6-го февраля в 1950-м во время очередного испытания советский реактивный истребитель МиГ-17 в горизонтальном полете превысил скорость звука, разогнавшись почти до 1070-и км/ч. Это превратило его в первый сверхзвуковой самолет серийного производства. Разработчики Микоян и Гуревич явно гордились своим детищем.

Для боевых полетов МиГ-17 считался околозвучным, так как его крейсерская скорость не превышала 861 км/ч. Но это не помешало истребителю стать одним из самых распространенных в мире. В разное время он состоял на вооружении Германии, Китая, Кореи, Польши, Пакистана и десятков других стран. Этот монстр принял участие даже в боевых действиях во Вьетнамской войне.

МиГ-17 - далеко не единственный представитель жанра сверхзвуковых самолетов. Мы расскажем еще о десятке воздушных лайнеров, которые тоже опередили звуковую волну и стали известными во всем мире.

Bell X-1

ВВС США специально оснастили Bell X-1 ракетным двигателем, так как хотели с его помощью изучить проблемы сверхзвукового полёта. 14-го октября в 1947 аппарат разогнался до 1541 км/ч (число Маха 1.26), преодолел заданный барьер и превратился в звезду поднебесья. Сегодня модель-рекордсменка покоится в Смитсоновском музее в Штатах.

Источник: NASA

North American X-15

North American X-15 тоже оснащен ракетными двигателями. Но, в отличие от своего американского коллеги Bell X-1, этот самолет достиг скорости 6167 км/ч (число Маха 5,58), превратившись в первого и на 40 лет единственного в истории человечества (с 1959-го) пилотируемым гиперзвуковым летательным аппаратом, совершавшим суборбитальные пилотируемые космические полёты. С его помощью изучали даже реакцию атмосферы на вход в нее крылатых тел. Всего произведено три единицы ракетопланов типа Х-15.

Источник: NASA

Lockheed SR-71 Blackbird

Грех не применять сверхзвуковые самолеты в военных целях. Поэтому ВВС США спроектировали Lockheed SR-71 Blackbird - стратегический разведчик с максимальной скоростью 3700 км/ч (число Маха 3,5). Главные достоинства - быстрый разгон и высокая маневренность, позволившая ему уклоняться от ракет. Также SR-71 был первым самолётом, который оснастили технологиями снижения радиолокационной заметности.

Построено всего 32 единицы, 12 из которых разбились. В 1998-м снят с вооружения.

Источник: af.mil

МиГ-25

Не можем не вспомнить отечественный МиГ-25 - сверхзвуковой высотный истребитель-перехватчик 3-го поколения с максимальной скоростью 3000 км/ч (число Маха 2,83). Самолет был настолько крутым, что на него позарились даже японцы. Поэтому 6-го сентября в 1976-м советскому летчику Виктору Беленко пришлось угнать МиГ-25. После этого в течение многих лет во многих частях Союза самолеты начали заправлять не до конца. Цель - чтобы они не долетали до ближайшего иностранного аэропорта.

Источник: Алексей Бельтюков

МиГ-31

Советские ученые не прекращали трудиться на воздушное благо отечества. Поэтому в 1968-м началась проектировка МиГ-31. А 16-го сентября в 1975-м он впервые побывал в небе. Этот двухместный сверхзвуковой всепогодный истребитель-перехватчик дальнего радиуса действия разогнался до скорости 2500 км/ч (число Маха 2,35) и стал первым советским боевым самолётом четвёртого поколения.

МиГ-31 предназначен для перехвата и уничтожения воздушных целей на предельно малых, малых, средних и больших высотах, днём и ночью, в простых и сложных метеоусловиях, при активных и пассивных радиолокационных помехах, а также ложных тепловых целях. Четыре МиГ-31 могут контролировать воздушное пространство протяжённостью до 900 километров. Это не самолет, а гордость Союза, которая до сих пор состоит на вооружении России и Казахстана.

Источник: Виталий Кузьмин

Lockheed/Boeing F-22 Raptor

Самый дорогой сверхзвуковой самолет построили американцы. Они смоделировали многоцелевой истребитель пятого поколения, который стал самым дорогим среди коллег по цеху. Lockheed/Boeing F-22 Raptor на сегодняшний день является единственным состоящим на вооружении истребителем пятого поколения и первым серийным истребителем со сверхзвуковой крейсерской скоростью 1890 км/ч (1,78 Маха). Максимальная скорость 2570 км/ч (2,42 Маха). Его в воздухе до сих пор никто так и не превзошел.

Источник: af.mil

Су-100/Т-4

Су-100/Т-4 («сотка») разрабатывался в качестве истребителя авианосцев. Но инженерам ОКБ Сухого удалось не просто достигнуть поставленной цели, а смоделировать крутой ударно-разведывательный бомбардировщик-ракетоносец, который потом хотели применить даже в качестве пассажирского самолета и разгонщика для авиационно-космической системы Спираль. Максимальная скорость Т-4 - 3200 км/ч (3 Маха).

Один из примеров существующих проектов сверхзвуковых самолетов.

Сегодня начну с небольшого предисловия 🙂 .

На этом сайте у меня уже есть полета летательных аппаратов. То есть давно уже пришла пора написать что-нибудь и о сверхзвуке , тем более, что я обещал это сделать:-). На днях взялся за работу с немалым рвением, но понял, что тема настолько же интересна, насколько и объемна.

Мои статьи в последнее время краткостью не блещут, не знаю уж достоинство это или недостаток:-). А выпуск на тему «сверхзвук » грозил стать еще больше и уж неизвестно сколько бы времени мне пришлось бы его «творить»:-).

Поэтому я решил попробовать сделать несколько статей. Этакую маленькую серию (штуки три-четыре), в которой каждая составляющая будет посвящена одному-двум понятиям на тему сверхзвуковых скоростей . И мне будет проще, и читателям голову меньше буду забивать:-), и яндекс с гуглом будут более благосклонны (что немаловажно, сами понимаете:-)). Ну а что из этого получится судить, конечно, Вам..

********************

Итак, поговорим сегодня о сверхзвуке и сверхзвуковых самолетах . Само понятие «сверхзвук » в нашем языке (тем более в превосходной степени) мелькает гораздо чаще, чем термин «дозвук ».

С одной стороны это, вобщем-то, понятно. Дозвуковые летательные аппараты давно стали в нашей жизни чем-то совсем обыденным. А сверхзвуковые самолеты , хоть и летают в воздушном пространстве вот уже 65 лет, но до сих пор представляются чем-то особенным, интересным и заслуживающим повышенного внимания.

Говоря с другой стороны, это вполне справедливо. Ведь полеты на сверхзвуке — это, можно сказать, отдельная, закрытая неким барьером область движения. Однако, у людей неискушенных вполне может возникнуть вопрос: «А чего, собственно, такого выдающегося в этом сверхзвуке? Какая разница летит самолет со скоростью 400 км/ч или 1400 км/ч? Дайте ему движок помощнее и все будет в порядке!» Примерно в таком смысловом положении находилась авиация на заре своего развития.

Скорость всегда была пределом мечтаний и первоначально эти устремления довольно успешно претворялись в жизнь. Уже в 1945 году летчик-испытатель фирмы Мессершмитт Л.Гофман в горизонтальном полете на одном из первых в мире самолетов с реактивными двигателями, МЕ-262 , достиг в горизонтальном полете на высоте 7200 м скорости 980 км/ч .

Однако, на самом деле все далеко не так просто. Ведь полет на сверхзвуке отличается от дозвукового не только величиной скорости и не столько ею. Отличие здесь качественное .

Уже со скоростей порядка 400 км/ч начинает понемногу проявляться такое свойство воздуха, как сжимаемость. И ничего здесь, в принципе, неожиданного нет. – это газ. А все газы, как известно, в отличие от жидкостей, сжимаемы. При сжатии меняются параметры газа, такие, например, как плотность, давление, температура. Из-за этого в сжатом газе уже по-другому могут протекать различные физические процессы, нежели в разреженном.

Чем быстрее летит самолет, тем больше он вместе со своими аэродинамическими поверхностями становится похожим на эдакий поршень, в определенном смысле сжимающий воздух перед собой. Утрированно, конечно, но в целом именно так:-).

С ростом скорости аэродинамическая картина обтекания летательного аппарата меняется и чем быстрее, тем больше:-). А на сверхзвуке она уже качественно другая. При этом на первый план выходят новые понятия аэродинамики, которые для малоскоростных самолетов зачастую просто не имеют никакого смысла.

Для характеристики скорости полета теперь становится удобным и необходимым использование такого параметра, как число М (число Маха , отношение скорости самолета относительно воздуха в данной точке к скорости звука в воздушном потоке в этой точке). Появляется и становится ощутимым (очень ощутимым!) еще один вид аэродинамического сопротивления – волновое сопротивление (наряду с итак возросшим обычным лобовым сопротивлением).

Становятся знаковыми такие явления, как волновой кризис (с критическим числом М), сверхзвуковой барьер , скачки уплотнения и ударные волны .

Кроме того ухудшаются управляемость и характеристики устойчивости самолета из-за смещения назад точки приложения аэродинамических сил.

При подходе к области околозвуковых скоростей самолет может испытывать сильную тряску (это было более характерно для первых самолетов, штурмовавших тогда еще таинственный рубеж скорости звука), схожую по своим проявлениям с еще одним очень неприятным явлением, с которым пришлось столкнуться авиаторам в своем профессиональном развитии. Это явление называется флаттер (тема для очередной статьи:-)).

Появляется такой неприятный момент, как разогрев воздуха в результате его резкого торможения перед самолетом (так называемый кинетический нагрев ), а также нагрев в результате вязкостного трения воздуха. При этом температуры достаточно высокие, порядка 300ºС . До таких температур разогревается обшивка самолета во время длительного сверхзвукового полета.

Обо всех упомянутых выше понятиях и явлениях, а также причинах их возникновения мы обязательно поговорим в других статьях более подробно. Но сейчас итак, я думаю, вполне понятно, что сверхзвук – это уже нечто совсем другое, нежели полет на дозвуковой (тем более малой) скорости.

Для того, чтобы ужиться со всеми вновь возникающими эффектами и явлениями на больших скоростях и полностью соответствовать своему предназначению, летательный аппарат тоже должен качественно измениться. Теперь это должен быть сверхзвуковой самолет , то есть самолет, способный выполнять полет со скоростью, превышающей скорость звука на данном участке воздушного пространства.

И для него недостаточно только лишь увеличения мощности двигателя (хотя это тоже очень важная и обязательная деталь). Такие самолеты обычно меняются и внешне. В их облике появляются острые углы и кромки, прямые линии, в отличие от «плавных» очертаний дозвуковых самолетов.

Сверхзвуковые самолеты имеют стреловидное или треугольное в плане крыло. Типичный и один из самых известных самолетов с треугольным крылом – замечательный истребитель МИГ-21 (максимальная скорость на высоте 2230 км/ч, у земли 1300 км/ч).

Сверхзвуковой самолет с треугольным в плане крылом МИГ-21.

Один из вариантов стреловидного – это крыло оживальной формы, имеющее повышенный коэффициент подъемной силы. У него имеется специальный наплыв около фюзеляжа, предназначенный для образования искусственных спиральных вихрей.

МИГ-21И с крылом оживальной формы.

МИГ-21И - оживальное крыло.

Оживальное крыло ТУ-144.

Интересно, что крыло такого типа, потом установленное на ТУ-144 , испытывалось на летающей лаборатории на базе все того же МИГ-21 (МИГ-21И) .

Второй вариант – сверхкритическое крыло . Оно имеет уплощенный профиль с определенным образом изогнутой задней частью, что позволяет отодвинуть возникновение волнового кризиса на большие скорости и может быть выгодным в плане экономичности для скоростных дозвуковых самолетов. Такое крыло применено, в частности, на самолете SuperJet 100 .

SuperJet 100. Пример сверхкритического крыла. Хорошо виден изгиб профиля (задняя часть)

Фотографии кликабельны .

Ровно 15 лет назад три последних сверхзвуковых пассажирских самолета Concorde британской авиакомпании British Airways совершили прощальный полет. В тот день, 24 октября 2003 года, эти самолеты, пролетев на малой высоте над Лондоном, приземлились в «Хитроу» и тем завершили недолгую историю сверхзвуковой пассажирской авиации. Тем не менее, сегодня авиаконструкторы по всему миру вновь задумываются о возможности быстрых перелетов - из Парижа в Нью-Йорк за 3,5 часа, из Сиднея в Лос-Анджелес - за 6 часов, из Лондона в Токио - за 5 часов. Но прежде чем сверхзвуковые самолеты вернутся на международные пассажирские маршруты, разработчикам придется решить множество задач, среди которых одна из важнейших - уменьшение шумности быстрых летательных аппаратов.

Короткая история быстрых полетов

Пассажирская авиация начала формироваться в 1910-х годах, когда появились первые самолеты, специально спроектированные для перевозки людей по воздуху. Самым первым из них стал французский Bleriot XXIV Limousine компании Bleriot Aeronautique. Он использовался для увеселительных воздушных прогулок. Спустя два года в России появился С-21 «Гранд», созданный на базе тяжелого бомбардировщика «Русский витязь» Игоря Сикорского. 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). Затем истек срок гарантийного обслуживания самолетов Concorde, которым занималась компания Airbus. Все эти факторы вместе сделали эксплуатацию сверхзвуковых пассажирских самолетов крайне невыгодными, и летом-осенью 2003 года авиакомпании Air France и British Airways по очереди списали все «Конкорды».

После закрытия программы Concorde в 2003 году надежда на возвращение сверхзвуковой пассажирской авиации в строй еще оставалась. Конструкторы надеялись на новые экономичные двигатели, аэродинамические расчеты и системы автоматизированного проектирования, способные сделать перелеты на сверхзвуковой скорости экономически доступными. Но в 2006 и 2008 году Международная организация гражданской авиации приняла новые стандарты авиационного шума, запретившие, помимо прочего, любые сверхзвуковые полеты над населенными участками суши в мирное время. Этот запрет не распространяется на специально выделенные для военной авиации воздушные коридоры. Работы над проектами новых сверхзвуковых самолетов затормозились, но сегодня снова начали набирать обороты.

Тихий сверхзвук

Сегодня разработкой сверхзвуковых пассажирских самолетов занимаются несколько предприятий и правительственных организаций в мире. Такие проекты, в частности, ведут российские компании «Сухой» и «Туполев», Центральный аэрогидродинамический институт имени Жуковского, французская Dassault, Японское агентство аэрокосмических исследований, европейский концерн Airbus, американские Lockheed Martin и Boeing, а также несколько стартапов, включая Aerion и Boom Technologies. 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.

N-волна (красная) до аэродинамической оптимизации сверхзвукового планера и подобие S-волны после оптимизации

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.

По похожей схеме в настоящее время создается сверхзвуковой американского стартапа Aerion и , разрабатываемый Lockheed Martin по заказу NASA. С упором на уменьшение количества и интенсивности ударных волн проектируется и российский (Сверхзвуковой Деловой Самолет/Сверхзвуковой Пассажирский Самолет). 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.

S-512 / Spike Aerospace

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 .

Но, несмотря на все эти разработки, сверхзвуковой полет экономичным назвать пока еще сложно. Например, перспективный сверхзвуковой пассажирский самолет стартапа Boom Technologies получит три турбовентиляторных двигателя семейства JT8D компании Pratt & Whitney или J79 компании GE Aviation. 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.

Для сравнения, удельный расход топлива единственных в мире серийных турбовинтовентиляторных двигателей Д-27, установленных на украинском транспортнике Ан-70, составляет всего 140 граммов на килограмм-силы в час. Американский двигатель CFM56, «классика» лайнеров Boeing и Airbus, имеет удельный расход топлива в 545 граммов на килограмм-силы в час. Это означает, что без серьезной переработки конструкции реактивных авиационных двигателей сверхзвуковые полеты не станут достаточно дешевыми, чтобы получить широкое распространение, и будут востребованы разве что в деловой авиации - большой расход топлива ведет к росту цен на билеты. Снизить высокую стоимость сверхзвуковых авиаперевозок объемами тоже не получится - проектируемые сегодня самолеты рассчитаны на перевозку от 8 до 45 пассажиров. Обычные же самолеты вмещают больше сотни человек.

Тем не менее, в начале октября текущего года GE Aviation проект нового турбовентиляторного реактивного двигателя Affinity. Эти силовые установки планируется монтировать на перспективный сверхзвуковой пассажирский самолет AS2 компании Aerion. Новая силовая установка конструктивно объединяет в себе особенности реактивных двигателей с малой степенью двухконтурности для боевых самолетов и силовых установок с большой степенью двухконтурности для пассажирских самолетов. При этом каких-либо новых и прорывных технологий в Affinity нет. Новый двигатель GE Aviation относит к силовым установкам со средней степенью двухконтурности.

Основу двигателя составляет модифицированный газогенератор турбовентиляторного двигателя CFM56, который, в свою очередь, конструктивно основан на газогенераторе от F101, силовой установки для сверхзвуковых бомбардировщиков B-1B Lancer. Силовая установка получит модернизированную электронно-цифровую систему управления двигателем с полной ответственностью. Какие-либо подробности о конструкции перспективного двигателя разработчики не раскрыли. Тем не менее, в GE Aviation ожидают, что удельный расход топлива двигателями Affinity будет не намного выше или даже сопоставим с расходом топлива современными турбовентиляторными двигателями обычных дозвуковых пассажирских самолетов. Каким образом этого удастся добиться для сверхзвукового полета, не ясно.

Boom / Boom Technologies

Проекты

Несмотря на множество проектов сверхзвуковых пассажирских самолетов в мире (включая даже нереализуемый проект переделки стратегического бомбардировщика Ту-160 в пассажирский сверхзвуковой лайнер, предложенный президентом России Владимиром Путиным), наиболее близкими к летным испытаниям и мелкосерийному производству можно считать AS2 американского стартапа Aerion, S-512 испанского Spike Aerospace и Boom американского Boom Technologies. Планируется, что первый будет выполнять полеты на скорости 1,5 числа Маха, второй - 1,6 числа Маха, а третий - 2,2 числа Маха. Самолет X-59, создаваемый Lockheed Martin по заказу NASA, будет демонстратором технологий и летающей лабораторией, запускать его в серию не планируется.

В Boom Technologies уже заявили, что постараются сделать перелеты на cверхзвуковых самолетах очень дешевыми. Например, стоимость перелета по маршруту Нью-Йорк - Лондон в Boom Technologies оценили в пять тысяч долларов. Столько сегодня стоит перелет по этому маршруту в бизнес-классе обычного дозвукового лайнера. Лайнер Boom над населенной сушей будет летать на дозвуковой скорости и переходить на сверхзвук над океаном. Самолет при длине 52 метра и размахе крыла 18 метров сможет перевозить до 45 пассажиров. До конца 2018 года Boom Technologies планирует выбрать один из нескольких проектов нового самолета для реализации в металле. Первый полет лайнера планируется на 2025 год. Эти сроки компания перенесла; изначально Boom планировалось поднять в воздух в 2023 году.

По предварительным расчетам, длина самолета AS2, рассчитанного на 8-12 пассажиров, будет равняться 51,8 метра, а размах крыла - 18,6 метра. Максимальная взлетная масса сверхзвукового самолета составит 54,8 тонны. AS2 будет выполнять полеты над водой на крейсерской скорости в 1,4-1,6 числа Маха, замедляясь до 1,2 над сушей. Несколько меньшая скорость полета над сушей вкупе с особой аэродинамической формой планера позволит, как рассчитывают разработчики, почти полностью избегать формирования ударных волн. Дальность полета самолета на скорости в 1,4 числа Маха составит 7,8 тысячи километров и 10 тысяч километров - на скорости в 0,95 числа Маха. Первый полет самолета планируется на лето 2023 года, а на октябрь того же года - первый трансатлантический перелет. Его разработчики приурочат к 20-летию со дня последнего полета «Конкорда».

Наконец, Spike Aerospace планирует начать летные испытания полноценного прототипа S-512 не позднее 2021 года. Поставки первых серийных самолетов заказчикам запланированы на 2023 год. Согласно проекту, S-512 сможет перевозить до 22 пассажиров на скорости до 1,6 числа Маха. Дальность полета этого самолета составит 11,5 тысячи километров. С октября прошлого года Spike Aerospace нескольких уменьшенных моделей сверхзвукового самолета. Их целью является проверка конструкторских решений и эффективности элементов управления полетом. Все три перспективных пассажирских самолета создаются с упором на особую аэродинамическую форму, которая позволит уменьшить интенсивность ударных волн, образующихся при сверхзвуковом полете.

В 2017 году объем авиационных пассажирских перевозок во всем мире составил четыре миллиарда человек, из которых 650 миллионов совершили длительные перелеты протяженностью от 3,7 до 13 тысяч километров. 72 миллиона «дальнобойных» пассажиров летали первым и бизнес-классом. Именно на эти 72 миллиона человек разработчики сверхзвуковых пассажирских самолетов и нацеливаются в первую очередь, полагая, что они с удовольствием заплатят немного больше денег за возможность провести в воздухе примерно вдвое меньше времени, чем обычно. Тем не менее, сверхзвуковая пассажирская авиация, вероятнее всего, начнет активно развиваться после 2025 года. Дело в том, что исследовательские полеты лаборатории X-59 начнутся только в 2021 году и продлятся несколько лет.

Результаты исследований, полученные во время полетов X-59, в том числе и над населенными пунктами - добровольцами (их жители согласились, чтобы над ними в будние дни летали сверхзвуковые самолеты; после полетов наблюдатели будут рассказывать исследователям о своем восприятии шума), планируется передать на рассмотрение Федерального управления гражданской авиации США. Как ожидается, на их основе оно может пересмотреть запрет на сверхзвуковые полеты над населенной частью суши, но случится это не раньше 2025 года.

Василий Сычёв

Освоение неба долгие века было недостижимой мечтой для человечества. После того как просторы все-таки удалось покорить, летательные аппараты становились все совершеннее и выносливее. Существенным достижением на этом поприще стало изобретение сверхзвуковых военных и пассажирских самолетов. Одним из таких лайнеров стал Ту-244, особенности и характеристики которого рассмотрим далее. К сожалению, это проект не развился до серийного производства, как и большинство аналогичных разработок. В настоящее время изыскиваются средства для возобновления разработок данного проекта или подобных самолетов.

С чего все начиналось?

Стремительными шагами авиация начала развиваться после Второй мировой войны. Разрабатывались различные проекты летательных аппаратов с реактивными двигателями, которые должны были прийти на смену обычным силовым агрегатам. Важным моментом в создании сверхзвуковых лайнеров было не достижение скорости звука, а преодоление этого барьера, поскольку аэродинамические законы на подобных скоростях меняются.

Массово подобные технологии начали использоваться с пятидесятых годов прошлого века. Среди серийных модификаций можно отметить отечественные «МиГи», американские истребители North American, Delta Dagger, французские «Конкорды» и многие другие. В пассажирской авиации внедрение сверхзвуковых скоростей происходило намного медленнее. Ту-244 - самолет, который мог составить не просто конкуренцию в этой отрасли, а стать в ней мировым лидером.

Разработка и создание

Первые экспериментальные гражданские самолеты, способные преодолевать звуковой барьер, появились во второй половине шестидесятых годов 20 века. С тех пор и до настоящего времени в серийное производство было пущено всего лишь две модели: Ту-144 и французский «Конкорд». Лайнеры представляли собой типичные самолеты для сверхдальних перелетов. Эксплуатация этих машин перестала быть актуальной в две тысячи третьем году. Сейчас сверхзвуковые авиалайнеры для перевозки пассажиров не используются.

Были попытки создать новые модификации реактивных гражданских лайнеров, однако большинство из них остались в стадии разработки или вообще были закрыты. К таким долгосрочным проектам относится и сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-244.

Он должен был сменить своего предшественника, обладать улучшенными характеристиками, заимствованными с прототипов - «Конкорда» и некоторых американских самолетов. В разработку проект полностью был взят конструкторским бюро Туполева, в 1973 году разрабатываемый лайнер получил наименование Ту-244.

Предназначение

Основной задачей разрабатываемого проекта стало создание реактивного сверхзвукового самолета, способного безопасно, быстро и на длительные дистанции перевозить пассажиров. При этом аппарат должен был значительно превосходить по всем параметрам обычные реактивные летательные корабли. Особую ставку конструкторы делали на скорость.

В остальных аспектах сверхзвуковые самолеты уступали своим собратьям. Во-первых, перевозки экономически не окупались. Во-вторых, безопасность полетов была ниже. Кстати, серийный выпуск и использование в гражданской авиации предшественника Ту-244 было прекращено именно по второй причине. Ту-144 за первый год эксплуатации потерпел несколько аварий, приведших к гибели экипажа. В новом проекте предполагалось устранить имеющие недочеты.

Ту-244 (самолет): характеристики технического плана

Окончательная модель рассматриваемого лайнера должна была иметь следующие тактико-технические показатели:

1. Экипаж, пилотирующий лайнер, включает в себя трех пилотов.
2. Вместимость пассажиров варьировалась от 250 до 300 человек.
3. Ориентировочная крейсерская скорость - 2175 километров в час, что вдвое превышает звуковой барьер.
4. Силовые установки - четыре мотора с турбинными вентиляторами.
5. Дальность перелета - от семи до девяти с половиной тысяч километров.
6. Показатель грузоподъемности - триста тонн.
7. Длина / высота - 88 / 15 метров.
8. Площадь рабочей поверхности - 965 кв. м.
9. Размах крыла - сорок пять метров.

Если сравнить показатель скорости, то проектируемый пассажирский самолет Ту-244, история создания которого довольно интересна, стал немного медленнее своих прямых конкурентов. Однако за счет этого конструкторы хотели увеличить вместимость и повысить экономическую выгоду от эксплуатации машины.

Дальнейшие перспективы

Разработка нового проекта, результатом которой должен был стать сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-244, затянулась на долгие годы. В конструкцию вносилась масса изменений и доработок. Однако даже после развала СССР КБ Туполева продолжило работу в заданном направлении. В 1993 году были даже представлены подробные сведения о проекте.

Тем не менее экономический кризис девяностых отрицательно отразился и на этой сфере. Официального сообщения о закрытии разработок не было, активных действий тоже. Проект оказался на грани заморозки. К работе подключаются специалисты из США, переговоры с которыми велись уже давно. Для продолжения исследований два лайнера сто сорок четвертой серии были переоборудованы в летающие лаборатории.

Что дальше?

Сверхзвуковой Ту-244 (самолет, фото которого представлено ниже) неожиданно пропал из проектной документации как объект исследования. Она была принята в две тысячи двенадцатом году и предполагала, что первые сто единиц пассажирских авиалайнеров поступят в эксплуатацию не позже 2025 года. Такая чехарда с документацией вызвала ряд вопросов и кривотолков. Кроме того, из этой программы пропало еще несколько интересных и многообещающих разработок.

Подобная перспектива виделась в негативном плане. Факты свидетельствовали о том, что проект заморожен или закрыт полностью. Однако официального подтверждения или опровержения по этому поводу не последовало. Учитывая нестабильность экономики, можно сделать массу предположений в субъективной конфигурации, но факты говорят сами за себя.

Реалии дня сегодняшнего: Ту-244 (самолет)

История создания данного самолета была озвучена выше. А как обстоят дела ныне? Учитывая все сказанное, можно предположить, что рассматриваемый проект в настоящее время как минимум завис в воздухе, если не прикрыт совсем. Официальной подачи заявления о судьбе разработок, а также причинах сокращения и приостановления проекта нет. Вполне возможно, основная проблема заключается в недостаточном финансировании, его экономическом несоответствии или моральном устаревании. Как вариант, могут иметь место все эти три фактора в совокупности.

Не так давно (2014 год) в средствах массовой информации проскочила информация о возможном возобновлении проекта Ту-244. Однако официальной версии по этому вопросу снова так и не поступило. Ради объективности стоит отметить, что зарубежные разработки пассажирских сверхзвуковых лайнеров тоже далеки от завершения, многие из них закрыты или находятся под большим вопросом. Хочется верить, что эта грандиозная машина будет построена согласно всем современным нормам в ближайшем будущем.

Немного о предшественнике

Разработка ТУ-144 по решению Совета Министров Советского Союза началась в тысяча девятьсот шестьдесят девятом году. Строительство сверхзвукового гражданского самолета началось на ММЗ «Опыт». Расчетная дальность полета лайнера должна составить три с половиной тысячи километров. Для улучшения аэродинамики самолет получил измененную форму крыльев в плане и увеличенную их площадь.

Длина фюзеляжа выполнена с расчетом внутреннего размещения ста пятидесяти пассажиров. Две пары двигателей разместили под каждым крылом. Первый полет реактивный летательный аппарат совершил в 1971 году. Программа заводских испытаний предусмотрела около двухсот тридцати вылетов.

Сравнительные характеристики

Сверхзвуковой Ту-244 - самолет, размеры которого несколько весомее таковых у предшественника. Он имеет отличительные параметры и в других тактико-технических значениях. Для сравнения рассмотрим показатели лайнера Ту-144:

• состав экипажа - четыре человека;
• вместимость - полторы сотни пассажиров;
• длина / высота - 67 / 12,5 метра;
• тяга с форсажем - 17 500 кг/с;
• предельный вес - сто восемьдесят тонн;
• скорость крейсерская составляет 2 200 километров в час;
• практический потолок - восемнадцать тысяч метров;
• предельная дальность - шесть с половиной тысяч километров.

Основным внешним отличием нового самолета (Ту-244) от предшественника должно было стать изменение конструкции загнутой носовой части.

Кардинальной особенностью двести сорок четвертого проекта от своего прототипа под индексом "144" является отсутствие отклоняемого вниз носа. Остекление кабины выполнено в минимальном оснащении. Такое решение ориентировано на то, что во время полета будет обеспечиваться необходимая обзорность, а взлет и посадку, независимо от метеоусловий, контролирует блок оптики электронного обзора.

Стоит отметить, что современные требования экологического плана к гражданским авиалайнерам существенно препятствуют созданию сверхзвуковой машины рассматриваемого класса, поскольку её эксплуатация априори становится экономически ущербной. Были предприняты разработки по созданию сверхзвукового самолета бизнес-класса, способного преодолевать сверхзвуковой барьер. Однако проект Ту-444 также был приостановлен. Его преимущества над конкурентами - это относительная дешевизна по сравнению с лайнером Ту-244, а также решение технических вопросов, связанных с экологическими требованиями, предъявляемыми к современным самолетам. Для справки: рассматриваемый сверхзвуковой лайнер широкой публике был представлен во Франции (1993 г., авиасалон в Ле Бурже).

В заключение

Если бы все советские начинания в авиации были доработаны и реализованы, вполне возможно, что эта отрасль сделала бы огромный скачок вперед. Однако экономические, политические и прочие проблемы существенно тормозят этот процесс. Одним из самых ярких представителей в мире сверхзвуковой гражданской авиации должен был стать лайнер Ту-244. К сожалению, по ряду причин проект до сих пор находится в разработке или «подвешенном» состоянии. Хочется надеяться, что найдутся люди, которые профинансируют проект, а это в итоге приведет к созданию не только самого быстрого пассажирского самолета, но и транспорта будущего, отличающегося экономичностью, вместимостью и безопасностью.

Конец 50-х годов, гонка вооружений в период Холодной войны подтолкнула развитие технологий, и военная авиация с успехом преодолевает звуковой барьер. Мир ликует: этот период времени характеризует внедрение передовых технологий во все сферы жизни. Логично, что следующий шаг, который пытается сделать мировая авиация – создание сверхзвуковых пассажирских самолетов. Их называют будущим гражданской авиации, авиакомпании торопятся идти в ногу со временем и размещают заказы на новые самолеты. Считалось, что время дозвуковых самолетов прошло.

Зарождение Конкорда

Конкорд, что переводится как «согласие» - совместное «детище» Франции и Великобритании. Изначально эти страны вели независимые исследования в области создания сверхзвукового пассажирского самолета, но вскоре стало очевидно, что по ряду причин проще объединить усилия, что и произошло в 1961 году. Работа над проектом была согласована и разделена: часть разработок была реализована Францией, часть Великобританией, так же были реализованы производство и окончательная сборка самолетов.

Первый полет Конкорда состоялся 2 марта 1969 года. К тому моменту на сверхзвуковой самолет было размещено более 70 предварительных заказов различными авиакомпаниями. Коммерческие перспективы Конкорда выглядели очень привлекательными, ему предсказывали успех.

Примерно в то же время – в 1969 году компания Boeing выводила на рынок свой новый дальнемагистральный самолет Boeing 747. Руководство Boeing было весьма подавлено слухами о Конкордах: они представлялись серьезными конкурентами «Джамбо», и 747 даже планировали переводить на грузовые рейсы, после запуска Конкордов на линии.

Рекламная кампания Конкордов впечатляла: периодическая пресса того времени отводила сверхзвуковым самолетам главенствующую роль в пассажирских перевозках, в честь Конкордов проводили вечеринки, они участвовали в рекламных турне. Обычные граждане мечтали первыми подняться на борт Конкорда в качестве пассажиров.

Сверхзвуковые в СССР

Параллельно с созданием Конкорда разработки сверхзвукового пассажирского лайнера велись в СССР. Он был разработан КБ «Туполева», и совершил первый полет 31 декабря 1968 года. Ту-144 имел некоторые конструкционные особенности, отличающие его от Конкорда, например, переднее горизонтальное оперение, что давало ему преимущество во время снижения и посадки. Обслуживать Ту-144 могли 18 аэропортов на территории Советского Союза.

Тем не менее, с эксплуатацией самолета возникли трудности. Первый рейс Ту-144 совершил 26 декабря 1975 года по маршруту Москва-Алма-Ата с почтовыми грузами на борту. Пассажирские рейсы Ту-144 начал обслуживать с 1 ноября 1977 года по тому же маршруту. Для его обслуживания не было подготовленных экипажей – роль командира всегда выполняли летчики-испытатели КБ «Туполева», вторыми пилотами выступали летчики Аэрофлота. Высокие эксплуатационные расходы, в том числе повышенный расход топлива, отразились на цене билетов. Стоимость билета на Ту-144 по маршруту Москва-Алма-Ата превышала обычную цену почти в полтора раза.

Пассажирские перевозки Ту-144 прекратил уже в 1978 году из-за низкой рентабельности, в дальнейшем их использовали для перевозки грузов из Москвы на Дальний Восток страны, летных испытаний, или в качестве «летающей лаборатории».

Конец эры сверхзвуковых пассажирских самолетов

Конкорды были новейшими самолетами того времени, которые потребовали новых конструкционных решений и инноваций, сильно удороживших его производство и, как результат, конечную стоимость машины. Сильно были недооценены расходы на обслуживание самолета, и расход топлива, который был значительно выше, чем у дозвуковых пассажирских лайнеров.

В результате нефтяного кризиса 1973 года повысились мировые цены на нефть и авиационное топливо. К тому же, с 1970 года на линии выходит экономичный и перспективный «Джамбо» - Boeing 747. Оценив эксплуатационные расходы, авиакомпании начали отзывать размещенные ранее заказы на Конкорды.

К тому времени были произведены 14 серийных самолетов, 9 из которых приобрели авиакомпании Air France и British Airways, и то, больше для того, чтобы поддержать репутацию стран-разработчиков Конкорда. Оставшиеся пять самолетов были реализованы по символической цене в один фунт стерлингов (или один франк для французов). Главное условие при приобретении Конкордов по таким ценам – коммерческая эксплуатация самолетов. Их так же приобрели английская и французская авиакомпании.

Вопреки всему Конкорды выходят на линии. Почти сразу становится ясно, что их эксплуатация убыточна – Конкорды не могут выйти даже на самоокупаемость. Высокую стоимость билетов пытаются компенсировать высоким уровнем сервиса. Рейсы, обслуживаемые сверхзвуковыми самолетами, позиционируются как рейсы для бизнесменов и обеспеченных людей, которые ценят время, а не деньги. Хоть какую-то прибыль приносят чартерные рейсы.

Основными маршрутами Конкордов стали полеты через Атлантику: Париж-Нью-Йорк (Air France), Лондон-Нью-Йорк и Лондон-Барбадос (British Airways).

Так Конкорды поддерживали престиж своих авиакомпаний до 2000 года.

Катастрофа Конкорда под Парижем

25 июля 2000 года в Международном аэропорту имени Шарля де Голля Конкорд авиакомпании Air France готовился к взлету. Он должен был совершить рейс по маршруту Париж-Нью-Йорк, на борту находились сто пассажиров и девять членов экипажа.

Во время разбега по ВПП Конкорд наскочил на титановый обломок двигателя ранее взлетевшего McDonnell Douglas DC-10, покрышка одной из стоек шасси лопнула, и кусок резины ударил в крыло самолета. От удара был поврежден топливный бак, началась утечка керосина, который тут же воспламенился.

Несмотря на возгорание, экипаж уже не мог остановить разбег самолета. Командир принял решение взлетать, он рассчитывал произвести аварийную посадку в аэропорту Ле Бурже на трех двигателях, но вскоре отказал еще один из них. Самолет начал разрушаться прямо в воздухе, и Конкорд потерял управление.

Он рухнул в трех километрах от аэропорта, в пригороде Парижа. В зоне поражения оказался небольшой отель. Погибли все находившиеся на борту Конкорда, четыре человека на земле, несколько получили ранения.

Эта трагедия повлекла за собой необратимые последствия. Полеты Конкордов были приостановлены более чем на год, их популярность резко снизилась. После возобновления рейсов, Конкорды уже не пользовались прежней лояльностью немногих верных ему пассажиров. Сверхзвуковые пассажирские самолеты начали приносить все больше убытков, и был поднят вопрос о снятии Конкордов с эксплуатации.

Прощай, Конкорд!

В 2003 году две авиакомпании – основные эксплуатанты Конкордов, объявили о прекращении его коммерческой эксплуатации. Последний полет Конкорд совершил 26 ноября 2003 года. Его поклонники, любители авиации из разных стран, приехали в аэропорт на торжественные проводы самолета. С тех пор Конкорды находятся на вечных стоянках в разнообразных музеях. Их можно увидеть в Ле Бурже в Авиакосмическом музее, в аэропорту Хитроу в Великобритании, и других экспозициях.

Советский сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144 так же удостоился своего места в музее. Ту-144 находятся на вечных стоянках в Монино, в Музее ВВС; в Музее гражданской авиации Ульяновска и т.д.

Конкорд и Ту-144 – единственные сверхзвуковые пассажирские самолеты, которые эксплуатировались на коммерческих рейсах. С их уходом закончилась эра сверхзвуковой гражданской авиации прошлого века.