Concorde — сверхзвуковой пассажирский самолет, разработанный Англией и Францией в 60-х годах ХХ века. Ту-144 и «Конкорд»: куда пропали сверхзвуковые пассажирские самолеты? Еще будучи над полосой «Конкорд» набрал высоту около 1000 метров – по словам Юрия Васильевича что-то немыслимое для наших гражданских самолетов. «Конкорд» был создан в результате слияния в 1962 году французской и британской программ по созданию сверхзвукового авиатранспорта.
Быстрее звука: проекты сверхзвуковых самолетов будущего
Рассказываем, что случилось со сверхзвуковыми самолётами, когда они снова вернутся в небо и будут ли доступны полеты на них всем желающим. Французские сверхзвуковые самолеты Concorde в течение 27 лет успешно перевозили пассажиров через Атлантику. Он опередил не только звук, но и весь мир – иностранный сверхзвуковой пассажирский самолет «Конкорд» взлетел на несколько месяцев позже. Два сверхзвуковых пассажирских самолёта Конкорд одновременно взлетели 21 января 1976 года: борт British Airways направился из аэропорта Хитроу в Бахрейн, а борт Air France — из аэропорта Париж-Орли в Бразилию с остановкой в Сенегале.
Академик РАН Сергей Чернышёв: Сверхзвуковые лайнеры скоро вернутся
Задолго до начала его производства 16 авиакомпаний по всему миру сделали предварительные заказы на 74 «Конкорда». Однако, в 1973 году в мире разразился нефтяной кризис, вызванный войной между Израилем и арабскими странами. Цены на авиационное топливо выросли в несколько раз, что поставило под сомнение коммерческую привлекательность сверхзвуковых полётов. И действительно, «Конкорд» затрачивал в три раза больше топлива на перевозку одного пассажира, чем дозвуковые самолёты. Фото: ведомости В общей сложности на двух авиазаводах - в Бристоле Великобритания и Тулузе Франция было изготовлено лишь 20 таких лайнеров, из которых 9 приобрели авиакомпании «Бритиш Эйрвэйс» и «Эйр Франс».
Из-за отозванных заказов других стран ещё 5 самолётов передали этим же авиакомпаниям по символическим ценам 1 фунт стерлингов и 1 франк соответственно. За 27 лет регулярных и чартерных рейсов на «Конкордах» было перевезено 3,7 миллиона человек это в тысячу с лишним раз больше, чем перевезли советские Ту-144 на единственной линии «Москва — Алма-Ата».
Общий вид «Конкорда» Новинкой для коммерческой авиации стала автоматическая электронная аналоговая система управления двигателями. Каждый двигатель имеет две идентичные системы управления, основную и резервную. Особенностью двигателей «Конкорда», отличавшей их от других двигателей авиалайнеров кроме НК-144 А, применявшегося на Ту-144 , стало наличие форсажной камеры. В крейсерском полёте форсаж двигателей не использовался, что благоприятным образом сказывалось на топливной экономичности «Конкорда» и дальности сверхзвукового полёта.
Схема работы воздухозаборников «Конкорда» Воздухозаборники «Конкорда» Для каждого двигателя имеется отдельный плоский воздухозаборник прямоугольного сечения с регулируемым горизонтальным клином. Воздухозаборник имеет систему слива пограничного слоя, и весьма сложную кинематику дополнительных створок. Таким образом, общая степень повышения давления воздухозаборника и компрессора двигателя составляла приблизительно 80:1. Механизация воздухозаборника гидравлическая, управление автоматическое, электронное, аналоговое. Створки системы реверса служат также вторичными регулируемыми инжекционными соплами двигателей. В задней части каждого пакета из двух двигателей установлены специальные вертикальные теплошумоотражатели.
Эти отражатели оснащены отклоняемыми внутрь законцовками, «сплющивавшими» с боков выхлопную струю двигателей на взлёте, что также служило целям шумоподавления. Кроме этого, в основном сопле каждого двигателя установлено по 8 лопатообразных шумоподавителей, которые вводились в реактивную струю при пролёте густозаселённых районов на дозвуковой скорости. Механизация регулируемого сопла, системы реверса и шумоподавления пневматическая, с электронным управлением. Тяга в бесфорсажном режиме 89 кН, форсированная тяга 136 кН. Olympus 593-22R — более мощный вариант двигателя, сменивший предыдущий на предсерийных 01 и 02. Тяга в бесфорсажном режиме 154 кН, форсированная тяга 165 кН.
Olympus 593—610-14-28 — устанавливался на серийные самолёты. Тяга в бесфорсажном режиме 142 кН, форсированная тяга 169 кН. Одно из основных отличий от предыдущих вариантов — камера сгорания с предварительным испарением топлива, что позволило повысить эффективность сгорания топлива и снизить дымность. Двигатель номер 4 крайний с правой стороны имел несколько отличающиеся от остальных двигателей режимы на малых скоростях. Это было вызвано тем, что вихревые потоки, генерируемые носком крыла в его корневой части, затягивались в воздухозаборник, имея при этом направление вращения, противоположное направлению вращения компрессора двигателя. На крайний левый двигатель вихревые потоки не оказывали заметного влияния, поскольку направление их вращения совпадало с направлением вращения компрессора.
Из соображений снижения полётного веса «Конкорд» не был оборудован вспомогательной силовой установкой ВСУ. Это не создавало существенных проблем, поскольку эксплуатация самолёта происходила с хорошо оборудованных аэродромов , на которых всегда было доступно внешнее электрическое и воздушное снабжение. Пуск двигателей пневматический, на земле двигатели запускались от наземного источника воздуха высокого давления, в полёте двигатели могли перезапускаться путём отбора ВВД от работающих двигателей. Шасси[ править править код ] «Конкорд» в посадочной конфигурации. Хорошо видны все три стойки шасси, а также выдвижные посадочные фары. Светлые элементы в районе колёс основных стоек — водоотражатели, на передней стойке водоотражатель находится с задней стороны, и потому не виден Шасси «Конкорда» трёхстоечное, с носовой опорой.
В связи с тем, что на взлёте и на посадке самолёт выходил на весьма большие углы атаки, стойки шасси имеют необычно большую высоту, около 3,5 м, из-за чего Конкорд нередко сравнивали в шутку с цаплей на длинных ногах. Это привело к тому, что двери «Конкорда» находились примерно на той же высоте, что и двери намного более крупного Boeing 747. Основные стойки шасси имеют по две пары колёс, расположенных друг за другом, и убираются поворотом внутрь к фюзеляжу. Передняя стойка имеет два колеса и убирается поворотом вперёд. Передняя стойка снабжена гидравлическим механизмом разворота для управления самолётом на земле. К стойкам шасси крепятся композитные водоотражатели, служащие для предотвращения попадания воды, поднимаемой колёсами, в воздухозаборники двигателей.
Механизмы уборки стоек шасси гидравлические, причём уборка шасси происходит от одной основной гидросистемы, а для выпуска может быть использована резервная.
Даже сейчас сумма кажется очень большой. Тогда это было целое состояние и далеко не все могли себе позволить регулярно летать по делам на таком самолете. Многие пассажиры брали на него билет просто как на аттракцион. Когда Конкорд совершал свой последний рейс, цены на него на аукционах поднимались до 60 тысяч долларов. На какой высоте и с какой скоростью летал Конкорд Возможность перелететь через Атлантику всего за три часа достигалась за счет того, что самолет разгонялся до скорости примерно 2 200 километров в час. Делал он это на высоте 18 000 — 18 500 метров.
Благодаря полетам на такой большой высоте Конкорд мог себе позволит не петлять по воздушным коридорам, теряя на этом время, а двигаться по максимально короткой прямой. За время длительного полета на большой скорости температура носовой части самолета могла подниматься до 130 градусов Цельсия, а на кончиках крыла доходить до 100 градусов Движение с такой большой скоростью было бы не возможно при сохранении традиционной аэродинамической схемы. Так как сопротивление воздуха пропорционально квадрату скорости, конструкция должна быть намного более прочной. При увеличении скорости почти в три раза, сопротивление увеличивается примерно в девять раз. Также аэродинамика должна быть не в форме капли, чтобы воздух ее обтекал, а в форме клина, чтобы буквально прокалывать воздух, не создавая перед носом зону повышенного давления. Именно такая форма планера позволяет преодолевать скорость звука. Крылья тоже должны быть более компактными, так как на такой скорости подъемной силы и так хватает.
В итоге они были сделаны в форме треугольников, смещенных назад. Если говорить больше с технической стороны, то такая схема самолета называется «бесхвостка» и сделана она с низкорасположенным треугольным крылом оживальной формы промежуточная между конусом и эллипсоидом. Так получилось сделать их более обтекаемыми и более прочными, но был и один серьезный минус такой компоновки. Если не вдаваться в тонкости сложной топливной системы Конкорда, можно только сказать, что она состояла из 17 баков общим объемом 119 280 литров. При переходе на сверхзвук через балансировочные камеры топливо перемещалось между баками. Потом скорость увеличивалась и топливо снова перемещалось. Уже после этого самолет набирал максимальную скорость.
Салон сверхзвукового самолета Изначально предполагалось три варианты компоновки салона Конкорда — от 108 до 144 пассажиров. В итоге сертификацию он получил на перевозку 128 пассажиров, но такая компоновка никогда не использовалась. Все самолеты изначально вмещали 108 человек, но эксплуатировавшие их British Airways и Air France привели салон к тому, что в нем было ровно 100 человек. Вот так скромно выглядел салон Конкорда. Больше в него было не уместить, так как его ширина составляла всего 2,62 метра. Это даже меньше, чем у ТУ-134. В итоге слева и справа от прохода в каждом ряду было всего по два кресла.
Самолеты с вертикальным взлетом. Как они работают и зачем нужны Чем Конкорд отличается от сверхзвукового ТУ-144 Если говорить о Конкорде и ТУ-144 с точки зрения сравнения, то между ними больше общего, чем разного. Также оба самолета сделаны по одной аэродинамической схеме и простой человек даже не отличит один самолет от другого, если на борту не будет написано British Airways, Air France или Аэрофлот.
Главная особенность этого самолёта в том, что благодаря хитрой аэродинамике он будет производить очень мало шума даже при полёте на максимальной скорости, и это должно убедить авиационные ведомства в возможности сверхзвуковых полётов над обитаемыми территориями. Ещё один вариант — картинка, которая будет формировать нужную атмосферу: фотографии или видео мегаполиса, северного сияния, звёздного неба или джунглей — аналогичную концепцию взяли на вооружение разработчики беспилотных автомобилей и вовсю демонстрируют в своих прототипах.
Тестовые полёты запланированы на 2021 год, а сертификация и начало поставок — на 2023. Там тоже решили исследовать возможности возобновления сверхзвуковых полётов и, как и большинство участников рынка, сосредоточились на уменьшении шума. Форма планера самолёта X-59 QueSST напоминает ту, что несколько лет назад нарисовали японцы в рамках исследовательского проекта D-SEND, и уровень шума заявлен примерно такой же низкий — 75 дБ в воздухе и 60 дБ на земле. Главный вопрос — что будет с этой разработкой в случае успеха испытаний и будет ли и кем? Форма планера рассчитана так, чтобы не давать возмущениям воздуха от разных частей самолёта сливаться и усиливать друг друга, поэтому X-59 QueSST обещает быть таким беспрецедентно тихим.
Длина фюзеляжа — 29 метров, а максимальная масса — меньше 15 тонн. Высота полёта — 16,8 километра. Airbus: из Лондона в Нью Йорк за 1 час Пока одни пытаются одолеть сверхзвук, компания Airbus совместно со всё тем же японским аэрокосмическим агентством грезит уже о гиперзвуке. По сути это уже нечто среднее между самолётом и ракетой, потому что полёты предполагаются на высоте 32 км, в верхних слоях стратосферы. Да и минимум один из двигателей будет ракетным, а также сохранится и традиционный турбореактивный для взлёта и низких скоростей, и главное — добавится гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель для полётов на «максималке», как у самых быстрых военных ракет.
Грубый прогноз создания такого ракетолёта — 2050 год. Это стало возможно благодаря сильнейшим попутным ветрам над Атлантикой, которые дули как раз с такой скоростью. Причём это не единичное подобное достижение — до этого другие пилоты на таких же авиалайнерах проделывали маршрут за 5 часов 16 минут и 5 часов 20 минут. Быстрейший из пассажирских сверхзвуковых полётов по маршруту Лондон — Нью-Йорк был осуществлён в 1996 году на «Конкорде» компании British Airlines. Он длился 2 часа 53 минуты — примерно столько сегодня продолжается, например, рейс Москва-Мюнхен.
Ту-144 против «Конкорда» (Часть 1)
В мае 1986 года в «Толмачево» по пути в Токио прибыло сразу два «Конкорда». На борту одного был Президент Франции Франсуа Миттеран, на втором — премьер-министр Жак Ширак, которым, по французским законам, запрещено одновременно летать на одном самолете. По воспоминаниям очевидцев-авиаторов, в день прилета «Конкорда», за час до его посадки, в течение 2-часовой стоянки и еще на час после вылета в «Толмачево» были отменены все рейсы. К самому самолету, как и к его пассажирам, интерес был огромный, но люди в штатском не подпускали никого ближе, чем на 100 метров. Лайнеры приземлились друг за другом примерно в полдень. При рулении самолета из кабины пилотов появился флаг Франции.
Его длина составит около 46 м, а ширина — до 31 м. Вес самолёта будет достигать 68 т. Источник изображений: Destinus Европейский проект с русскими корнями — швейцарская компания Destinus, основанная бывшим владельцем «Техносилы» Михаилом Кокоричем — создаёт гиперзвуковой самолёт, который будет летать со скоростью 5 Махов.
Это как раз та граница, с которой скорость движения официально считается гиперзвуковой. Отличительной чертой проекта Destinus является использование водородного двигателя. Это чисто, легко и энергоэффективно. Компания Destinus со штаб-квартирой в Швейцарии и инженерными офисами в Испании, Франции и Германии с общим штатом сотрудников 120 человек создана в 2021 году. На её счету уже два лётных прототипа и готовится третий , который начнёт испытания до конца текущего года. Это будет уже сверхзвуковой аппарат предыдущие летали на дозвуковой скорости. Впрочем, разгон до сверхзвука с использованием водородного топлива ожидается только в 2024 году или позже. Прототип Destinus 3 имеет в длину те же 10 м, что и предшественник, но будет в 10 раз тяжелее и 20 раз сложнее в плане конструкции и двигательной установки.
Прототип Destinus 2 Прототипы Destinus представляют собой самолеты со смешанным корпусом в форме волнолета — гиперзвуковой конструкции, впервые задуманной в 1950-х годах, но так и не доведённой до производства.
Но российские инженеры уже разработали такие материалы и даже сделали опытные элементы крыла и фюзеляжа. Именно в нашей стране был создан один из первых в мире сверхзвуковых авиалайнеров — Ту-144. Уверен, что мы сохранили опыт и компетенции для того, чтобы сегодня успешно развивать ключевые технологии в этом перспективном направлении, используя научный задел, который имеется в распоряжении ученых и современные подходы в формировании отечественной базы фундаментальных знаний Он так же заявил о том, что масштабная модель демонстратора комплекса технологий сверхзвукового гражданского самолета СГС «Стриж» стала основным экспонатом института на МАКС-2021. Его компоновка обладает низким уровнем звукового удара при обеспечении высоких аэродинамических характеристик, устойчивости и управляемости во всем диапазоне режимов полета. Инновационная металло-композитная конструктивно-силовая схема создана с применением бионических принципов. Использование альтернативных материалов в конструкции СГС сулит неоспоримые преимущества по снижению веса воздушного судна и экономии топлива.
Два макета конструктивно-силовой схемы — фрагментов носовой и закабинной частей перспективного воздушного судна — проиллюстрировали работу ученых ЦАГИ в этом направлении. А причем тут Илон Маск? У разработчиков современного пассажирского сверхзвука может появиться серьезный конкурент — Илон Маск. Последний заявил о том, что собирается доставлять пассажиров из одной точки Земли в другую за полчаса на ракете. Первая ступень BFR — разгонный модуль, тогда как вторая представляет собой полноценный космический корабль с пространством для грузов или пассажиров. Туда можно будет поместить 40 кают, в которых разместятся до 100 человек. Выгода для деловых людей прямая, только вот ли выдержат ли все пассажиры перегрузки при старте и приземлении ракеты, Маск не сообщил.
Путин сказал «надо» Сверхзвук будет дорогим, ибо за скорость придется платить. Но в России все проблемы будут решены с космической скоростью. Да потому, что президент РФ еще в 2019 г. А предложение президента в нашей реальности равно приказу. Поэтому не удивительно, что очень скоро отрапортовало ПАО «Туполев», заявив о том, что первый полет опытного образца нового российского сверхзвукового пассажирского самолета планируется уже в 2027 году! Создание сверхзвукового делового самолета планируется в два этапа. Первый этап — разработка самолета-демонстратора, первый вылет которого запланирован на 2024 год, второй этап — разработка опытного образца, первый вылет запланирован на 2027 год.
Это будет уже сверхзвуковой аппарат предыдущие летали на дозвуковой скорости. Впрочем, разгон до сверхзвука с использованием водородного топлива ожидается только в 2024 году или позже. Прототип Destinus 3 имеет в длину те же 10 м, что и предшественник, но будет в 10 раз тяжелее и 20 раз сложнее в плане конструкции и двигательной установки. Прототип Destinus 2 Прототипы Destinus представляют собой самолеты со смешанным корпусом в форме волнолета — гиперзвуковой конструкции, впервые задуманной в 1950-х годах, но так и не доведённой до производства. Это довольно эффективная форма, в которой вы можете использовать меньше топлива для полёта, потому что у вас будет меньше сопротивление воздуха». Естественно, с каждым новым прототипом Destinus совершенствует и корректирует дизайн. Через два десятилетия команда ожидает, что самолёты, с которыми она работает, будут выглядеть несколько иначе, чем те, которые она тестирует сейчас. Ожидается, что к 2030-м годам будет создан 25-местный самолёт ограниченной дальности полёта.
Это будет транспорт бизнес класса. Гиперзвуковой самолёт большей вместимости появится к 2040-м годам, и он будет иметь уже места даже эконом класса. Интересно добавить, что Destinus не ждёт милости от инвесторов и стремится зарабатывать на свои проекты сама. Так, в прошлом месяце она купила голландскую компанию OPRA — производителя промышленных газотурбинных двигателей и теперь Destinus Energy будет получать средства от продажи турбин.
Включите сверхзвук
Топливная система включает в себя 17 топливных баков общей ёмкостью 119280 литров, располагающихся в кессонах крыла и в нижней части фюзеляжа. Кроме основных баков, в топливную систему включён балансировочный бак, расположенный в одной из секций хвостовой части фюзеляжа, сразу за хвостовым багажным отделением. Кроме него, в качестве балансировочных используются 4 бака в корневой части крыла. Всего в балансировочных баках могло находиться 33 тонны топлива. При достижении околозвуковой скорости и перед дальнейшим разгоном насосы топливной системы перемещали около 20 тонн топлива из передних балансировочных баков в хвостовой балансировочный бак. Это позволяло сместить центр тяжести самолёта приблизительно на 2 метра назад, что было необходимо для сверхзвукового полёта. После торможения до околозвуковой скорости производилась обратная операция. Кроме того, незначительное перемещение топлива в основных баках использовалось для общей продольной и поперечной балансировки самолёта, на всех полётных режимах. Основные помпы подачи топлива в двигатели имели механический привод, помпы перекачки топлива между балансировочными баками гидравлические, вспомогательные помпы основных баков и помпы сброса топлива электрические. Управлением топливной системой «Конкорда» занимался бортинженер , что являлось его основной задачей в течение всего полёта.
Топливная система самолёта использовалась также для отвода в поступающее в двигатели топливо излишков тепла от различных систем, таких как система кондиционирования, гидравлические системы и системы смазки двигателей. Самолёт оборудован системой сброса топлива в процессе полёта, с выходными патрубками в хвостовом обтекателе фюзеляжа. Рабочее давление гидравлических систем 4000 psi 27,5 МПа. Все гидравлические системы имели электрические вспомогательные помпы для создания давления на земле при подключённом внешнем питании. В нижней части левой консоли крыла размещена выдвижная вспомогательная турбина RAT , которая использовалась для создания давления в «Зелёной» или «Жёлтой» гидравлических системах в случае отказа всех двигателей во время полёта. Турбина могла быть использована только на дозвуковой скорости. В подсистемы постоянного тока включены аккумуляторные батареи. При наземных операциях подключалось внешнее электропитание. В случае отказа основных генераторов мог использоваться резервный генератор переменного тока с гидравлическим приводом от «Зелёной» гидравлической системы.
Управление по тангажу и крену осуществляется отклонением шести элевонов, по три на каждой консоли крыла. Управление рысканьем отклонением двух секций руля направления. В отличие от современных авиалайнеров, ЭДСУ была аналоговой. Отклонение штурвальных колонок и педалей формирует электрические сигналы, поступающие в контроллеры ЭДСУ. Контроллеры преобразуют эти сигналы в сигналы управления, поступающие на гидравлические исполнительные устройства привода элевонов и руля направления. Передача осуществляется по двум независимым каналам, «Зелёному» и «Синему», каждый из которых имеет собственный набор контроллеров и отдельные цепи питания. Кроме этого, имеется независимая механическая система, связывающая органы управления с исполнительными устройствами посредством тяг и тросов. В механическую систему встроены сервоприводы , служащие одновременно для системы стабилизации, и в качестве сервоприводов автопилота. При работе автопилота сервоприводы через механическую систему вызывают отклонение органов управления, что в свою очередь приводит к выработке управляющих сигналов.
Для удобства пилотов реализована система гидравлических загружателей по каждому из каналов управления, загружатели работали в зависимости от скорости самолёта. Загружатели также использовались для триммирования. Управляющие поверхности объединены в три группы: внешние и центральные элевоны, внутренние элевоны, обе секции руля направления. Для каждой из групп может быть выбран собственный канал управления, «Зелёный», «Синий» или механический. Исполнительные устройства, сервоприводы и нагружатели работают от двух независимых гидравлических систем, а также могут использовать резервную гидравлическую систему. Для осуществления управления по тангажу элевоны отклоняются синхронно, для управления по крену — дифференцированно. При управлении по электрическим каналам смешивание сигналов тангажа и крена происходит электрическим путём, в случае использования механической системы — механическим.
Сразу несколько стартапов и крупных компаний, в том числе и российские, разрабатывают сверхзвуковые лайнеры для гражданских полётов. Бизнес-джет AS2 Компания Aerion работает над сверхзвуковыми бизнес-джетами вместимостью 8-11 мест. AS2 будет отличаться значительно низким уровнем звуковой ударной мощности, то есть издавать меньше шума, чем тот же «Конкорд».
Это важное преимущество: благодаря своим характеристикам самолёт от компании Aerion сможет летать на сверхзвуковой скорости над городами и укладываться в ограничения по уровню шума. Производство AS2 во Флориде планируют начать уже в 2023 году, и за десять лет построить 300 сверхзвуковых моделей. Компания продала право на покупку 20 самолётов оператору частной авиации NetJets и заключила партнерство с Nasa. Overture: пассажирский самолёт на 65 мест Стартап Boom Supersonic выпустил экспериментальную модель сверхзвукового лайнера XB-1, но она ещё не летала. Первый рейс с одним пилотом на борту должен состояться в ближайшее время. Прототип ХВ-1 помогает в создании полноценного лайнера для гражданской авиации Overture. Создатели не ставили задачу снизить уровень шума, поэтому самолёт будет летать на сверхзвуковой скорости только над океаном, сократив время полёта вдвое. В планах: старт производства в 2022 году, пробные полёты в 2025-м и коммерческий рейс в 2029-м. Уже сейчас американская компания United Airlines подписала соглашение о покупке 15 сверхзвуковых самолетов у Boom Supersonic. Компания рассчитывает, что их целевой аудиторией будут крупные бизнесмены.
Их не пугает даже пандемия, которая перевела все деловые встречи в онлайн. Российский «Стриж» Демонстрационная модель российского сверхзвукового лайнера была представлена на авиасалоне МАКС-2021.
Максимальная пассажировместимость составит 80 человек вместо 100. В 2017 году компания заявляла, что начнёт выполнять регулярные рейсы уже к 2023 году. Потом сроки сдвинулись на 2029 год. Сейчас портфель заказов Boom «насчитывает 130 самолётов», включая предварительные заказы от крупных авиакомпаний, таких как United Airlines, American Airlines и Japan Airlines.
Рис Джонс с сайта headforpoints. Сегодня авиакомпании стараются оптимизировать расходы топлива; многие из них обязуются достичь нулевого уровня выбросов к 2050 году.
Основные положения публикации излагает ТАСС. Подразделение деловой империи Брэнсона Virgin Galactic будет осуществлять проект создания сверхзвукового самолета совместно с американской компанией Boom, принадлежащей бизнесмену Блейку Шоллу, бывшему пилоту, в прошлом — менеджеру гиганта интернет-торговли Amazon. Прототип самолета уже существует и хранится в ангаре в Денвере штат Колорадо.
Мы очень рады были заключить контракт с Boom, дающий нам право приобрести первые 10 планеров».
Ту-144 против «Конкорда» (Часть 1)
В целом конструкторы условно разделились на два лагеря. Представители первого из них считают, что разработать «тихий», соответствующий по шумности дозвуковым лайнерам, сверхзвуковой самолет в ближайшее время не удастся, а значит, нужно построить быстрый пассажирский летательный аппарат, который будет переходить на сверхзвук там, где это разрешено. Такой подход, полагают конструкторы из первого лагеря, все равно позволит сократить время перелета из одной точки в другую. Конструкторы из второго лагеря преимущественно сосредоточились на борьбе с ударными волнами.
В полете на сверхзвуковой скорости планер самолета образует множество ударных волн, наиболее значимые из которых возникают в носовой части и в зоне хвостового оперения. Кроме того, ударные волны обычно появляются на передней и задней кромках крыла, на передних кромках хвостового оперения, в зонах завихрителей потока и на кромках воздухозаборников. Ударная волна представляет собой область, в которой давление, плотность и температура среды испытывают резкий и сильный скачок.
Наблюдателями на земле такие волны воспринимаются как громкий хлопок или даже взрыв — именно из-за этого сверхзвуковые полеты над населенной частью суши запрещены. Эффект взрыва или очень громкого хлопка производят ударные волны так называемого N-типа, образующиеся при взрыве бомбы или на планере сверхзвукового истребителя. На графике роста давления и плотности такие волны напоминают букву N латинского алфавита из-за резкого повышения давления на фронте волны с резкими же падением давления после него и последующей нормализацией.
В ходе лабораторных экспериментов исследователи Японского агентства аэрокосмических исследований выяснили, что изменение формы планера может сглаживать пики на графике ударной волны, превращая ее в волну S-типа. Такая волна имеет плавный и не столь значительный, как у N-волны, перепад давления. Специалисты NASA полагают, что S-волны будут восприниматься наблюдателями как далекий хлопок автомобильной дверью.
В 2015 году японские конструкторы собрали беспилотный планер D-SEND 2, чья аэродинамическая форма была спроектирована таким образом, чтобы уменьшать количество возникающих на нем ударных волн и их интенсивность. В июле 2015 года разработчики испытали планер на ракетном полигоне «Эсрейндж» в Швеции и отметили существенное уменьшение количества ударных волн, образующихся на поверхности нового планера. Во время испытания D-SEND 2, не оснащенный двигателями, сбросили с воздушного шара с высоты 30,5 тысячи метров.
Во время падения планер длиной 7,9 метра набрал скорость в 1,39 числа Маха и пролетел мимо расположенных на разной высоте привязных аэростатов, оборудованных микрофонами. При этом исследователи замеряли не только интенсивность и число ударных волн, но и анализировали влияния состояния атмосферы на раннее их возникновение. По оценке японского агентства, звуковой удар от летательных аппаратов, сопоставимых по размерам со сверхзвуковыми пассажирскими самолетами Concorde и выполненных по схеме D-SEND 2, при полете на сверхзвуковой скорости будет вдвое менее интенсивным, чем раньше.
От планеров обычных современных самолетов японский D-SEND 2 отличается не осесимметричным расположением носовой части. Киль аппарата смещен к носовой части, а горизонтальное хвостовое оперение выполнено цельноповоротным и имеет отрицательный угол установки по отношению к продольной оси планера, то есть законцовки оперения находятся ниже точки крепления, а не выше, как обычно. Крыло планера имеет нормальную стреловидность, но выполнено ступенчатым: оно плавно сопрягается с фюзеляжем, а часть его передней кромки расположена к фюзеляжу под острым углом, но ближе к задней кромке этот угол резко увеличивается.
Некоторые из проектов быстрых пассажирских самолетов планируется завершить в первой половине 2020-х годов, однако авиационные правила к тому времени пересмотрены все же еще не будут. Это означает, что новые самолеты первое время будут выполнять сверхзвуковые полеты только над водой. Дело в том, что для снятия ограничения на сверхзвуковые полеты над населенной частью суши разработчикам придется провести множество испытаний и представить их результаты на рассмотрение авиационных властей, включая Федеральное управление гражданской авиации США и Европейское агентство по безопасности полетов.
Новые двигатели Еще одним серьезным препятствием на пути создания серийного пассажирского сверхзвукового самолета являются двигатели. Конструкторы уже сегодня нашли множество способов сделать турбореактивные двигатели экономичнее, чем они были десять-двадцать лет назад. Это и использование редукторов, убирающих жесткую сцепку вентилятора и турбины в двигателе, и применение керамических композиционных материалов, позволяющих оптимизировать температурный баланс в горячей зоне силовой установки, и даже введение дополнительного — третьего — воздушного контура вдобавок к уже существующим двум, внутреннему и внешнему.
В области создания экономичных дозвуковых двигателей конструкторы уже достигли потрясающих результатов, а ведущиеся новые разработки обещают и вовсе существенную экономию. Подробнее о перспективных исследованиях вы можете почитать в нашем материале «Турбина всему голова». Но, несмотря на все эти разработки, сверхзвуковой полет экономичным назвать пока еще сложно.
В крейсерском полете удельный расход топлива этими двигателями составляет около 740 граммов на килограмм-силы в час. При этом двигатель J79 может быть оснащен форсажной камерой, при использовании которой расход топлива увеличивается до двух килограммов на килограмм-силы в час. Такой расход сопоставим с расходом топлива двигателями, например, истребителя Су-27, задачи которого существенно отличаются от перевозки пассажиров.
Путевая скорость самолета — это его скорость относительно земной поверхности, а воздушная скорость— это скорость его движения относительно воздушного потока, в котором он находится. Крейсерской скоростью для Boeing 747-436 считается 933 километра в час. Поэтому сверхзвуковой скорость самолета может быть названа лишь условно. Абсолютный же рекорд скорости перелета между Нью-Йорком и Лондоном принадлежит сверхзвуковому самолету «Конкорд» 1996 год - 2 часа 53 минуты, пишет The Independent. Напомним, что практически на всей территории Великобритании объявлен повышенный желтый уровень опасности в связи с сильнейшим штормовым ветром и ливнями, которые в воскресенье, 9 февраля, принес ураган «Киара», став самым мощным ураганом за последние семь лет.
Получается, что лайнер двигался со скоростью почти на 100 километров в час больше скорости звука. Однако в реальности он звукового барьера не преодолел. Путевая скорость самолета — это его скорость относительно земной поверхности, а воздушная скорость— это скорость его движения относительно воздушного потока, в котором он находится. Крейсерской скоростью для Boeing 747-436 считается 933 километра в час.
Поэтому сверхзвуковой скорость самолета может быть названа лишь условно.
Его построили на Русско-Балтийском вагонном заводе. Дальше авиация начала развиваться семимильными шагами: сперва начались перелеты между городами, потом между странами, а затем и между континентами. Самолеты позволяли добраться до места назначения быстрее, чем на поезде или корабле. В 1950-х годах прогресс в разработке реактивных двигателей значительно ускорился, и для боевой авиации стали доступны, пусть и кратковременно, полеты на сверхзвуковой скорости. Сверхзвуковой скоростью принято называть движение до пяти раз быстрее скорости звука, которая меняется в зависимости от среды распространения и ее температуры. При нормальном атмосферном давлении на уровне моря звук распространяется со скоростью 331 метр в секунду, или 1191 километр в час. По мере набора высоты плотность и температура воздуха снижается, снижается и скорость звука. Например, на высоте 20 тысяч метров она составляет уже около 295 метров в секунду. Но уже на высоте около 25 тысяч метров и по мере ее набора до более чем 50 тысяч метров температура атмосферы начинает понемногу увеличиваться по сравнению с нижними слоями, а вместе с ней увеличивается и местная скорость звука.
Рост температуры на этих высотах объясняется, в том числе, высокой концентрацией в воздухе озона, образующего озоновый щит и поглощающего часть солнечной энергии. В результате скорость звука на высоте 30 тысяч метров над морем составляет около 318 метров в секунду, а на высоте 50 тысяч — почти 330 метров в секунду. В авиации для измерения скорости полета широко используется число Маха. Если говорить упрощенно, оно выражает местную скорость звука для конкретной высоты, плотности и температуры воздуха. Так, скорость условного полета, равная двум числам Маха, на уровне моря будет составлять 2383 километра в час, а на высоте 10 тысяч метров — 2157 километров в час. Впервые звуковой барьер на скорости 1,04 числа Маха 1066 километров в час на высоте 12,2 тысячи метров преодолел американский летчик Чак Йегер в 1947 году. Это был важный шаг на пути освоения сверхзвуковых полетов. В 1950-х годах авиаконструкторы в нескольких странах мира начали работать над проектами сверхзвуковых пассажирских самолетов. В итоге в 1970-х появились французский Concorde и советский Ту-144. Это были первые и пока еще единственные пассажирские сверхзвуковые самолеты в мире.
Оба типа летательных аппаратов использовали обычные турбореактивные двигатели, оптимизированные для длительной работы в сверхзвуковом режиме полета. Ту-144 эксплуатировались до 1977 года. Самолеты летали на скорости в 2,3 тысячи километров в час и могли перевозить до 140 пассажиров. Однако билеты на их рейсы стоили в среднем в 2,5—3 раза дороже обычных. Низкий спрос на быстрые, но дорогостоящие перелеты, а также общие сложности в эксплуатации и обслуживании Ту-144 привели к тому, что их просто сняли с пассажирских рейсов. Однако самолеты еще какое-то время использовались в испытательных полетах, в том числе и по контракту с NASA. Concorde прослужили заметно дольше — до 2003 года. Перелеты на французских лайнерах тоже стоили дорого и большой популярностью не пользовались, но Франция и Великобритания продолжали их эксплуатировать. Стоимость одного билета на такой перелет составляла, в пересчете на сегодняшние цены, около 20 тысяч долларов. Французский Concorde совершал полеты на скорости чуть более двух тысяч километров в час.
Расстояние от Парижа до Нью-Йорка самолет мог покрыть за 3,5 часа. В зависимости от конфигурации Concorde могли перевозить от 92 до 120 человек. История «Конкордов» закончилась неожиданно и быстро. В 2000 году произошла авиакатастрофа Concorde, в которой погибли 113 человек. Спустя год в пассажирских авиаперевозках начался кризис, вызванный терактами 11 сентября 2001 года два угнанных террористами самолета с пассажирами врезались в башни Всемирного торгового центра в Нью-Йорке, еще один, третий, — в здание Пентагона в округе Арлингтон, а четвертый упал в поле недалеко от Шенксвилла в Пеннсильвании.
СМИ: Ричард Брэнсон планирует создать сверхзвуковой авиалайнер
Британо-французский сверхзвуковой пассажирский самолет «Конкорд» взлетает в аэропорту Хитроу. Корни «Конкорда» уходят сразу в исследования двух независимых команд: в Великобритании над проектом работала компания Bristol Aeroplane Company, а во Франции сверхзвуковой самолёт конструировали в Sud Aviation. Нью-Йорк, был вынужден вернуться в понедельник с полпут. Он опередил не только звук, но и весь мир – иностранный сверхзвуковой пассажирский самолет «Конкорд» взлетел на несколько месяцев позже. «Конкорд» был создан в результате слияния в 1962 году французской и британской программ по созданию сверхзвукового авиатранспорта. Начало истории «Конкорда» датируется 1962 годом, когда произошло слияние двух программ проектирования пассажирского сверхзвукового самолета.
Сверхзвук 2.0: когда появятся наследники «Конкорда» и Ту-144?
Точку в истории «Конкорда» поставило крушение одного из самолетов AirFrance при взлете из Руасси 25 июля 2000 года, после возгорания одного из его четырех турбореактивных двигателей. Идея сверхзвукового пассажирского самолета по-прежнему будоражит авиастроителей. Экипаж, осуществивший первый полёт Concorde 24 октября 2003 года состоялся последний пассажирский рейс сверхзвукового самолёта Concorde. Он опередил не только звук, но и весь мир – иностранный сверхзвуковой пассажирский самолет «Конкорд» взлетел на несколько месяцев позже. История Concorde отсчитывается с середины 1950-х годов, когда в городке Фарнборо, на Королевском авиационном предприятии, начались работы по созданию пассажирских сверхзвуковых самолетов. Напомним, «Конкорд» — один из первых сверхзвуковых пассажирских самолетов.