверхзвукового авиатранспорта) у «Конкорда-2» будет тише. Правда и количество пассажиров, которое сможет принять на борт новый самолет, ограничено всего двумя десятками, а это значит, что перелет будет очень дорогим.

Antipode

Это еще один концепт, представленный неугомонным Шарлем Бомбардье в конце января текущего года. Если ранее сверхзвуковые проекты ограничивали себя рамками реалий, то технические характеристики выглядят совершенно фантастическими. Его максимальная скорость составляет 24 Мах, что в 12 раз превышает скорость «Конкорда». Поэтому житель Нью-Йорка сможет долететь на таком самолете до Лондона за 11 минут, до Шанхая – за 24 минуты, а до Сиднея – за 32 минуты. Почти телепортация.

Участвующий в проекте Бомбардье инженер Джозеф Хазелтайн предложил использовать инновационное аэродинамическое явление под названием «режим длительного проникновения» (long penetration mode – LPM): особые насадки на носу самолета втягивают в себя воздух, охлаждая им корпус воздушного судна. Это решило бы проблему перегрева самолета при такой скорости. Взлетать Antipode сможет с любого аэродрома при помощи многоразовых ракет-ускорителей. Они крепятся к крыльям самолета и, когда он набирает нужные скорость и высоту, сбрасываются и возвращаются обратно на базу. Серьезным минусом проекта является вместимость самолета – салон рассчитан всего на 10 пассажиров. Поэтому целесообразнее будет использовать его в дорогостоящих бизнес-путешествиях или в качестве военного самолета.

Проекты сверхзвуковых самолетов будущего

Авиационная техника в новейших концептах регулярно демонстрирует передовые технологические разработки по самым разным аспектам эксплуатации. Это касается не просто модернизации современных моделей, но и более широкого взгляда на будущее сегмента. Конструкторы ориентируются на потенциалы для развития на базе технологий, которые еще недавно считались инновационными. Конечно, не все проекты, по которым можно оценивать самолеты будущего, действительно будут реализованы, но по многим разработкам вполне можно составить представление в целом о тенденциях развития авиации.

Новые идеи в пассажирском самолетостроении

Среди наиболее реальных разработок уже ближайшего будущего можно отметить Boeing 777X. Принципиально инновационных и ярких нововведений не предвидится, но конструкторы этой модели обещают серьезную переработку органов управления и формы крыльев. Например, в 777X будут объединены элероны и закрылки, что позволит минимизировать общий вес конструкции. Что касается особой конструкции крыльев, то она будет секционной - длина каждой составит 3,5 м, причем разработчики предусмотрят и возможность их вертикального подъема для парковки в процессе руления. Как и многие другие пассажирские самолеты будущего, этот авиалайнер планируется перевести на более эффективные источники топлива. Силовую установку представит двухдвигательный комплекс, способный управляться с размахом крыльев порядка 72 м. Предположительно, самолет войдет в эксплуатацию в 2020 г.

Интересна и японская разработка Mitsubishi Regional Jet (MRJ). Данное судно представляет собой реактивный пассажирский лайнер на 76 мест. К тому же 20-му году создатели планируют выпустить несколько модификаций, одна из которых будет 90-местной. По мнению многих экспертов, Mitsubishi предложит более безопасные самолеты будущего, чем бразильская фирма Embraer и версии знаменитого «Суперджета». Это будет достигнуто за счет обновленной конструкции фюзеляжа и более функциональных бортовых систем.

Тенденции в военной авиации

Военная техника традиционно показывает более технологичные и развитые функционально образцы. Отчасти это касается и авиации. Начать стоит с коммуникационного обеспечения - на поверхностях боевых самолетов будущего могут появиться массивные антенны, сенсоры и радары, которые позволят улавливать и передавать электромагнитные колебания. На практике это обеспечит возможность точного «сканирования» объектов в радиусе 360 градусов независимо от погодных условий. Привнесут новые возможности и нанотехнологии. В частности, некоторые разработки обеспечат покрытиям функцию термометра, которая позволит оповещать о повреждениях. Уже в этом десятилетии военные самолеты будущего, скорее всего, получат и лазеры. Причем их использование будет узко ориентированным. Первые концепты планируется использовать как средство поражения вражеских ракет и сенсоров противовоздушной обороны. Для уничтожения электронных устройств будет применяться микроволновое оружие. И для оснащения самолетов лазерами, и для электромагнитных установок будут предусматриваться специальные двигатели. Ожидается и появление новых бомбардировщиков, но в данном направлении принципы поражения останутся прежними, а изменения произойдут разве что в плане конструкционной оптимизации.

Сверхзвуковые самолеты

Этот класс остается одним из самых перспективных и насыщенных. К примеру, NASA к 2020 планирует выпустить сверхзвуковой QueSST, который будет почти бесшумным. Это важная особенность, поскольку именно высокие показатели шума до сегодняшнего дня являются главной причиной запрета сверхзвуковых самолетов для перевозки пассажиров. С помощью новых технологий NASA планирует устранить шумовые нагрузки при переходе на сверхвысокую скорость. Интересный проект поддерживает и Virgin Galactic. Это стартап под названием Boom, который, по некоторым расчетам, может в 2,5 раза сократить время перелетов над Атлантикой относительно показателей современных сверхзвуковых моделей. Не остаются без внимания и самолеты-истребители будущего, которые в шестом поколении перейдут на сверхзвуковую скорость. Пока это далекие планы, но не исключено, что подобные разработки появятся на платформах БПЛА RQ-4 и Boeing - F-X. По некоторым сведениям, новейшие модификации смогут обеспечивать гиперзвуковую скорость на уровне 6 тыс. км/ч. Но, опять же, эксплуатация моделей шестого поколения начнется не раньше 2050 года.

Летающие автомобили

Кинематографические образы в виде летающих личных машин даже сегодня кажутся далекой фантастикой. Тем не менее компания Terrafugia рассчитывает если не реализовать данную концепцию в скором будущем, то приблизить ее. Не так давно разработчики фирмы уже представляли частный автосамолет, но с одним нюансом - это был в большей степени именно самолет, поскольку для него требовалась взлетная полоса с ровной поверхностью длиной 500 м. И это не говоря о сложностях управления, с которым мог совладать только профессиональный пилот. Однако в новых версиях самолеты будущего от Terrafugia как минимум должны избавиться от необходимости использования взлетной полосы. Это достижение уже продемонстрировала свежая модификация TF-X, способная развивать порядка 350 км/ч. При этом дальность полета составляет 805 км.

Гибридные самолеты

Идеи экологического и энергоэффективного питания давно применяются в традиционных автомобилях. Вполне логично, что они стали осваиваться и конструкторами авиатехники. В частности, инженеры из Boeing создали концептуальную модель SUGAR, которая должна обеспечить авиакомпаниям до 70% экономии по сравнению с аппаратами, работающими на обычном топливе. Столь высокий процент энергосбережения стал возможным благодаря электрическим батареям. В процессе ожидания пассажиров, SUGAR будет одновременно наполняться традиционным топливом и заряжаться от энергетического терминала аэропорта. Обычные топливные материалы предназначены только для взлета, а сам полет осуществляется за счет электродвигателей. И это не единственная разработка подобного типа. Сегодня проекты самолетов будущего рассчитываются с возможностью полного перехода на электричество. Наиболее амбициозные идеи касаются и аккумуляции солнечной энергии, что может сделать энергообеспечение на 100% бесплатным.

Инновации в частном сегменте

Весьма оригинальные разработки появляются и на рынке частных самолетов. Так, модель Bombardier Global 8000 представляет собой бизнес-джет, рассчитанный на 8 мест. Он обещает поставить рекорд перелета без дозаправки на дистанцию около 15 000 км. При этом скорость составит 950 км/ч. Интересна и внешне необычная модель SkiGull, которую называют самолетом-амфибией. Название обусловлено способностью аппарата садиться на водную поверхность. Это новая разработка, но в скором будущем она станет доступна для всех желающих ее приобрести. Также комбинированные самолеты будущего для частных пользователей предлагают специалисты Icon. Модель A5 представляет вариант двухместного гидросамолета, который не только позволяет садиться и взлетать с водной глади, но также способен выходить из штопора и при необходимости осуществлять катапультирование пилота с парашютом.

Космические авиаперелеты

Уже упомянутая фирма Virgin Galactic также занимается туризмом в виде космических полетов. Но в будущем, как отмечают ее представители, технологии позволят и рядовым пользователям авиатехники выполнять суборбитальные перелеты из одной точки планеты в другую. То есть речи о полетах на дальние уголки космоса не идет, но выход на орбиту с преодолением атмосферного слоя - возможен. Сегодня примером реализации данной идеи являются аппараты семейства Space Ship Two. Подобные самолеты будущего смогут подниматься на высоту более 15 км и доставлять пассажиров в разные точки Земли с минимальными временными затратами.

Будущее российского авиастроения

Отечественное самолетостроение долгое время находилось в кризисном состоянии и лишь в последние годы стали предприниматься серьезные попытки по кардинальному изменению ситуации. Перспективы развития российского сегмента отрасли связаны с двумя довольно успешными разработками. Во-первых, это «Сухой Суперджет SSJ 100», который показывает достойные технико-эксплуатационные показатели, открыв и новые возможности для дальнейшего продвижения проекта. К примеру, в 2019 г. планируется выпуск модификации на 120 мест. Во-вторых, внушают большие надежды в развитие комплекса и самолеты будущего России на базе МС-21. Данная платформа должна выйти свет в 2020 г. Это ближне-среднемагистральный лайнер, силовая установка которого создана полностью на отечественных комплектующих.

Заключение

Пожалуй, ключевой тенденцией в развитии индустрии можно назвать устранение эксплуатационных ограничений для авиатехники разного класса. Причем это касается не только технических показателей, но и нишевых барьеров. Например, перестает быть актуальной знаменитая строчка «первым делом самолеты». Истребитель из будущего, грузовой лайнер, или пассажирское судно вполне может получить облик вертолета. В некоторых сегментах перспективные модели геликоптеров успешно заменяют традиционные самолеты. Не исключено, что такая тенденция сохранится и в дальнейшем. В частности, аппараты семейства Bell 525 обещают стать первыми вертолетами с электродистанционной системой управления, которая минимизирует нагрузку на экипаж. А концепты Helicopters от Airbus должны поставить рекорды в показателях грузоподъемности. По заявлениям производителя, к 2020 г. такие модели смогут перевозить грузы до 10 т.

31 декабря 1968 года отправился в первый полет легендарный советский самолет Ту-144 , ставший первым в мире пассажирским сверхзвуковым авиалайнером. Первым, но не последним. И пусть сейчас подобные полеты прекратились, но сама идея путешествовать быстрее скорости звука не угасла. И этот наш обзор посвящен истории сверхзвуковой и гиперзвуковой авиации , а также её будущему.

Bell X-1 – этот экспериментальный самолет, был построен в США специально для того, чтобы исследовать возможность сверхзвуковых полетов. Данное летающее средство было оснащено ракетным двигателем, а в воздух поднималось другим, более крупным аппаратом. На Bell X-1 и был впервые преодолен звуковой барьер. Случилось это 14 октября 1947 года.

Даже сейчас Ту-144 можно назвать самым красивым и стильным детищем отечественной авиации. Этот самолет стал первым в мире пассажирским авиалайнером, созданным для полетов свыше скорости звука. К сожалению, история его была быстрой и трагической. Он перевозил пассажиров меньше года – две громкие аварии заставили всерьез усомниться в надежности данного транспортного средства, да и рентабельность полетов была сильно отрицательной. Зато Ту-144 засветился в фильме «Мимино» - именно на нем летал главный герой картины, став летчиком гражданской авиации. А вот из «Невероятных приключений итальянцев в России» самолет вырезали.

Куда более успешной была судьба французского самолета Concorde. Этот сверхзвуковой авиалайнер поднялся в воздух всего на два месяца позже советского – 2 марта 1969 года и проработал на пассажирских авиалиниях с 1976 по 2003 годы. Причина снятия с эксплуатации все та же – громкая авария и нерентабельность. Сказался также кризис на рынках авиаперевозок после терактов 11 сентября 2001 года, а также развитие онлайн-коммуникаций.

Но история сверхзвуковой пассажирской авиации со смертью Конкорда, судя по всему, не закончилась. Ведь ожидается, что в 2017 году совершит первый полет самолет QSST (SAI Quiet Supersonic Transport) от известной американской компании Lockheed Martin. Этот авиалайнер рассчитан всего на двенадцать пассажиров – он предназначен для чартерных бизнес-перевозок.

В последнее время все большую популярность набирает идея гиперзвуковой пассажирской авиации. Она подразумевает создание самолетов, которые смогут подниматься на суборбитальную орбиту и летать там со скоростью, которая немыслима в атмосфере (5М и выше, где М – это число Маха, относительная величина, превышающая 1000 километров в час).

До сих пор идея гиперзвуковых полетов в сознании большинства обывателей выглядит фантастикой. Однако первый летательный аппарат, преодолевший гиперзвуковой барьер, был запущен еще в 1959 году. Речь идет об американском ракетоплане North American X-15, который в течение 50 лет держал рекорд высоты и скорости полета среди самолетов. Эти характеристики составляли 107,96 км и 7274 км/ч соответственно.

Известная американская научно-исследовательская компания DARPA в 2010 и 2011 годах провела два испытания беспилотного летательных аппарата Falcon HTV. Поднятые в верхние слои атмосферы при помощи ракет-носителей, Falcon HTV-1 и Falcon HTV-2 разогнались до скорости, примерно равной 20 чисел Маха, что стало абсолютным рекордом для созданных человеком объектов. Правда, оба запуска закончились неудачно – аппараты потеряли стабильность полета и рухнули в океан. Да и к гражданской авиации они никакого отношения не имели – проект, скорее, военный. Однако компания DARPA доказала, что у гиперзвуковых полетов большое будущее, а рекорд, продержавшийся около пятидесяти лет, может быть легко побит сразу в несколько раз.

Но существуют в мире проекты и пассажирских гиперзвуковых самолетов. Самым известным и проработанным из них является аппарат SpaceLiner, работы над которым ведутся в Германском центре авиации и космонавтики с 2005 года. Как и другие подобные проекты, SpaceLiner подразумевает, что на высоту полета он будет подниматься не самостоятельно, а посредством ракеты. И уж только достигнув отметки в несколько десятков километров, он сможет начать набирать скорость, которая, кстати, по задумкам авторов, будет достигать 28 чисел Маха. А это позволит путешествовать из Лондона в Австралию всего за 90 минут. Технология будто взята из фантастического фильма, но вполне реально существующие аппараты используют схожий принцип подъема.

«Включите сверхзвук!»

Сверхзвуковые пассажирские самолёты - что мы о них знаем? По крайней мере то, что созданы они были относительно давно. Но, по разным причинам, эксплуатировались не столь долго, и не настолько часто, как могли бы. Да и на сегодняшний день, они существуют лишь как проектные модели.

Почему так? В чём особенность и «тайна» сверхзвука? Кто создавал эту технологию? А также - каковым будет будущее сверхзвуковых самолётов в мире, и конечно же - в России? Постараемся ответить на все эти вопросы.

«Прощальный полёт»

Итак, с тех пор, как три последних функционировавших сверхзвуковых пассажирских самолёта совершили свои последние полёты, после которых были списаны, прошло уже пятнадцать лет. Это было в далёком 2003. Тогда, 24 октября, они, все вместе «попрощались с небом». В последний раз пролетели на малой высоте, над столицей Великобритании.

Затем приземлились в лондонском аэропорту Хитроу. Это были самолёты типа «Конкорд», принадлежащие авиационной компании British Airways. И таким «прощальным полётом» они завершили весьма недолгую историю пассажирских перевозок, на превышающей звук скорости…

Так можно было думать ещё несколько лет назад. Но сейчас уже возможно с уверенностью сказать. Это - финал только первого этапа данной истории. И вероятно - все её светлые страницы ещё впереди.

Сегодня - подготовка, завтра — полёт

Сегодня многие компании и авиаконструкторы думают о перспективах сверхзвуковой пассажирской авиации. Одни строят планы по её возрождению. Другие уже вовсю готовятся к этому.

Ведь если она могла существовать и эффективно функционировать ещё несколько десятилетий назад, то сегодня - с серьёзно шагнувшими вперёд технологиями, не только возродить оную, но и решить ряд проблем, который заставил отказаться ведущие авиакомпании от таковой - вполне возможно.

Да и перспективы слишком заманчивы. Уж очень интересной кажется возможность полёта, допустим, из Лондона в Токио - за пять часов. Пересечь расстояние от Сиднея, до Лос-Анджелеса за шесть часов? И попасть из Парижа в Нью-Йорк за три с половиной? С пассажирской авиацией, которая способна летать с большей скоростью, нежели разносится звук - это совсем нетрудно.

Но, конечно, перед триумфальным «возвращением» таковой в воздушное пространство, — учёным, инженерам, конструкторам, и многим другим — предстоит ещё немало потрудится. Нужно не просто восстановить то, что когда-то было, предложив новую модель. Отнюдь.

Цель - решение множества проблем, кои связаны с пассажирской сверхзвуковой авиацией. Создание авиамашин, которые будут не только демонстрировать возможности, и могущество стран, построивших их. Но окажутся и реально эффективными. Настолько, чтобы занять достойную их нишу в авиации.

История «сверхзвука». Часть 1. Что было в начале…

С чего же всё начиналось? На самом деле - с простой пассажирской авиации. А таковой уже более века «от роду». Оформление её началось в 1910-х, в Европе. Когда мастера из наиболее развитых стран мира создавали первые авиамашины, основным предназначением которых, была перевозка пассажиров на различные расстояния. То есть - полёт, со множеством людей на борту.

Первым среди них считается французский Bleriot XXIV Limousine. Он принадлежал авиастроительной компании Bleriot Aeronautique. Однако использовался, в основном, для забавы тех, кто уплатил за увеселительные «прогулки»-полёты, на нём. Через два года после его создания, аналог появляется и в России.

То был С-21 «Гранд». Его сконструировали на базе созданного Игорем Сикорским «Русского витязя» — тяжёлого бомбардировщика. А постройкой этой пассажирской авиамашины занимались работники Балтийского вагонного завода.

Ну а после того прогресс было уже не остановить. Авиация развивалась стремительно. И пассажирская, в частности. Сперва были перелёты между конкретными городами. Затем самолёты смогли преодолевать расстояния между государствами. Наконец - авиамашины стали пересекать океаны и совершать перелёты от одного материка к другому.

Развивавшиеся технологии и всё большее количество новаций, позволяли авиации путешествовать очень быстро. Намного скорее - нежели поезда или корабли. И для неё ведь практически не было преград. Не нужно было пересаживаться с одного транспорта на другой, не только, скажем, путешествуя на какой-нибудь особенно далёкий «край света».

Даже, тогда, когда пересечь необходимо сушу и водные просторы сразу. Самолёты не останавливало ничто. И это естественно, ведь летят они над всем - континентами, океанами, странами…

Но время утекало быстро, мир менялся. Конечно, развивалась и авиационная отрасль. Самолёты за последующие несколько десятилетий, вплоть до 1950-х, изменились настолько, если сравнивать с теми, кои летали ещё в начале 1920-30-х, что стали уже чем-то совершенно другим, особенным.

И вот, в середине двадцатого века, развитие реактивного двигателя пошло весьма быстрыми, даже в сравнении с предшествующими двадцатью-тридцатью годами, темпами.

Небольшое информационное отступление. Или — немного физики

Передовые разработки позволили самолётам «разогнаться» до скорости, большей, чем та, с коей распространяется звук. Конечно, первым делом, это было применено в военной авиации. Ведь речь идёт, всё-таки, о двадцатом веке. Который, как ни прискорбно это осознавать, был столетием конфликтов, двух мировых войн, «холодной» борьбы СССР и США…

И едва ли не каждая новая технология, созданная ведущими государствами мира, прежде всего рассматривалась с точки зрения того, как её можно использовать в обороне или нападении.

Итак, самолёты теперь могли летать с невиданной ранее скоростью. Быстрее звука. А в чём же её специфика?

Прежде всего - очевидно, что это скорость, которая превышает ту, с коей разносится звук. Но, вспоминая основные законы физики, можно сказать, что в разных условиях, она может отличаться. Да и «превышает» - понятие очень растяжимое.

И потому - есть специальный стандарт. Сверхзвуковой скоростью называют ту, которая превышает звуковую до пяти раз, с учётом того, что в зависимости от температуры, и других факторов окружающей среды, она может меняться.

Например - если мы возьмём нормальное атмосферное давление, на уровне моря, то в таком случае, скорость звука будет равняться впечатляющей цифре - 1191 км/ч. То есть, за секунду преодолевается 331 метр.
Но, что особенно важно при проектировании сверхзвуковых авиамашин, по мере набора высоты - снижается температура. А значит - и быстрота, с которой распространяется звук, и весьма значительно.

Так скажем, если подняться на высоту в 20 тысяч метров, то здесь оная будет составлять уже 295 метров в секунду. Но есть и ещё один важный момент.

На 25 тысячах метров над уровнем моря, температура начинает повышаться, поскольку это уже не нижний слой атмосферы. И так происходит далее. Вернее - выше. Скажем, на высоте в 50 000 метров будет ещё жарче. Следовательно, скорость звука там - увеличивается ещё больше.

Интересно - на сколько? Поднявшись на 30 километров над уровнем моря, попадаешь в «зону», где звук распространяется со скоростью в 318 метров за секунду. А на 50 000 метров, соответственно - 330 м/с.

О числе Маха

Кстати, интересно, что для упрощения понимания особенностей перелёта и работы в таких условиях, в авиации используют число Маха. Общее описание такового, может быть сведено к следующим заключениям. Оно выражает собой скорость звука, которая имеет место быть в данных условиях, на конкретной высоте, при данной температуре и плотности воздуха.

К примеру, скорость полёта, которая равна двум числам Маха, на высоте десять километров над землёй, в обычных условиях, будет равняться 2 157 км/ч. А на уровне моря - 2 383 км/ч.

История «сверхзвука». Часть 2. Преодоление барьеров

Кстати, впервые достиг быстроты полёта, более чем в 1 Мах, лётчик из США - Чак Йегер. Это произошло в 1947 году. Тогда он «разогнал» свой самолёт, летящий на высоте в 12.2 тысячах метров над землёй, до скорости в 1066 км/ч. Так прошёл первый сверхзвуковой полёт не земле.

Уже в 1950-х начинаются работы по проектированию и подготовке к серийному производству пассажирских самолётов, способных лететь со скоростью - быстрее звука. Их ведут учёные и авиаконструкторы наиболее могущественных стран мира. И у них получается добиться успеха.

Тот самый «Конкорд», модель - от которой окончательно откажутся в 2003, был создан в 1969. Это совместная - британско-французская разработка. Символично выбранное название - «Concorde», с французского, переводится как «согласие».

Это был один из двух существовавших типов сверхзвуковых пассажирских самолётов. Ну а создание второго (а вернее - хронологически - первого) - заслуга авиаконструкторов СССР. Советский аналог «Конкорда» называется Ту-144. Он был спроектирован в 1960-е и первый полёт совершил 31 декабря 1968. За год до британско-французской модели.

Других типов сверхзвуковых пассажирских самолётов, вплоть до сего дня, реализовано не было. И «Конкорд» и Ту-144 летали благодаря турбореактивным двигателям, кои были специально переустроены для того, чтобы долгое время работать в режиме сверхзвуковой скорости.

Советский аналог «Конкорда» эксплуатировали значительно меньший срок. Уже в 1977 от него отказались. Самолёт летал в среднем, со скоростью в 2 300 километров в час и за раз мог перевезти до 140 пассажиров. Но при этом, цена билета на такой «сверхзвуковой» рейс была в два-два с половиной, а то и три раза больше, чем на обыкновенный.

Конечно, у советских граждан подобные не пользовались большим спросом. Да и обслуживать Ту-144 было не просто и дорого. Потому, в СССР от них так быстро отказались.

«Конкорды» прослужили дольше, хотя билеты на рейсы, по которым они летали, также стоили дорого. И спрос тоже был не велик. Но всё же, несмотря на это, их продолжали эксплуатировать, как в Великобритании, так и во Франции.

Если выполнить перерасчёт стоимости билета на «Конкорд», в 1970-х, по сегодняшнему курсу, то это будет около двух десятков тысяч долларов. За билет в один конец. Можно понять, почему спрос на них был несколько меньше, нежели на перелёты, с помощью самолётов, не достигающих сверхзвуковых скоростей.

«Конкорд» мог за раз принять на борт от 92 до 120 пассажиров. Летал со скоростью более 2 тысяч км/ч и преодолевал расстояние от Парижа до Нью-Йорка за три с половиной часа.

Так прошло несколько десятилетий. До 2003.

Одной из причин отказа от эксплуатации этой модели стала авиакатастрофа, произошедшая в 2000 году. Тогда, на борту разбившегося «Конкорда» находилось 113 человек. Все они погибли.

Позже начался международный кризис в области пассажирских авиационных перевозок. Его причина - теракты, произошедшие 11 сентября 2001 года, на территории Соединённых штатов.

Да ещё, ко всему, заканчивается срок гарантийного обслуживания «Конкордов» авиакомпанией Airbus. Всё это вместе сделало дальнейшую эксплуатацию сверхзвуковых пассажирских самолётов крайне невыгодной. И в 2003 году были поочерёдно списаны все «Конкорды», как во Франции, так и в Великобритании.

Надежды

После этого ещё оставались надежды на скорое «возвращение» сверхзвуковых пассажирских самолётов. Авиаконструкторы рассуждали о создании особых двигателей, кои позволят экономить топливо, не смотря на скорость полёта. Говорили о повышении качества и оптимизации основных систем авионики, на таких авиамашинах.

Но, в 2006 и 2008 годах вышли новые постановления Международной организации гражданской авиации. В них определялись последние (действительны они, кстати, и на данный момент) стандарты допустимого авиационного шума при полёте.

А сверхзвуковые самолёты, как известно, не имели права летать над населёнными пунктами, именно поэтому. Ведь производили сильные шумовые хлопки (также по причинам физических особенностей полёта), когда двигались на максимальных скоростях.

Это стало причиной того, что «планирование» «возрождения» сверхзвуковой пассажирской авиации несколько затормозилось. Однако, на самом деле, после введения данного требования, авиаконструкторы стали думать, как решить такую проблему. Ведь она тоже имела место быть и раньше, просто «запрет» сконцентрировал внимание именно на ней - «проблеме шума».

А что же сегодня?

Но с момента последнего «запрета» прошло уже десять лет. И планирование плавно перешло в проектирование. На сегодняшний день созданием пассажирских сверхзвуковых самолётов, занимаются несколько компаний и государственных организаций.

Какие именно? Российские: Центральный аэрогидродинамический институт (тот самый, который назван в честь Жуковского), компании «Туполев» и «Сухой». У российских авиаконструкторов есть неоценимо важное преимущество.

Опыт советских проектировщиков и создателей Ту-144. Впрочем, об отечественных наработках в этой сфере лучше поговорить отдельно и подробнее, что мы и предлагаем сделать дальше.

Но не только россияне создают сверхзвуковой пассажирский самолёт нового поколения. Это также и европейский концерн - Airbus, и французская компания Dassault. Среди фирм Соединённых Штатов Америки, что работают в данном направлении, — Boeing и конечно Lockheed Martin. В стране восходящего солнца основная организация, проектирующая такой самолёт - это агентство аэрокосмических исследований.

И данный список - отнюдь не полный. При этом важно уточнить, что подавляющая часть профессиональных авиаконструкторов, работающих в данной сфере, разделилась на две группы. Независимо от страны происхождения.

Одни считают, что создать «тихий» сверхзвуковой пассажирский самолёт, на сегодняшнем уровне технологического развития человечества, невозможно никоим образом.

А потому - единственный выход, — это проектирование «просто быстрого» авиалайнера. Он, в свою очередь, будет переходить на сверхзвуковую скорость в тех местах, где это разрешено. А пролетая, например, над населёнными пунктами, возвращаться к дозвуковой.

Такие «скачки», по мнению этой группы учёных и конструкторов, позволят сократить время полёта до минимально возможного, и не нарушить требований относительно шумовых эффектов.

Другие же наоборот - полны решимости. Они считают, что бороться с причиной шума можно уже сейчас. И приложили немало усилий, дабы доказать - сверхзвуковой авиалайнер, летающий тихо - вполне возможно построить в самые ближайшие годы.

И ещё немного нескучной физики

Итак, при полёте на скорости более чем в 1,2 Маха, планер летательного аппарата образует ударные волны. Наиболее сильны они в хвостовой и носовой зоне, а также некоторых других частях самолёта, как например - на кромках воздухозаборников.

Что такое ударная волна? Это зона, где плотность, давление и температура воздуха испытывают резкие скачки. Возникают они при перемещениях на высоких скоростях, быстрее звуковой.

Людям же, которые стоят при этом на земле, не смотря на расстояние, кажется, что происходит некий взрыв. Конечно, речь идёт о тех, кто находится в относительной близости - под тем местом, где летит самолёт. Именно потому и были запрещены полёты сверхзвуковой авиации над городами.

С такими ударными волнами, как раз, и борются представители «второго лагеря» учёных и конструкторов, кои верят в возможность нивеляции этого шума.

Если вдаваться в подробности, то причина такового буквально «столкновение» с воздухом на очень большой скорости. На фронте волны резко и сильно повышено давление. В то же время, сразу, после него, наблюдается падение такового, а затем переход к нормальному показателю давления (такому, как было до «столкновения»).

Однако, уже проведена классификация типов волн и найдены потенциально оптимальные решения. Осталось только закончить работы в этом направлении и внести необходимые коррективы в проекты самолётов, или же создавать таковые с ноля, с учётом данных поправок.

В частности, специалисты NASA пришли к осознанию необходимости конструкционных изменений, с целью реформации особенностей полёта в целом.

А именно - изменению специфики ударных волн, насколько это возможно при нынешнем технологическом уровне. Что достигается путём реструктуризации волны, за счёт конкретных изменений конструкции. В результате - стандартная волна рассматривается как N-тип, а та, которая возникает при полёте, с учётом предложенных специалистами нововведений, как S-тип.

И при последней, значительно снижается «взрывной» эффект смены давления, и люди, находящиеся внизу, например, в городе, если самолёт пролетает над ним, даже тогда, когда слышат таковой эффект, то только как «отдалённый хлопок дверью автомашины».

Форма - тоже важно

Кроме того, например, японские авиационные конструкторы, не так давно, в середине 2015, создали беспилотный планер модели D-SEND 2. Его форма спроектирована особым образом, позволяя существенно уменьшить интенсивность и количество ударных волн, возникающих, когда аппарат летит на сверхзвуковой скорости.

Эффективность предложенных таким образом, японскими учёными, инноваций, была доказана при испытаниях D-SEND 2. Таковые провели в Швеции, в июле 2015. Достаточно интересным был ход мероприятия.

Планер, который не был оснащён двигателями, подняли на высоту в 30,5 километров. С помощью воздушного шара. Затем его сбросили вниз. За время падения он «разогнался» до скорости в 1,39 Маха. Длина самого D-SEND 2 - 7,9 метра.

После проведённых испытаний, японские авиаконструкторы смогли с уверенностью заявить - интенсивность ударных волн, при полёте их детища на скорости, превышающей быстроту распространения звука, — в два раза меньше, чем у «Конкорда».

Каковы же особенности D-SEND 2? Прежде всего - его носовая часть не осесимметричная. Киль смещён к ней, и при этом, горизонтальное хвостовое оперение установлено как цельноповоротное. Оно также расположено под отрицательным углом к продольной оси. И при этом законцовки оперения располагаются ниже, чем точка крепления.

Крыло, плавно сопряжённое с фюзеляжем, выполнено с нормальной стреловидностью, но ступенчатое.

По примерно такой же схеме сейчас, по состоянию на ноябрь 2018, проектируют пассажирский сверхзвуковой AS2. Работают над ним профессионалы из Lockheed Martin. Заказчиком выступает NASA.

Также, проект российского СДС/СПС сейчас находится на стадии совершенствования формы. Планируется, что она будет создаваться с упором на уменьшение интенсивности ударных волн.

Сертификация и… ещё одна сертификация

Важно понимать, что некоторые проекты пассажирских сверхзвуковых самолётов будут реализовываться уже в начале 2020-х. При этом, правила, установленные Международной организацией гражданской авиации, в 2006 и 2008, ещё будут действовать.

А значит, если до того времени не случится серьёзного технологического прорыва, в области «тихого сверхзвука», то вероятно создание именно самолётов, кои будут переходить на скорость, выше одного Маха, только в зонах, где сие разрешено.

И после этого, когда необходимые технологии всё же появятся, при таком сценарии, придётся проводить множество новых испытаний. С целью того, чтобы самолёты могли получить разрешение на полёты над населёнными пунктами. Но это лишь рассуждения о будущем, сегодня что-либо точно сказать на этот счёт весьма трудно.

Вопрос цены

Ещё одна проблема, упомянутая ранее- дороговизна. Конечно, на сегодняшний день, уже создано множество двигателей, намного более экономичных, нежели те, которые эксплуатировали ещё двадцать, или тридцать лет назад.

В том числе, сейчас проектируются и те, кои могут обеспечить самолёту движение на сверхзвуковой скорости, но при этом не «съедают» столько горючего, сколько Ту-144, или «Конкорд».

Каким образом? Прежде всего - это использование керамических композиционных материалов, что обеспечивают снижение температур, а сие особенно важно в горячих зонах силовых установок.

Кроме того - введение ещё одного, третьего, воздушного контура - помимо внешнего и внутреннего. Нивеляция жёсткой сцепки турбины с вентилятором, внутри самолётного двигателя и т.п.

Но тем не менее, даже благодаря всем этим нововведениям, нельзя сказать, что сверхзвуковой полёт, в сегодняшних реалиях - экономичен. Потому, для того, чтобы он стал доступен и привлекателен для широких масс населения, крайне важны работы по усовершенствованию двигателей.

Возможно - актуальным решением станет полная переработка конструкции - считают эксперты.

Кстати - снизить стоимость за счёт увеличения количества пассажиров на один рейс, также не удастся. Поскольку те авиамашины, что проектируют на сегодняшний день (имеются ввиду, конечно, сверхзвуковые самолёты), рассчитаны на перевозки небольшого числа людей - от восьми, до сорока пяти.

Новый двигатель - вариант решения проблемы

Из последних новинок, в данной сфере, следует отметить инновационную реактивную, турбовентиляторную силовую установку, созданную в нынешнем, 2018 году, компанией GE Aviation. В октябре она был представлен под названием Affinity.

Этот двигатель планируют установить на упомянутую модель пассажирского AS2. Каких-либо существенных технологических «новинок» в данном типе силовых установок не предусмотрено. Но при этом, в нём соединены особенности реактивных двигателей с большой и малой степенью двухконтурности. Что делает модель весьма интересной, для установки на сверхзвуковом самолёте.

Кроме всего прочего, создатели двигателя утверждают, что при испытаниях он докажет свою эргономичность. Расход топлива силовой установкой будет примерно равен тому, который можно фиксировать у стандартных двигателей авиалайнеров, находящихся ныне в эксплуатации.

То есть, это заявка на то, что силовая установка сверхзвукового самолёта будет потреблять приблизительно столько же топлива, сколько и у обычного авиалайнера, не способного разогнаться до скорости выше одного Маха.

Как это получится - пока объяснить трудно. Поскольку особенности конструкции двигателя его создатели на настоящий момент не раскрывают.

Какими они могут быть - российские сверхзвуковые авиалайнеры?

Конечно, сегодня существует множество конкретных проектов сверхзвуковых пассажирских самолётов. Однако, далеко не все близки к реализации. Посмотрим на наиболее перспективные.

Итак - особого внимания заслуживают российские авиастроители, унаследовавшие опыт советских мастеров. Как упоминалось ранее, сегодня, в стенах ЦАГИ имени Жуковского, по словам его сотрудников, уже почти закончено создание концепции сверхзвукового пассажирского самолёта нового поколения.

В официальном описании модели, предоставленном пресс-службой института, упоминается, что это «лёгкая, административная» авиамашина, «с низким уровнем звукового удара». Проектированием занимаются специалисты, сотрудники данного учреждения.

Также, в сообщении пресс-службы ЦАГИ упомянуто, что благодаря особой компоновке корпуса самолёта и специальному соплу, на коем установлена система шумоглушения, данная модель будет демонстрировать последние достижения технологического развития российского авиастроения.

Кстати, важно упомянуть, что среди наиболее перспективных проектов ЦАГИ, помимо описанного - новая конфигурация пассажирских авиалайнеров, именуемая «летающее крыло». Она реализует несколько особенно актуальных улучшений. А конкретно - даёт возможность, улучшить аэродинамику, снизить потребление топлива и т.д. Но для не сверхзвуковых авиамашин.

Кроме всего прочего, данный институт уже неоднократно представлял готовые проекты, которые привлекали внимание авиалюбителей со всего мира. Допустим, — один из последних, — модель сверхзвукового бизнес джета, способного преодолеть до 7 000 километров без дозаправки, и развивать скорость в 1,8 тысяч км/ч. Таковая была представлена на выставке «Гидроавиасалон-2018».

« … проектирование идёт по всему миру!»

Помимо названных российских, также наиболее перспективны следующие модели. Американский AS2 (способный развить скорость до 1,5 Маха). Испанский S-512 (предел скорости - 1,6 Маха). И также, находящийся на стадии проектирования в США, Boom, от компании Boom Technologies (ну а он сможет летать с максимальной скоростью в 2,2 Маха).

Есть ещё X-59, который создаётся по заказу NASA, фирмой Lockheed Martin. Но он будет представлять собой летающую научную лабораторию, а не пассажирский самолёт. Да и запускать оный в серийное производство пока никто не планировал.

Интересны планы компании Boom Technologies. Сотрудники данной фирмы заявляют, что будут стараться добиться максимального удешевления стоимости полёта на создаваемых предприятием сверхзвуковых авиалайнерах. Например, цену за перелёт из Лондона в Нью-Йорк они могут приблизительно назвать. Это около 5000 долларов США.

Для сравнения, столько стоит билет на рейс из английской столицы в «Новый» Йорк, на обычном, или «дозвуковом» самолёте, в бизнес-классе. То есть, цена полёта на авиалайнере, способном летать со скоростью более 1.2 Маха, будет приблизительно равна стоимости дорогого билета на самолёт, который не мог бы совершить такой же быстрый перелёт.

Однако, в Boom Technologies сделали ставку на то, что создать «тихий» сверхзвуковой пассажирский лайнер в ближайшей перспективе не получиться. Потому их Boom будет летать на максимальной скорости, кою способен развить, только над водными пространствами. А находясь над сушей, — переходить на меньшую.

При том, что длина Boom составит 52 метра, за раз он сможет перевезти до 45 пассажиров. Согласно планам компании, проектирующей самолёт, первый полёт этой новинки должен произойти в 2025 году.

Что на сегодняшний день известно о ещё одном перспективном проекте - AS2? Он сможет перевезти значительно меньше людей - только от восьми до двенадцати человек за рейс. При этом длина лайнера будет равна 51,8 метра.

Над водой он, как планируется, получит возможность летать со скоростью в 1,4-1,6 Маха, а над сушей - 1,2. Кстати, в последнем случае, благодаря особой форме, самолёт в принципе не будет образовывать ударных волн. Впервые эта модель должна подняться в воздух уже летом 2023. В октябре того же года - самолёт выполнит свой первый перелёт через Атлантику.

Это событие будет приурочено к памятной дате - двадцатилетию, с того дня, как «Конкорды» последний раз летели над Лондоном.

При том, испанский S-512 впервые взмоет в небо не позднее, чем в конце 2021 года. А поставки этой модели заказчикам начнутся с 2023. Максимальная скорость этого самолёта - 1,6 Маха. На его борту возможно расположить 22 пассажира. Предельная дальность полёта равна 11,5 тысячам км.

Клиент - всему голова!

Как можно заметить, некоторые компании очень стараются завершить проектирование и приступить к созданию авиамашин - как можно быстрее. Ради кого они готовы так торопиться? Попробуем объяснить.

Итак, в течении 2017 года, к примеру, объём воздушных пассажирских перевозок, составил четыре миллиарда человек. Причём 650 миллионов из них летали на дальние расстояния, проведя в пути от 3,7 до тринадцати часов. Далее - 72 миллиона из 650, при том, летели первым, или же бизнес-классом.

Вот на эти 72 000 000 человек, в среднем, и рассчитывают те компании, которые занимаются созданием сверхзвуковых пассажирских авиамашин. Логика проста - возможно, что многие из них будут не против заплатить немного больше за билет, с условием того, что полёт пройдёт, примерно, в два раза быстрей.

Но, даже не смотря на все перспективы, многие эксперты обоснованно полагают, что активный прогресс сверхзвуковой авиации, созданной для перевозки пассажиров, может начаться уже после 2025 года.

В подтверждение такого мнения свидетельствует и факт того, что упомянутая «летучая» лаборатория X-59 впервые поднимется в воздух только в 2021. А зачем?

Исследования и перспективы

Основной целью её полётов, которые будут проходить в течении нескольких лет, выступит сбор информации. Дело в том, что эта авиамашина должна пролететь над различными населёнными пунктами на сверхзвуковой скорости. Жители данных поселений уже выразили своё согласие на проведение испытаний.

И после того, как самолёт-лаборатория будет завершать очередной «экспериментальный перелёт», люди, живущие в тех населённых пунктах, над коими она пролетела, должны рассказать о тех «впечатлениях», что они получили за время, когда авиалайнер находился над их головами. А особенно чётко выразить - как воспринимали шум. Повлиял ли он на их жизнедеятельность и т.д.

Собранные таким образом данные, будут переданы в Федеральное управление гражданской авиации, что в Соединённых Штатах. И после их детального анализа специалистами, возможно, запрет на совершение полётов сверхзвуковых авиалайнеров над населёнными участками суши, будет отменён. Но в любом случае, случится это никак не раньше 2025 года.

А пока мы можем наблюдать за созданием этих инновационных самолётов, кои уже в скором времени ознаменуют своими полётами рождение новой эры сверхзвуковой пассажирской авиации!

С хорошим источником энергии полетит даже скала или целый дом, а с этим проблемы потому что слабо идет прогресс в развитие добычи и хранение энергии. Могу еще добавить и то что американский самолет стелс Найт Хок в обще не должен летать,но благодаря бортовому компьютеру и электроники которая в реальном времени следит за критическими параметрами полета самолета и не допускает и ограничивает переход самолета на критические режимы полеты. Электроника сделала то что в воздух подняли летающий утюг. Все эти концепты расчитаны на новые материалы нанотехнологии,совершенно другой тип двигателя. Кто его знает может быть эти техно фантазии и полетят. Дрим лайнер взлетел потому что в нем использовали карбон угле пластик,угле волокно,стекловолокно. Благодаря литий ионным батареям стало возможно создать летающей мотоцикл или квадрокоптер. Главное это мощныйи экономичныйисточник энергии а в авиации и в космических кораблях с этим огромная проблема

Источник: © сайтс хорошим источником энергии полетит даже скала или целый дом а с этим проблемы потому что слабо идет прогресс в развитие добычи и хранение энергии. Могу еще добавить и то что американский самолет стелс Найт Хок в обще не должен летать,но благодаря бортовому компьютеру и электроники которая в реальном времени следит за критическими параметрами полета самолета и не допускает и ограничивает переход самолета на критические режимы полеты. Электроника сделала то что в воздух подняли летающий утюг. Все эти концепты расчитаны на новые материалы нанотехнологии,совершенно другой тип двигателя. Кто его знает может быть эти техно фантазии и полетят. Дрим лайнер взлетел потому что в нем использовали карбон угле пластик,угле волокно,стекловолокно. Благодаря литий ионным батареям стало возможно создать летающей мотоцикл или квадрокоптер. Главное это мощныйи экономичныйисточник энергии а в авиации и в космических кораблях с этим огромная проблема

Источник: © Fishki.netс хорошим источником энергии полетит даже скала или целый дом а с этим проблемы потому что слабо идет прогресс в развитие добычи и хранение энергии. Могу еще добавить и то что американский самолет стелс Найт Хок в обще не должен летать,но благодаря бортовому компьютеру и электроники которая в реальном времени следит за критическими параметрами полета самолета и не допускает и ограничивает переход самолета на критические режимы полеты. Электроника сделала то что в воздух подняли летающий утюг. Все эти концепты расчитаны на новые материалы нанотехнологии,совершенно другой тип двигателя. Кто его знает может быть эти техно фантазии и полетят. Дрим лайнер взлетел потому что в нем использовали карбон угле пластик,угле волокно,стекловолокно. Благодаря литий ионным батареям стало возможно создать летающей мотоцикл или квадрокоптер. Главное это мощныйи экономичныйисточник энергии а в авиации и в космических кораблях с этим огромная проблема