Kad jauna virsskaņas pasažieru lidmašīna var pacelties debesīs? Biznesa lidmašīna, kuras pamatā ir bumbvedējs Tu-160: īsta? Kā klusībā pārvarēt skaņas barjera?

Tu-160 - lielākais un jaudīgākais vēsturē militārā aviācija virsskaņas lidmašīnas un lidmašīnas ar maināmu spārnu ģeometriju. Starp pilotiem viņš saņēma segvārdu "Baltais gulbis". Foto: AP

Vai virsskaņas vieglajiem automobiļiem ir nākotne? - Es jautāju ne tik sen izcilajam krievu lidmašīnu konstruktoram Genriham Novožilovam.

Protams, ir. Noteikti parādīsies vismaz virsskaņas biznesa lidmašīna, - atbildēja Genrihs Vasiļjevičs. - Man ne reizi vien bija iespēja runāt ar amerikāņu uzņēmējiem. Viņi skaidri norādīja: "Ja tāda lidmašīna parādītos, Novožilova kungs, tad, lai cik dārga tā būtu, viņi to uzreiz no jums iegādātos." Ātrums, augstums un diapazons ir trīs faktori, kas vienmēr ir svarīgi.

Jā, tie ir aktuāli. Jebkura uzņēmēja sapnis ir no rīta pārlidot pāri okeānam, noslēgt lielu darījumu un vakarā atgriezties mājās. Mūsdienu lidmašīnas lido ne ātrāk par 900 km/h. A virsskaņas biznesa lidmašīna būs aptuveni 1900 km/h kreisēšanas ātrums. Kādas biznesa pasaules izredzes!

Tāpēc ne Krievija, ne Amerika, ne Eiropa nekad nav atmetuši mēģinājumus radīt jaunu virsskaņas vieglo automašīnu. Bet to vēsture, kas jau ir lidojuši - padomju Tu-144 un anglo-franču Concorde - mums ir daudz iemācījusi.

Šā gada decembrī apritēs pusgadsimts, kopš Tu-144 veica savu pirmo lidojumu. Un gadu vēlāk laineris parādīja, uz ko tieši tas ir spējīgs: pārrāva skaņas barjeru. Viņš palielināja ātrumu 2,5 tūkstoši km / h 11 km augstumā. Šis notikums ir iegājis vēsturē. Pasaulē joprojām nav pasažieru dēļu analogu, kas spētu atkārtot šādu manevru.

"Simts četrdesmit četri" atvēra principiāli jaunu lappusi globālajā gaisa kuģu industrijā. Viņi saka, ka vienā no PSKP Centrālās komitejas sanāksmēm dizaineris Andrejs Tupoļevs ziņoja Hruščovam: automašīna izrādās diezgan rijīga. Bet viņš tikai pamāja ar roku: jūsu uzdevums ir noslaucīt kapitālistiem degunu, un mums ir petroleja - vismaz uzpildiet ...

Deguns - pazudis. Petroleja – applūdusi.

Taču arī Eiropas konkurents, kurš startēja vēlāk, arī ar efektivitāti neizcēlās. Tātad 1978. gadā deviņi "Concordes" radīja saviem uzņēmumiem aptuveni 60 miljonus dolāru zaudējumus. Un tikai valdības subsīdijas glāba situāciju. Neskatoties uz to, anglo-franču lidmašīna lidoja līdz 2003. gada novembrim. Bet Tu-144 tika norakstīts daudz agrāk. Kāpēc?

Pirmkārt, Hruščova optimisms nebija pamatots: pasaulē sākās enerģētiskā krīze, un petrolejas cenas strauji pieauga. Virsskaņas pirmdzimtais uzreiz tika nodēvēts par "Aeroflot boa konstriktoru ap kaklu." Milzīgais degvielas patēriņš izsita arī dizaina lidojumu diapazonu: Tu-144 nesasniedza ne Habarovsku, ne Petropavlovsku-Kamčatsku. Tikai no Maskavas uz Alma-Atu.

Un ja nu vienīgi šis. 200 tonnu smagais "dzelzs", kas virsskaņas ātrumā kreisēja pa blīvi apdzīvotām vietām, burtiski uzspridzināja visu vietu maršrutā. Sūdzības lija: govju izslaukums kritās, vistas pārstāja dēt, skābie lietus ir saspiesti ... Kur ir patiesība, kur ir meli - šodien jūs nevarat droši pateikt. Bet fakts paliek fakts: Concorde lidoja tikai pāri okeānam.

Visbeidzot, un pats galvenais, katastrofas. Viens - 1973. gada jūnijā Parīzes avišovā Le Buržē, kā saka, visas planētas pilnā skatījumā: izmēģinājuma pilota Kozlova apkalpe vēlējās demonstrēt padomju lidmašīnas spējas... Otrs - piecu gadu laikā. . Pēc tam tika veikts testa lidojums ar jaunās sērijas dzinējiem: viņiem vienkārši bija jānovelk lidmašīna vajadzīgajā diapazonā.

Arī "Concorde" neizbēga no traģēdijas: lidmašīna avarēja 2000.gada jūlijā, paceļoties no Šarla de Golla lidostas. Ironiski, ka tas avarēja gandrīz tur, kur kādreiz bija Tu-144. Bojā gāja 109 cilvēki uz klāja un četri uz zemes. Regulāra pasažieru satiksme atsākās tikai gadu vēlāk. Bet sekoja vēl viena incidentu sērija, un arī šai virsskaņas lidmašīnai tika uzlaista lode.

1968. gada 31. decembrī notika pirmais Tu-144 lidojums, divus mēnešus agrāk nekā Concorde. Un 1969. gada 5. jūnijā 11 000 metru augstumā mūsu lidmašīna bija pirmā pasaulē, kas pārspēja skaņas barjeru. Foto: Sergejs Mihejevs / RG

Šodien, jaunā tehnoloģiju attīstības posmā, zinātniekiem ir jāatrod līdzsvars starp pretrunīgiem faktoriem: jauno tehnoloģiju labo aerodinamiku. virsskaņas lidmašīnas, zems degvielas patēriņš un stingri trokšņa un skaņas izlices ierobežojumi.

Cik reāli ir izveidot jaunu pasažieru virsskaņas lidmašīnu, pamatojoties uz bumbvedēju Tu-160? No tīri inženiertehniskā viedokļa tas ir diezgan, saka eksperti. Un vēsturē ir piemēri, kad militārās lidmašīnas veiksmīgi "noņēma plecu siksnas" un lidoja "uz civilo dzīvi": piemēram, Tu-104 tika izveidots, pamatojoties uz Tu-16 tāldarbības bumbvedēju, un Tu- 114 pamatā bija bumbvedējs Tu-95. Abos gadījumos nācās pārtaisīt fizelāžu – mainīt spārnu izkārtojumu, paplašināt diametru. Faktiski tās bija jaunas lidmašīnas un diezgan veiksmīgas. Starp citu, dīvaina detaļa: kad Tu-114 pirmo reizi lidoja uz Ņujorku, apmulsušajā lidostā nebija ne piemērotu kāpņu, ne traktora ...

Līdzīgs darbs būs vajadzīgs vismaz Tu-160 pārbūvei. Tomēr cik rentabls būs šis risinājums? Viss ir rūpīgi jāizvērtē.

Cik no šīm lidmašīnām jums vajag? Kurš tos lidos un kur? Cik lielā mērā tie būs komerciāli pieejami pasažieriem? Cik drīz atmaksāsies izstrādes izmaksas? .. Biļetes uz to pašu Tu-144 maksāja 1,5 reizes vairāk nekā parasti, taču pat tik lielas izmaksas nesedza ekspluatācijas izmaksas.

Tikmēr, pēc ekspertu domām, pirmo Krievijas virsskaņas administratīvo lidmašīnu (biznesa reaktīvo lidmašīnu) var konstruēt septiņu līdz astoņu gadu laikā, ja ir dzinēja atpalicība. Šāds lidaparāts var uzņemt līdz 50 cilvēkiem. Kopējais pieprasījums vietējā tirgū tiek prognozēts 20-30 automašīnu līmenī par cenu 100-120 miljoni dolāru.

Jaunās paaudzes sērijveida virsskaņas pasažieru lidmašīnas varētu parādīties ap 2030. gadu

Dizaineri abās okeāna pusēs strādā pie virsskaņas biznesa lidmašīnu projektiem. Visi meklē jaunus izkārtojuma risinājumus. Kāds piedāvā netipisku asti, kāds - pilnīgi neparastu spārnu, kāds - fizelāžu ar izliektu centrālo asi ...

TsAGI speciālisti izstrādā SDS / SPS projektu ("virsskaņas biznesa lidmašīna / virsskaņas pasažieru lidmašīna"): saskaņā ar ideju tas spēs veikt transatlantiskos lidojumus līdz 8600 km ar kreisēšanas ātrumu vismaz 1900 km / h. Turklāt salons tiks padarīts transformējams - no 80-vietīgas līdz 20-vietīgai VIP klasei.

Un pagājušajā vasarā Žukovska gaisa izstādē viens no interesantākajiem bija ātrgaitas modelis civilās lidmašīnas, ko TsAGI zinātnieki radījuši starptautiskā projekta HEXAFLY-INT ietvaros. Šim gaisa kuģim jālido ar ātrumu, kas pārsniedz 7-8 tūkstošus km / h, kas atbilst 7 vai 8 Mach.

Bet, lai ātrgaitas civilā lidmašīna kļūtu par realitāti, ir jāatrisina milzīgs uzdevumu klāsts. Tie ir saistīti ar materiāliem, ūdeņradi elektrostacija, tā integrācija ar lidmašīnas korpusu un paša gaisa kuģa augstas aerodinamiskās efektivitātes iegūšana.

Un kas jau ir pilnīgi skaidrs: projektētās spārnotās mašīnas dizaina iezīmes būs nepārprotami nestandarta.

Kompetenti

Sergejs Černiševs, izpilddirektors TsAGI, Krievijas Zinātņu akadēmijas akadēmiķis:

Skaņas uzplaukuma līmenis (straujš spiediena kritums triecienviļņā) no Tu-144 bija 100-130 paskals. Bet mūsdienu pētījumi ir parādījuši, ka to var palielināt līdz 15-20. Turklāt samaziniet skaņas skaļuma skaļumu līdz 65 decibeliem, kas ir līdzvērtīgs troksnim liela pilsēta. Līdz šim pasaulē nav oficiālu standartu pieļaujamajam skaņas uzplaukuma līmenim. Un, visticamāk, tas tiks noteikts ne agrāk kā 2022. gadā.

Mēs jau esam ierosinājuši nākotnes virsskaņas civilās lidmašīnas demonstratora parādīšanos. Paraugam jāparāda iespēja samazināt virsskaņas kreisēšanas un lidostu trokšņa pieaugumu. Tiek izskatīti vairāki varianti: lidmašīna 12-16 pasažieriem, arī 60-80. Ir ļoti mazas biznesa lidmašīnas variants - 6-8 pasažieriem. Tie ir dažādi svari. Vienā gadījumā mašīna svērs aptuveni 50 tonnas, bet otrā - 100-120 utt. Bet mēs sākam no pirmā no norādītajiem virsskaņas lidmašīnas.

Pēc dažādām aplēsēm tirgū jau šobrīd ir nerealizēts pieprasījums pēc ātrajiem lidojumiem. biznesa cilvēki lidmašīnās ar pasažieru ietilpību 12-16 cilvēki. Un, protams, automašīnai ir jālido vismaz 7-8 tūkstošu kilometru attālumā pa transatlantiskajiem maršrutiem. Kruīza ātrums būs 1,8-2 Mach, kas ir aptuveni divas reizes lielāks par skaņas ātrumu. Šis ātrums ir tehnoloģisks šķērslis tradicionālo alumīnija materiālu izmantošanai lidmašīnas korpusa konstrukcijā. Tāpēc zinātnieku sapnis ir izgatavot lidaparātu pilnībā no termiskiem kompozītmateriāliem. Un ir laba prakse.

Palaišanas klientam ir jānosaka skaidras prasības gaisa kuģim, un pēc tam sākotnējās projektēšanas un eksperimentālās projektēšanas darbu stadijās ir iespējamas dažas sākotnējās projektēšanas stadijā iegūtās lidmašīnas sākotnējā izskata izmaiņas. Taču skaņas uzplaukuma samazināšanas skaņas principi paliek nemainīgi.

Virsskaņas Tu-144 pasažieru īstermiņa darbība aprobežojās ar lidojumiem no Maskavas uz Alma-Atu. Foto: Boriss Korzins/ TASS Newsreel

Es domāju, ka mums ir 10-15 gadi līdz lidojošajam prototipam. Tuvākajā laikā pēc mūsu plāniem vajadzētu parādīties lidojošam demonstrantam, kura izskats tiek izstrādāts. Tās galvenais uzdevums ir demonstrēt galvenās tehnoloģijas virsskaņas lidmašīnas izveidei ar zems līmenis skaņas trieciens. Tas ir nepieciešams solis darbā. Pie 2030. gada apvāršņa var parādīties jaunas paaudzes sērijveida virsskaņas lidmašīna.

Oļegs Smirnovs, PSRS godātais pilots, Rostransnadzoras sabiedriskās padomes Civilās aviācijas komisijas priekšsēdētājs:

Izgatavot pasažieru virsskaņas lidmašīnu uz Tu-160 bāzes? Mūsu inženieriem – pilnīgi reāli. Nekādu problēmu. Turklāt šī mašīna ir ļoti laba, ar izcilām aerodinamiskām īpašībām, labu spārnu un fizelāžu. Taču mūsdienās jebkuram pasažieru gaisa kuģim, pirmkārt, ir jāatbilst starptautiskajām lidojumderīguma un tehniskajām prasībām. Neatbilstības, ja salīdzinām bumbvedēju un pasažieru lidmašīnu, ir vairāk nekā 50 procenti. Piemēram, kad daži saka, ka pārveidošanas laikā ir nepieciešams "piepūst fizelāžu", jāsaprot, ka pats Tu-160 sver vairāk nekā 100 tonnas. "Uzpūst" ir palielināt svaru. Un tas nozīmē – palielināt degvielas patēriņu, samazināt ātrumu un augstumu, padarīt ierīci absolūti nepievilcīgu nevienai aviokompānijai tās ekspluatācijas izmaksu ziņā.

Lai izveidotu virsskaņas lidmašīnu, lai biznesa aviācija, mums ir vajadzīga jauna avionika, jauni lidmašīnu dzinēji, jauni materiāli, jauni degvielas veidi. Uz Tu-144 petroleja, kā saka, plūda kā upe. Mūsdienās tas nav iespējams. Un pats galvenais, pēc šādas lidmašīnas vajadzētu būt milzīgam pieprasījumam. Viena vai divas miljonāru pasūtītas automašīnas finansiālo problēmu neatrisinās. Aviokompānijām tas būs jānomā un "atstrādā" izmaksas. Uz kuru? Protams, uz pasažieriem. No ekonomiskā viedokļa projekts būs neveiksmīgs.

Sergejs Meļņičenko, ICAA "Drošības lidojumu" ģenerāldirektors:

Gandrīz 35 gadu laikā, kas pagājuši kopš Tu-160 sērijveida ražošanas uzsākšanas, tehnoloģija ir attīstījusies, un tas būs jāņem vērā, veicot dziļu esošo lidmašīnu modernizāciju. Lidmašīnu būvētāji saka, ka ir daudz vienkāršāk un lētāk uzbūvēt jaunu lidmašīnu pēc jaunas koncepcijas, nekā pārbūvēt veco.

Cits jautājums: ja Tu-160 tiks pārbūvēts speciāli biznesa lidmašīnai, vai arābu šeihiem tas joprojām būs interese? Tomēr ir vairāki "bet". Lidmašīnai būs jāiegūst starptautisks sertifikāts (un aiz tā izdošanas stāv Eiropas Savienība un ASV), kas ir ļoti problemātiski. Turklāt būs nepieciešami jauni ekonomiski dzinēji, kuru mums nav. Tie, kas ir pieejami, netērē degvielu, bet dzer.

Ja lidmašīnu pārbūvē ekonomisku pasažieru pārvadāšanai (kas ir maz ticams), tad jautājums kur lidot un kuru pārvadāt? Pagājušajā gadā mēs tikai pietuvojāmies 100 miljonu pārvadāto pasažieru skaitlim. PSRS šie rādītāji bija daudz augstāki. Lidlauku skaits ir samazinājies vairākas reizes. Ne visi, kas vēlētos lidot uz valsts Eiropas daļu no Kamčatkas un Primorijas, var to atļauties. Biļetes uz "degvielu dzerošo lidmašīnu" būs dārgākas nekā uz Boeing un Airbus.

Ja lidmašīnu plānots pārbūvēt tīri lielo uzņēmumu vadītāju interesēs, tad visdrīzāk tā arī būs. Bet tad šis jautājums attiecas tikai uz viņiem, nevis uz Krievijas ekonomiku un cilvēkiem. Lai gan arī šajā gadījumā grūti iedomāties, ka lidojumi tiks veikti tikai uz Sibīriju vai Tālajiem Austrumiem. Problēma ar troksni šajā rajonā. Un ja atjaunināto lidmašīnu nelaiž uz Sardīniju, tad kam tas vajadzīgs?

Parasta pasažieru lidmašīna lido ar ātrumu aptuveni 900 km/h. Reaktīvais iznīcinātājs var sasniegt apmēram trīs reizes lielāku ātrumu. Tomēr mūsdienu inženieri no Krievijas Federācijas un citām pasaules valstīm aktīvi izstrādā vēl ātrākas mašīnas - hiperskaņas lidmašīnas. Kāda ir attiecīgo jēdzienu specifika?

Hiperskaņas lidmašīnas kritēriji

Kas ir hiperskaņas lidmašīna? Ar to ir pieņemts saprast aparātu, kas spēj lidot ar ātrumu, kas daudzkārt pārsniedz skaņas ātrumu. Pētnieku pieejas tā specifiskā rādītāja noteikšanai atšķiras. Ir plaši izplatīta metodika, saskaņā ar kuru gaisa kuģis jāuzskata par hiperskaņu, ja tas ir ātrāko mūsdienu virsskaņas transportlīdzekļu ātruma rādītāju daudzkārtnis. Kas ir aptuveni 3-4 tūkstoši km / h. Tas nozīmē, ka hiperskaņas lidmašīnai, ja ievērojat šo metodiku, vajadzētu sasniegt ātrumu 6 tūkstoši km / h.

Bezpilota un kontrolēti transportlīdzekļi

Pētnieku pieejas var atšķirties arī attiecībā uz kritēriju noteikšanu konkrēta aparāta klasificēšanai kā gaisa kuģis. Ir versija, ka par tādām var uzskatīt tikai tās mašīnas, kuras vada cilvēks. Pastāv viedoklis, saskaņā ar kuru bezpilota transportlīdzekli var uzskatīt arī par gaisa kuģi. Tāpēc daži analītiķi klasificē attiecīgā veida mašīnas tajās, kuras ir pakļautas cilvēka kontrolei, un tajās, kas darbojas autonomi. Šāds sadalījums var būt attaisnojams, jo bezpilota transportlīdzekļiem var būt daudz iespaidīgāki tehniskās specifikācijas, piemēram, pārslodzes un ātruma ziņā.

Tajā pašā laikā daudzi pētnieki uzskata, ka hiperskaņas lidmašīnas ir vienots jēdziens, kura galvenais rādītājs ir ātrums. Nav svarīgi, vai pie aparāta stūres sēž cilvēks vai mašīnu vada robots – galvenais, lai lidmašīna ir pietiekami ātra.

Pacelšanās – neatkarīgi vai ar ārēju palīdzību?

Hiperskaņas lidmašīnu klasifikācija ir plaši izplatīta, kuras pamatā ir to klasificēšana kā tādi, kas var pacelties neatkarīgi, vai tādi, kas ietver izvietošanu jaudīgākā nesējā - raķetē vai kravas lidmašīnā. Pastāv viedoklis, saskaņā ar kuru ir leģitīmi attiecināt uz aplūkojamā tipa transportlīdzekļiem galvenokārt tādus, kas spēj pacelties neatkarīgi vai ar minimālu cita veida aprīkojuma iesaisti. Tomēr tiem pētniekiem, kuri uzskata, ka galvenajam kritērijam, kas raksturo hiperskaņas lidmašīnu, ātrumu, ir jābūt vissvarīgākajam jebkurā klasifikācijā. Neatkarīgi no tā, vai ierīce tiek klasificēta kā bezpilota, vadāma, spējīga pacelties neatkarīgi vai ar citu mašīnu palīdzību – ja atbilstošais rādītājs sasniedz augstākminētās vērtības, tad tas nozīmē, ka runa ir par hiperskaņas lidmašīnu.

Hiperskaņas risinājumu galvenās problēmas

Hiperskaņas risinājumu jēdzieni ir daudzus gadu desmitus veci. Atbilstošā tipa transportlīdzekļu izstrādes gados pasaules inženieri ir risinājuši vairākas būtiskas problēmas, kas objektīvi neļauj laist "hiperskaņas" ražošanu - līdzīgi kā organizējot turbopropelleru lidmašīnu ražošanu.

Galvenās grūtības hiperskaņas lidmašīnu projektēšanā ir tāda dzinēja izveide, kas var būt pietiekami energoefektīvs. Vēl viena problēma ir vajadzīgā aparāta izlīdzināšana. Fakts ir tāds, ka hiperskaņas lidmašīnas ātrums vērtībās, kuras mēs uzskatījām iepriekš, nozīmē spēcīgu korpusa uzsilšanu berzes pret atmosfēru dēļ.

Šodien mēs izskatīsim vairākus veiksmīgu attiecīgā tipa lidmašīnu prototipu paraugus, kuru izstrādātāji spēja panākt ievērojamu progresu, lai veiksmīgi atrisinātu minētās problēmas. Tagad izpētīsim slavenākos pasaules notikumus attiecīgā tipa hiperskaņas lidmašīnu radīšanas ziņā.

no Boeing

Ātrākā hiperskaņas lidmašīna pasaulē, pēc dažu ekspertu domām, ir amerikāņu Boeing X-43A. Tātad, testējot šo ierīci, tika reģistrēts, ka tā sasniedza ātrumu, kas pārsniedz 11 tūkstošus km / h. Tas ir aptuveni 9,6 reizes ātrāk

Kas ir īpašs par X-43A hiperskaņas lidmašīnu? Šīs lidmašīnas īpašības ir šādas:

Testos reģistrētais maksimālais ātrums ir 11 230 km/h;

Spārnu platums - 1,5 m;

Korpusa garums - 3,6 m;

Dzinējs - tiešās plūsmas, virsskaņas degšanas ramjets;

Degviela - atmosfēras skābeklis, ūdeņradis.

Var atzīmēt, ka attiecīgā ierīce ir viena no videi draudzīgākajām. Fakts ir tāds, ka izmantotā degviela praktiski neietver kaitīgu sadegšanas produktu izdalīšanos.

Hiperskaņas lidmašīna X-43A tika izstrādāta NASA inženieru, kā arī Orbical Science Corporation un Minocraft kopīgiem spēkiem. radīts apmēram 10 gadus. Tās izstrādē tika ieguldīti aptuveni 250 miljoni dolāru. Aplūkojamā gaisa kuģa konceptuālais jaunums ir tāds, ka tas tika iecerēts, lai pārbaudītu jaunākās tehnoloģijas dzinējspēka darbības nodrošināšanai.

Izstrādāts Orbital Science

Orbital Science, kas, kā mēs atzīmējām iepriekš, piedalījās X-43A izveidē, arī spēja izveidot savu hiperskaņas lidmašīnu X-34.

Tā maksimālais ātrums pārsniedz 12 000 km/h. Tiesa, praktisko testu gaitā tas netika sasniegts - turklāt nebija iespējams sasniegt X43-A lidmašīnas uzrādīto rādītāju. Attiecīgā lidmašīna tiek paātrināta, izmantojot raķeti Pegasus, kas darbojas ar cieto degvielu. X-34 pirmo reizi tika pārbaudīts 2001. gadā. Attiecīgais lidaparāts ir ievērojami lielāks par Boeing ierīci - tās garums ir 17,78 m, spārnu plētums ir 8,85 m Orbical Science hiperskaņas transportlīdzekļa maksimālais lidojuma augstums ir 75 kilometri.

Lidmašīna no Ziemeļamerikas

Vēl viena labi zināma hiperskaņas lidmašīna ir X-15, ko ražo Ziemeļamerikā. Analītiķi šo aparātu dēvē par eksperimentālu.

Tas ir aprīkots, kas dažiem ekspertiem dod iemeslu to neklasificēt kā lidmašīnu. Tomēr raķešu dzinēju klātbūtne ļauj ierīcei jo īpaši veikt Tā kā vienā no testiem šajā režīmā to pārbaudīja piloti. Aparāta X-15 mērķis ir pētīt hiperskaņas lidojumu specifiku, novērtēt atsevišķus dizaina risinājumus, jaunus materiālus un šādu mašīnu vadības īpašības dažādos atmosfēras slāņos. Zīmīgi, ka tas tika apstiprināts tālajā 1954. gadā. X-15 lido ar ātrumu vairāk nekā 7 tūkstoši km / h. Tā lidojuma diapazons ir vairāk nekā 500 km, augstums pārsniedz 100 km.

Ātrākā sērijveida lidmašīna

Hiperskaņas transportlīdzekļi, kurus mēs pētījām iepriekš, faktiski pieder pētniecības kategorijai. Būs lietderīgi apsvērt dažus sērijveida gaisa kuģu paraugus, kas pēc īpašībām ir tuvu hiperskaņas vai (saskaņā ar vienu vai otru metodoloģiju) ir hiperskaņas.

Starp šīm mašīnām ir amerikāņu izstrādātā SR-71. Daži pētnieki nevēlas šo lidmašīnu klasificēt kā hiperskaņas lidmašīnu, jo tā maksimālais ātrums ir aptuveni 3,7 tūkstoši km / h. Viena no tās ievērojamākajām īpašībām ir tā pacelšanās svars, kas pārsniedz 77 tonnas. Ierīces garums ir vairāk nekā 23 m, spārnu platums ir lielāks par 13 m.

Viena no ātrākajām militārajām lidmašīnām ir Krievijas MiG-25. Ierīce var sasniegt ātrumu vairāk nekā 3,3 tūkstoši km / h. Maksimālais pacelšanās svars Krievijas lidmašīna- 41 tonna.

Tādējādi sērijveida risinājumu tirgū, kas pēc īpašībām ir tuvu hiperskaņas risinājumiem, Krievijas Federācija ir viena no līderēm. Bet ko var teikt par Krievijas attīstību attiecībā uz "klasiskām" hiperskaņas lidmašīnām? Vai Krievijas Federācijas inženieri spēj radīt risinājumu, kas ir konkurētspējīgs ar Boeing un Orbital Scence mašīnām?

Krievijas hiperskaņas transportlīdzekļi

IN Šis brīdis Tiek izstrādāta Krievijas hiperskaņas lidmašīna. Bet viņa ir diezgan aktīva. Mēs runājam par Yu-71 lidmašīnu. Tās pirmie testi, saskaņā ar mediju ziņām, tika veikti 2015. gada februārī netālu no Orenburgas.

Tiek pieļauts, ka lidmašīna tiks izmantota militārām vajadzībām. Tādējādi hiperskaņas transportlīdzeklis nepieciešamības gadījumā varēs nogādāt trieciena ieročus ievērojamos attālumos, uzraudzīt teritoriju, kā arī izmantot kā uzbrukuma aviācijas elementu. Daži pētnieki uzskata, ka 2020.-2025. Stratēģisko raķešu spēki saņems aptuveni 20 attiecīgā tipa lidmašīnas.

Medijos izskanējusi informācija, ka attiecīgā Krievijas hiperskaņas lidmašīna tiks novietota uz ballistiskās raķetes Sarmat, kas arī ir projektēšanas stadijā. Daži analītiķi uzskata, ka izstrādātais hiperskaņas transportlīdzeklis Yu-71 ir nekas vairāk kā kaujas galviņa, kurai pēdējā lidojuma segmentā būs jāatdalās no ballistiskās raķetes, lai, pateicoties gaisa kuģim raksturīgajai augstajai manevrētspējai, tā pārvarētu raķeti. aizsardzības sistēmas.

Projekts Ajax

Viens no ievērojamākajiem projektiem, kas saistīti ar hiperskaņas lidmašīnu izstrādi, ir Ajax. Izpētīsim to sīkāk. Hiperskaņas lidmašīna Ajax ir padomju inženieru konceptuāla izstrāde. Zinātnieku aprindās runas par to sākās tālajā 80. gados. Starp visievērojamākajām iezīmēm ir termiskās aizsardzības sistēmas klātbūtne, kas paredzēta, lai aizsargātu korpusu no pārkaršanas. Tādējādi Ajax aparāta izstrādātāji piedāvāja risinājumu vienai no iepriekš identificētajām "hipersoniskajām" problēmām.

Tradicionālā gaisa kuģu termiskās aizsardzības shēma ietver īpašu materiālu novietošanu uz ķermeņa. Ajax izstrādātāji piedāvāja atšķirīgu koncepciju, saskaņā ar kuru bija paredzēts nevis aizsargāt ierīci no ārējās apkures, bet gan ielaist siltumu automašīnā, vienlaikus palielinot tās enerģijas resursu. Padomju aparāta galvenais konkurents bija ASV radītā Aurora hiperskaņas lidmašīna. Tomēr, ņemot vērā to, ka PSRS dizaineri ievērojami paplašināja koncepcijas iespējas, jaunajai izstrādei tika piešķirts visplašākais uzdevumu loks, jo īpaši pētniecība. Mēs varam teikt, ka Ajax ir daudzfunkcionāla hiperskaņas lidmašīna.

Ļaujiet mums sīkāk apsvērt tehnoloģiskos jauninājumus, ko ierosināja inženieri no PSRS.

Tātad padomju Ajax izstrādātāji ierosināja izmantot siltumu, kas rodas gaisa kuģa korpusa berzes rezultātā pret atmosfēru, lai to pārvērstu lietderīgā enerģijā. Tehniski to varētu īstenot, uzliekot aparātam papildu čaulas. Rezultātā izveidojās kaut kas līdzīgs otrai ēkai. Tās dobumu vajadzēja piepildīt ar kaut kādu katalizatoru, piemēram, degoša materiāla un ūdens maisījumu. Ajax no cieta materiāla izgatavoto siltumizolācijas slāni bija paredzēts aizstāt ar šķidru, kam, no vienas puses, vajadzēja aizsargāt dzinēju, no otras puses, veicināt katalītisko reakciju, kas tikmēr , varētu būt kopā ar endotermisku efektu – siltuma kustību no ārējām ķermeņa daļām iekšā. Teorētiski aparāta ārējo daļu dzesēšana varētu būt jebkas. Savukārt lieko siltumu bija paredzēts izmantot, lai paaugstinātu lidmašīnas dzinēja efektivitāti. Tajā pašā laikā šī tehnoloģija ļautu radīt brīvu ūdeņradi degvielas un sugu reakcijas rezultātā.

Šobrīd plašākai sabiedrībai nav pieejama informācija par Ajax attīstības turpināšanu, taču pētnieki uzskata, ka padomju koncepciju iedzīvināšana praksē ir ļoti perspektīva.

Ķīniešu hiperskaņas transportlīdzekļi

Ķīna kļūst par konkurentu Krievijai un ASV hiperskaņas risinājumu tirgū. Viens no slavenākajiem Ķīnas inženieru sasniegumiem ir lidmašīna WU-14. Tas ir hiperskaņas planieris, kas uzstādīts uz ballistiskās raķetes.

ICBM palaiž lidmašīnu kosmosā, no kurienes transportlīdzeklis strauji nirst lejup, attīstot hiperskaņas ātrumu. Ķīniešu aparātu var uzstādīt uz dažādiem ICBM ar diapazonu no 2000 līdz 12 000 km. Tika konstatēts, ka testu laikā WU-14 spēja sasniegt ātrumu, kas pārsniedz 12 tūkstošus km / h, tādējādi pēc dažu analītiķu domām, pārvēršoties par ātrāko hiperskaņas lidmašīnu.

Tajā pašā laikā daudzi pētnieki uzskata, ka nav gluži pareizi Ķīnas attīstību attiecināt uz lidmašīnu klasi. Tātad versija ir plaši izplatīta, saskaņā ar kuru ierīce precīzi jāklasificē kā kaujas galviņa. Un ļoti efektīva. Lidojot lejup ar ievērojamu ātrumu, pat vismodernākās pretraķešu aizsardzības sistēmas nespēs garantēt atbilstošā mērķa pārtveršanu.

Var atzīmēt, ka arī Krievija un ASV izstrādā militāriem nolūkiem izmantojamus hiperskaņas transportlīdzekļus. Tajā pašā laikā Krievijas koncepcija, saskaņā ar kuru paredzēts izveidot atbilstošā tipa mašīnas, būtiski atšķiras no amerikāņu un ķīniešu īstenotajiem tehnoloģiskajiem principiem, par ko liecina dati dažos plašsaziņas līdzekļos. Tātad Krievijas Federācijas izstrādātāji koncentrējas uz tādu lidmašīnu radīšanu, kas aprīkoti ar reaktīvo dzinēju, ko var palaist no zemes. Krievija plāno sadarbību šajā virzienā ar Indiju. Pēc dažu analītiķu domām, hiperskaņas ierīces, kas izveidotas saskaņā ar Krievijas koncepciju, raksturo zemākas izmaksas un plašāks darbības joma.

Tajā pašā laikā Krievijas hiperskaņas lidmašīna, ko mēs minējām iepriekš (Yu-71), pēc dažu analītiķu domām, iesaka tieši tādu pašu izvietojumu uz ICBM. Ja šī tēze izrādīsies patiesa, tad varēs teikt, ka Krievijas Federācijas inženieri vienlaikus strādā divās populārās konceptuālās jomās hiperskaņas lidmašīnu konstruēšanā.

Kopsavilkums

Tātad, iespējams, ātrākā hiperskaņas lidmašīna pasaulē, ja mēs runājam par lidmašīnām, neatkarīgi no to klasifikācijas, tas joprojām ir ķīniešu WU-14. Lai gan jums ir jāsaprot, ka reālu informāciju par viņu, tostarp to, kas saistīta ar testiem, var klasificēt. Tas atbilst Ķīnas izstrādātāju principiem, kuri bieži vien cenšas par katru cenu paturēt noslēpumā savas militārās tehnoloģijas. Ātrākās hiperskaņas lidmašīnas ātrums pārsniedz 12 000 km/h. Tas "panāk" amerikāņu X-43A attīstību - daudzi eksperti to uzskata par ātrāko. Teorētiski X-43A hiperskaņas lidmašīna, kā arī ķīniešu WU-14 var panākt Orbical Science attīstību, kas paredzēta ātrumam vairāk nekā 12 tūkstošu km / h.

Krievijas lidmašīnas Yu-71 īpašības plašākai sabiedrībai vēl nav zināmas. Iespējams, ka tie būs tuvu Ķīnas lidmašīnu parametriem. Krievu inženieri izstrādā arī hiperskaņas lidmašīnu, kas spēj pacelties nevis uz ICBM bāzes, bet gan neatkarīgi.

Pašreizējie Krievijas, Ķīnas un ASV pētnieku projekti kaut kā ir saistīti ar militāro sfēru. Hiperskaņas lidmašīnas, neatkarīgi no to iespējamās klasifikācijas, galvenokārt tiek uzskatītas par ieroču, visticamāk, kodolieroču nesējiem. Tomēr pētnieku darbā no dažādas valstis Pasaulē ir tēzes, ka "hiperskaņa", tāpat kā kodoltehnoloģija, var būt mierīga.

Lieta ir pieejamu un uzticamu risinājumu rašanās, kas ļauj organizēt atbilstoša veida mašīnu masveida ražošanu. Šādu ierīču izmantošana ir iespējama visplašākajās nozarēs. ekonomiskā attīstība. Lielākais pieprasījums pēc hiperskaņas lidmašīnas visticamāk atrodamas kosmosa un pētniecības nozarēs.

Attiecīgo iekārtu ražošanas tehnoloģiju izmaksām kļūstot lētākām, transporta uzņēmumi var sākt izrādīt interesi par investīcijām šādos projektos. Industriālās korporācijas, dažādu pakalpojumu sniedzēji var sākt uzskatīt "hiperskaņu" par instrumentu biznesa konkurētspējas paaugstināšanai starptautisko sakaru organizēšanā.

1950. gada 6. februārī kārtējā izmēģinājuma laikā padomju reaktīvais iznīcinātājs MiG-17 horizontālā lidojumā pārsniedza skaņas ātrumu, paātrinoties līdz gandrīz 1070 km/h. Tas padarīja to par pirmo masveidā ražoto virsskaņas lidmašīnu. Izstrādātāji Mikojans un Gurevičs nepārprotami lepojās ar savu ideju.

Kaujas lidojumiem MiG-17 tika uzskatīts par gandrīz skanošu, jo tā kreisēšanas ātrums nepārsniedza 861 km / h. Bet tas neliedza cīnītājam kļūt par vienu no visizplatītākajiem pasaulē. IN atšķirīgs laiks tas tika izmantots Vācijā, Ķīnā, Korejā, Polijā, Pakistānā un desmitiem citu valstu. Šis briesmonis pat piedalījās cīņās Vjetnamas karā.

MiG-17 nebūt nav vienīgais virsskaņas lidmašīnu žanra pārstāvis. Mēs runāsim par vēl duci gaisa laineru, kas arī apsteidza skaņas vilni un kļuva slaveni visā pasaulē.

Zvans X-1

ASV gaisa spēki speciāli aprīkoja Bell X-1 ar raķešu dzinēju, jo gribēja to izmantot virsskaņas lidojuma problēmu pētīšanai. 1947. gada 14. oktobrī ierīce paātrinājās līdz 1541 km/h (Maha skaitlis 1,26), pārvarēja doto barjeru un pārvērtās par zvaigzni debesīs. Mūsdienās rekordlielais modelis atrodas Smitsona muzejā štatos.

Avots: NASA

Ziemeļamerikas X-15

Ziemeļamerikas X-15 ir aprīkots arī ar raķešu dzinējiem. Bet atšķirībā no amerikāņu kolēģa Bell X-1 šī lidmašīna sasniedza ātrumu 6167 km/h (Maha skaitlis 5,58), kļūstot par pirmo un 40 gadus vienīgo pilotējamo hiperskaņas lidmašīnu cilvēces vēsturē (kopš 1959. gada). veica suborbitālos pilotējamos kosmosa lidojumus. Ar tās palīdzību tika pētīta pat atmosfēras reakcija uz spārnotu ķermeņu iekļūšanu tajā. Kopumā tika saražotas trīs X-15 tipa raķešu lidmašīnu vienības.

Avots: NASA

Lockheed SR-71 Blackbird

Grēks neizmantot virsskaņas lidmašīnas militāriem mērķiem. Tāpēc ASV gaisa spēki izstrādāja Lockheed SR-71 Blackbird — stratēģiskās izlūkošanas lidmašīnu ar maksimālo ātrumu 3700 km/h (3,5 Mach). Galvenās priekšrocības ir ātrs paātrinājums un augsta manevrēšanas spēja, kas ļāva viņam izvairīties no raķetēm. Tāpat SR-71 bija pirmais lidaparāts, kas aprīkots ar tehnoloģijām radara redzamības samazināšanai.

Tika uzbūvētas tikai 32 vienības, no kurām 12 avarēja. No ekspluatācijas izņemts 1998. gadā.

Avots: af.mil

MiG-25

Mēs nevaram atcerēties vietējo MiG-25 - trešās paaudzes virsskaņas augstkalnu iznīcinātāju-pārtvērēju ar maksimālo ātrumu 3000 km / h (Mach numurs 2,83). Lidmašīna bija tik forša, ka to iekāroja pat japāņi. Tāpēc 1976. gada 6. septembrī padomju pilotam Viktoram Belenko bija jānolaupa MiG-25. Pēc tam daudzus gadus daudzās Savienības daļās lidmašīnas sāka piepildīties līdz galam. Mērķis ir neļaut viņiem lidot uz tuvāko ārvalstu lidostu.

Avots: Aleksejs Beļtjukovs

MiG-31

Padomju zinātnieki nepārstāja strādāt tēvzemes gaisa labā. Tāpēc 1968. gadā sākās MiG-31 projektēšana. Un 1975. gada 16. septembrī viņš pirmo reizi lidoja debesīs. Šis divvietīgais virsskaņas tālsatiksmes iznīcinātājs-pārtvērējs jebkuros laika apstākļos paātrinājās līdz 2500 km/h (Maha skaitlis 2,35) un kļuva par pirmo ceturtās paaudzes padomju kaujas lidmašīnu.

MiG-31 ir paredzēts gaisa mērķu pārtveršanai un iznīcināšanai ārkārtīgi zemā, zemā, vidējā un lielā augstumā, dienā un naktī, vienkāršos un sarežģītos laika apstākļos, ar aktīviem un pasīviem radara traucējumiem, kā arī viltus termiskiem mērķiem. Var vadīt četri MiG-31 gaisa telpa līdz 900 kilometru garumā. Šī nav lidmašīna, bet Savienības lepnums, kas joprojām darbojas ar Krieviju un Kazahstānu.

Avots: Vitālijs Kuzmins

Lockheed/Boeing F-22 Raptor

Visdārgāko virsskaņas lidmašīnu uzbūvēja amerikāņi. Viņi modelēja piektās paaudzes daudzfunkciju cīnītāju, kas kļuva par visdārgāko vienaudžu vidū. Lockheed/Boeing F-22 Raptor ir vienīgais šodien ekspluatācijā esošais piektās paaudzes iznīcinātājs un pirmais sērijveida iznīcinātājs ar virsskaņas kreisēšanas ātrumu 1890 km/h (1,78 Mach). Maksimālais ātrums ir 2570 km/h (Mach 2,42). Līdz šim neviens viņu nav pārspējis gaisā.

Avots: af.mil

Su-100/T-4

Su-100/T-4 ("aust") tika izstrādāts kā lidmašīnas pārvadātāja iznīcinātājs. Bet Sukhoi dizaina biroja inženieriem izdevās ne tikai sasniegt savu mērķi, bet arī modelēt foršu uzbrukuma un izlūkošanas bumbvedēju-raķešu nesēju, ko viņi vēlāk vēlējās izmantot pat kā pasažieru lidmašīnu un spirāles aviācijas sistēmas pastiprinātāju. T-4 maksimālais ātrums ir 3200 km/h (3 Mach).

Tieši pirms 15 gadiem, pēdējie trīs virsskaņas pasažieru lidmašīna Britu aviokompānijas British Airways Concorde veica atvadu lidojumu. Tajā dienā, 2003. gada 24. oktobrī, šīs lidmašīnas, kas lidoja nelielā augstumā virs Londonas, nolaidās Hītrovā, un tādējādi beidzās virsskaņas pasažieru aviācijas īsā vēsture. Taču šodien lidmašīnu konstruktori visā pasaulē atkal domā par iespēju veikt ātrus lidojumus – no Parīzes uz Ņujorku 3,5 stundās, no Sidnejas uz Losandželosu – 6 stundās, no Londonas uz Tokiju – 5 stundās. Taču, pirms virsskaņas lidmašīnas atgriezīsies starptautiskajos pasažieru maršrutos, izstrādātājiem būs jāatrisina daudzas problēmas, starp kurām viena no svarīgākajām ir ātro lidmašīnu trokšņa samazināšana.

Īsa ātro lidojumu vēsture

Pasažieru aviācija sāka veidoties 1910. gados, kad parādījās pirmais lidaparāts, kas īpaši paredzēts cilvēku pārvadāšanai pa gaisu. Pats pirmais no tiem bija franču Bleriot XXIV Limousine no Bleriot Aeronautique. To izmantoja izklaides braucieniem ar gaisa kuģi. Divus gadus vēlāk Krievijā parādījās S-21 Grand, kas tika izveidots uz Krievijas bruņinieka smagā bumbvedēja Igora Sikorska bāzes. Tā celta Krievijas-Baltijas vagonu rūpnīcā. Tad aviācija sāka attīstīties lēcieniem un robežām: vispirms sākās lidojumi starp pilsētām, tad starp valstīm un tad starp kontinentiem. Lidmašīnas ļāva nokļūt galamērķī ātrāk nekā ar vilcienu vai kuģi.

Piecdesmitajos gados reaktīvo dzinēju izstrādes progress ievērojami paātrinājās, un militārajām lidmašīnām kļuva pieejami lidojumi virsskaņas ātrumā, lai gan uz neilgu laiku. Virsskaņas ātrumu parasti sauc par kustību līdz piecām reizēm ātrāku par skaņas ātrumu, kas mainās atkarībā no izplatīšanās vides un tās temperatūras. Pie normāla atmosfēras spiediena jūras līmenī skaņa pārvietojas ar ātrumu 331 metrs sekundē jeb 1191 kilometrs stundā. Palielinoties augstumam, samazinās gaisa blīvums un temperatūra, samazinās arī skaņas ātrums. Piemēram, 20 tūkstošu metru augstumā tas jau ir aptuveni 295 metri sekundē. Bet jau aptuveni 25 tūkstošu metru augstumā un paceļoties līdz vairāk nekā 50 tūkstošiem metru, atmosfēras temperatūra sāk pakāpeniski pieaugt, salīdzinot ar zemākajiem slāņiem, un līdz ar to palielinās arī vietējais skaņas ātrums.

Temperatūras paaugstināšanās šajos augstumos ir izskaidrota, cita starpā, augsta koncentrācija ozons gaisā, kas veido ozona vairogu un absorbē daļu saules enerģijas. Rezultātā skaņas ātrums 30 000 metru augstumā virs jūras ir aptuveni 318 metri sekundē, bet 50 000 augstumā - gandrīz 330 metri sekundē. Aviācijā Maha skaitli plaši izmanto gaisa ātruma mērīšanai. Vienkārši izsakoties, tas izsaka vietējo skaņas ātrumu konkrētam augstumam, gaisa blīvumu un temperatūru. Tādējādi parastais lidojuma ātrums, kas vienāds ar diviem Maha skaitļiem jūras līmenī, būs 2383 kilometri stundā, bet 10 tūkstošu metru augstumā - 2157 kilometri stundā. Pirmo reizi skaņas barjeru ar ātrumu 1,04 Mach (1066 kilometri stundā) 12,2 tūkstošu metru augstumā pārvarēja amerikāņu pilots Čaks Jēgers 1947.gadā. Tas bija nozīmīgs solis virsskaņas lidojumu attīstībā.

1950. gados lidmašīnu dizaineri vairākās pasaules valstīs sāka strādāt pie virsskaņas pasažieru lidmašīnu projektiem. Tā rezultātā 70. gados parādījās franču Concorde un padomju Tu-144. Šīs bija pirmās un līdz šim vienīgās pasažieru virsskaņas lidmašīnas pasaulē. Abu veidu lidaparātos tika izmantoti parastie turboreaktīvie dzinēji, kas optimizēti ilgstošam virsskaņas lidojumam. Tu-144 tika ekspluatēti līdz 1977. gadam. Lidmašīnas lidoja ar ātrumu 2,3 ​​tūkstoši kilometru stundā un varēja pārvadāt līdz 140 pasažieriem. Taču biļetes uz viņu lidojumiem maksā vidēji 2,5-3 reizes vairāk nekā parasti. Zemais pieprasījums pēc ātriem, bet dārgiem lidojumiem, kā arī vispārējās grūtības ar Tu-144 ekspluatāciju un apkopi noveda pie tā, ka tie vienkārši tika izņemti no pasažieru lidojumiem. Tomēr lidmašīnas kādu laiku tika izmantotas testa lidojumos, tostarp saskaņā ar līgumu ar NASA.

Concorde kalpoja manāmi ilgāk – līdz 2003. gadam. Arī lidojumi ar Francijas laineriem bija dārgi un nebija īpaši populāri, taču Francija un Lielbritānija tos turpināja apkalpot. Vienas biļetes cena šādam lidojumam šodienas cenās bija aptuveni 20 tūkstoši dolāru. Franču Concorde lidoja ar ātrumu nedaudz vairāk par diviem tūkstošiem kilometru stundā. Lidmašīna varētu veikt attālumu no Parīzes līdz Ņujorkai 3,5 stundās. Atkarībā no konfigurācijas Concorde varētu pārvadāt no 92 līdz 120 cilvēkiem.

Concorde vēsture beidzās negaidīti un ātri. 2000. gadā notika Concorde lidmašīnas avārija, kurā gāja bojā 113 cilvēki. Gadu vēlāk gadā pasažieru gaisa pārvadājumi sākās 2001. gada 11. septembra teroraktu izraisītā krīze (divas teroristu nolaupītas lidmašīnas ar pasažieriem ietriecās Pasaules torņos iepirkšanās centrsŅujorkā vēl viens, trešais ietriecās Pentagonā Ārlingtonas apgabalā, bet ceturtais nokrita laukā netālu no Šenksvilas, Pensilvānijas štatā). Tad beidzās garantijas laiks Concorde lidmašīnām, kuras apkalpoja Airbus. Visi šie faktori kopā padarīja virsskaņas pasažieru lidmašīnu ekspluatāciju ārkārtīgi nerentablu, un 2003. gada vasarā un rudenī aviokompānijas Air France un British Airways pēc kārtas pārtrauca visu Concorde lidmašīnu ekspluatāciju.

Pēc Concorde programmas slēgšanas 2003. gadā vēl bija cerība uz virsskaņas pasažieru aviācijas atgriešanos ekspluatācijā. Dizaineri cerēja uz jauniem degvielu taupošiem dzinējiem, aerodinamiskiem aprēķiniem un datorizētām projektēšanas sistēmām, kas varētu padarīt virsskaņas lidojumu ekonomiski pieejamu. Taču 2006. un 2008. gadā Starptautiskā civilās aviācijas organizācija pieņēma jaunus gaisa kuģu trokšņa standartus, kas cita starpā aizliedza jebkādus virsskaņas lidojumus virs apdzīvotām sauszemes teritorijām. Mierīgs laiks. Šis aizliegums neattiecas uz gaisa koridoriem, kas īpaši iedalīti militārajai aviācijai. Darbs pie jaunu virsskaņas lidmašīnu projektiem palēninājās, taču šodien tie atkal sākuši uzņemt apgriezienus.

Kluss virsskaņas

Mūsdienās vairāki uzņēmumi un valdības organizācijas pasaulē izstrādā virsskaņas pasažieru lidmašīnas. Šādi projekti, jo īpaši Krievijas uzņēmumi Sukhoi un Tupolev, Žukovska Centrālais aerohidrodinamikas institūts, Francijas Dassault, Japānas Aviācijas un kosmosa pētniecības aģentūra, Eiropas koncerns Airbus, amerikāņu Lockheed Martin un Boeing, kā arī vairāki jaunuzņēmumi, tostarp Aerion un Boom Technologies. Kopumā dizaineri nosacīti sadalās divās nometnēs. Pirmās no tām pārstāvji uzskata, ka tuvākajā nākotnē neizdosies izstrādāt “klusu” virsskaņas lidmašīnu, kas trokšņa ziņā atbilstu zemskaņas lidmašīnām, kas nozīmē, ka ir nepieciešams uzbūvēt ātru pasažieru lidmašīnu, kas pāries uz virsskaņas, kur tas ir atļauts. Šāda pieeja, pēc pirmās nometnes dizaineri domām, tomēr samazinās lidojuma laiku no viena punkta uz otru.

Otrās nometnes dizaineri galvenokārt koncentrējās uz cīņu pret triecienviļņiem. Lidojumā virsskaņas ātrumā gaisa kuģa korpuss rada daudz triecienviļņu, no kuriem nozīmīgākie rodas deguna un astes zonā. Turklāt triecienviļņi parasti parādās spārna priekšējās un aizmugurējās malās, astes priekšējās malās, plūsmas virpuļu zonās un gaisa ieplūdes atveru malās. Trieciena vilnis ir reģions, kurā vides spiediens, blīvums un temperatūra piedzīvo strauju un spēcīgu lēcienu. Novērotāji uz zemes šādus viļņus uztver kā spēcīgu blīkšķi vai pat sprādzienu - tieši tāpēc virsskaņas lidojumi virs apdzīvotās sauszemes daļas ir aizliegti.

Sprādziena efektu vai ļoti skaļu triecienu rada tā sauktā N tipa triecienviļņi, kas veidojas bumbas sprādziena laikā vai virsskaņas iznīcinātāja korpusā. Spiediena un blīvuma pieauguma grafikā šādi viļņi atgādina latīņu alfabēta burtu N sakarā ar strauju spiediena pieaugumu viļņu frontē ar strauju spiediena kritumu pēc tā un sekojošu normalizāciju. Laboratorijas eksperimentos Japānas Aviācijas un kosmosa izpētes aģentūras pētnieki atklāja, ka planiera formas maiņa var izlīdzināt triecienviļņu diagrammas virsotnes, pārvēršot to par S veida vilni. Šādam vilnim ir vienmērīgs spiediena kritums, kas nav tik nozīmīgs kā N-viļņam. NASA eksperti uzskata, ka S-viļņus novērotāji uztvers kā attālu automašīnas durvju aizciršanu.

N-vilnis (sarkans) pirms virsskaņas lidmašīnas korpusa aerodinamiskās optimizācijas un S-viļņa līdzība pēc optimizācijas

2015. gadā japāņu dizaineri samontēja bezpilota planieri D-SEND 2, kura aerodinamiskā forma bija paredzēta, lai samazinātu uz tā radīto triecienviļņu skaitu un intensitāti. 2015. gada jūlijā izstrādātāji pārbaudīja lidmašīnas korpusu Esrange raķešu poligonā Zviedrijā un konstatēja ievērojamu triecienviļņu skaita samazināšanos uz jaunās lidmašīnas korpusa virsmas. Testa laikā D-SEND 2, kas nebija aprīkots ar dzinējiem, tika izmests no gaisa balons no 30,5 tūkstošu metru augstuma. Kritiena laikā 7,9 metrus garais planieris uzņēma 1,39 Mach ātrumu un lidoja garām piesietiem baloniem, kas aprīkoti ar dažādos augstumos izvietotiem mikrofoniem. Tajā pašā laikā pētnieki izmērīja ne tikai triecienviļņu intensitāti un skaitu, bet arī analizēja atmosfēras stāvokļa ietekmi uz to agrīno rašanos.

Pēc Japānas aģentūras domām, skaņas bums no lidmašīnām, kas pēc izmēra salīdzināmas ar Concorde virsskaņas pasažieru lidmašīnām un izgatavotas pēc shēmas D-SEND 2, lidojot ar virsskaņas ātrumu, būs uz pusi intensīvākas nekā iepriekš. Japāņu D-SEND 2 no parasto mūsdienu lidmašīnu planieriem atšķiras ar priekšgala asimetrisko izvietojumu. Ierīces ķīlis ir nobīdīts uz priekšgala, un horizontālā astes vienība ir pilnībā pagriežama, un tai ir negatīvs uzstādīšanas leņķis attiecībā pret lidmašīnas korpusa garenisko asi, tas ir, spuru gali atrodas zem stiprinājuma punkta, nevis augstāk, kā parasti. Lidmašīnas korpusa spārnam ir normāls spārns, taču tas ir veidots ar pakāpienu: tas vienmērīgi savienojas ar fizelāžu, un daļa no tā priekšējās malas atrodas akūtā leņķī pret fizelāžu, bet tuvāk aizmugurējai malai šis leņķis strauji palielinās.

Pēc līdzīgas shēmas šobrīd tiek veidots virsskaņas amerikāņu startup Aerion, ko pēc NASA pasūtījuma attīsta uzņēmums Lockheed Martin. Uzsvaru liekot uz triecienviļņu skaita un intensitātes samazināšanu, tiek projektēta arī krievu lidmašīna (Supersonic Business Aircraft / Supersonic Passenger Aircraft). Dažus no ātro pasažieru lidmašīnu projektiem plānots pabeigt 2020. gadu pirmajā pusē, taču aviācijas noteikumi līdz tam vēl netiks pārskatīti. Tas nozīmē, ka jaunā lidmašīna sākotnēji veiks virsskaņas lidojumus tikai virs ūdens. Fakts ir tāds, ka, lai atceltu ierobežojumus virsskaņas lidojumiem virs apdzīvotās zemes daļas, izstrādātājiem būs jāveic daudzas pārbaudes un jāiesniedz to rezultāti aviācijas iestādēm, tostarp ASV Federālajai aviācijas pārvaldei un Eiropas Aviācijas drošības aģentūrai.

S-512/Spike Aerospace

Jauni dzinēji

Vēl viens nopietns šķērslis sērijveida pasažieru virsskaņas lidmašīnas radīšanai ir dzinēji. Mūsdienās dizaineri ir atraduši daudzus veidus, kā padarīt turboreaktīvos dzinējus ekonomiskākus nekā pirms desmit vai divdesmit gadiem. Tas ietver pārnesumkārbu izmantošanu, kas noņem stingro ventilatora un turbīnas savienojumu dzinējā, un keramikas kompozītmateriālu izmantošanu, lai optimizētu temperatūras līdzsvaru spēkstacijas karstajā zonā, un pat papildu - trešās daļas ieviešanu. - gaisa ķēde papildus jau esošajām divām, iekšējām un ārējām. Ekonomisku zemskaņas dzinēju radīšanas jomā dizaineri jau ir sasnieguši pārsteidzošus rezultātus, un notiekošie jauninājumi sola ievērojamus ietaupījumus. Vairāk par progresīvu izpēti varat lasīt mūsu materiālā.

Bet, neskatoties uz visiem šiem notikumiem, virsskaņas lidojumu joprojām ir grūti saukt par ekonomisku. Piemēram, Boom Technologies startup daudzsološā virsskaņas pasažieru lidmašīna saņems trīs JT8D saimes turboventilatoru dzinējus no Pratt & Whitney vai J79 no GE Aviation. Kruīza lidojumā šo dzinēju īpatnējais degvielas patēriņš ir aptuveni 740 grami uz kilogramu spēka stundā. Tajā pašā laikā J79 dzinēju var aprīkot ar pēcdegli, kas palielina degvielas patēriņu līdz diviem kilogramiem uz kilogramu-spēku stundā. Šādi izdevumi ir salīdzināmi ar dzinēju degvielas patēriņu, piemēram, iznīcinātājam Su-27, kura uzdevumi būtiski atšķiras no pasažieru pārvadāšanas.

Salīdzinājumam, īpatnējais degvielas patēriņš pasaulē vienīgajiem D-27 turbopropelleru dzinējiem, kas uzstādīti uz Ukrainas transportiera An-70, ir tikai 140 grami uz kilogramu-spēku stundā. Amerikāņu CFM56 dzinēja, Boeing un Airbus laineru “klasiskā” īpatnējais degvielas patēriņš ir 545 grami uz kilogramu spēka stundā. Tas nozīmē, ka bez reaktīvo lidmašīnu dzinēju būtiskas pārbūves virsskaņas lidojumi nekļūs tik lēti, lai tos plaši ieviestu, un tie būs pieprasīti tikai biznesa aviācijā – lielais degvielas patēriņš rada augstākas biļešu cenas. Arī virsskaņas gaisa pārvadājumu augstās izmaksas pēc apjomiem nebūs iespējams samazināt - šodien projektējamās lidmašīnas ir paredzētas 8 līdz 45 pasažieru pārvadāšanai. Parastās lidmašīnās var izmitināt vairāk nekā simts cilvēku.

Tomēr šī gada oktobra sākumā GE Aviation prognozēja jaunu Affinity turboventilatoru reaktīvo dzinēju. Šīs spēkstacijas plānots uzstādīt uz daudzsološa Aerion virsskaņas pasažieru lidmašīna AS2. Jaunā spēkstacija strukturāli apvieno reaktīvo dzinēju īpašības ar zemu apvedceļa koeficientu kaujas lidmašīnām un spēkstacijas ar augstu apvedceļa koeficientu pasažieru lidmašīnām. Tajā pašā laikā Affinity nav jaunu un revolucionāru tehnoloģiju. Jaunais GE Aviation dzinējs ir klasificēts kā vidēja apvedceļa spēkstacija.

Dzinēja pamatā ir modificēts CFM56 turboventilatora gāzes ģenerators, kas, savukārt, ir strukturāli balstīts uz gāzes ģeneratoru no F101, B-1B Lancer virsskaņas bumbvedēju spēkstacijas. Elektrostacija ar pilnu atbildību saņems modernizētu elektroniski digitālo dzinēju vadības sistēmu. Izstrādātāji neatklāja nekādu informāciju par daudzsološā dzinēja dizainu. Tomēr GE Aviation sagaida, ka Affinity dzinēju īpatnējais degvielas patēriņš nebūs daudz lielāks vai pat salīdzināms ar moderno turboventilatoru dzinēju degvielas patēriņu parastajās zemskaņas pasažieru lidmašīnās. Kā to var panākt virsskaņas lidojumam, nav skaidrs.

Boom / Boom Technologies

Projekti

Neskatoties uz daudzajiem virsskaņas pasažieru lidmašīnu projektiem pasaulē (ieskaitot pat Krievijas prezidenta Vladimira Putina ierosināto nereālo projektu par stratēģiskā bumbvedēja Tu-160 pārveidošanu par pasažieru virsskaņas laineri), amerikāņu starta kompānijas Aerion AS2 S-512. , var uzskatīt par vistuvāko lidojumu testēšanai un neliela apjoma ražošanai.Spanish Spike Aerospace un American Boom Technologies Boom. Plānots, ka pirmais lidos ar 1,5, otrais ar 1,6, bet trešais ar ātrumu 2,2. Lidmašīna X-59, ko pēc NASA pasūtījuma radījis uzņēmums Lockheed Martin, būs tehnoloģiju demonstrators un lidojoša laboratorija, to nav plānots palaist sērijā.

Boom Technologies jau ir paziņojis, ka mēģinās padarīt virsskaņas lidojumus ļoti lētus. Piemēram, lidojuma izmaksas no Ņujorkas uz Londonu uzņēmumā Boom Technologies lēsa piecu tūkstošu dolāru apmērā. Tik šodien maksā lidojums šajā maršrutā parasta zemskaņas lidmašīnas biznesa klasē. Boom laineris ar zemskaņas ātrumu lidos virs apdzīvotas zemes un pārsniegs virsskaņas ātrumu virs okeāna. Lidmašīna, kuras garums ir 52 metri un spārnu plētums ir 18 metri, var pārvadāt līdz 45 pasažieriem. Līdz 2018. gada beigām Boom Technologies plāno izvēlēties vienu no vairākiem jauniem lidaparātu projektiem realizācijai metālā. Lidmašīnas pirmais lidojums paredzēts 2025. gadā. Uzņēmums šos termiņus ir pārcēlis; Sākotnēji bija plānots, ka Boom tiks pacelts gaisā 2023. gadā.

Pēc provizoriskiem aprēķiniem, AS2 lidmašīnas, kas paredzēta 8-12 pasažieriem, garums būs 51,8 metri, bet spārnu platums – 18,6 metri. Virsskaņas lidmašīnas maksimālais pacelšanās svars būs 54,8 tonnas. AS2 lidos virs ūdens ar kreisēšanas ātrumu 1,4-1,6 Mach, samazinot ātrumu līdz 1,2 Mach virs zemes. Nedaudz mazāks lidojuma ātrums virs zemes, kā arī lidmašīnas korpusa īpašā aerodinamiskā forma gandrīz pilnībā izvairīsies no triecienviļņu veidošanās, kā to paredz izstrādātāji. Lidmašīnas lidojuma diapazons ar ātrumu 1,4 Mach būs 7,8 tūkstoši kilometru un 10 tūkstoši kilometru ar ātrumu 0,95 Mach. Pirmais lidmašīnas lidojums plānots 2023. gada vasarā, bet tā paša gada oktobrī - pirmais transatlantiskais lidojums. Tās izstrādātāji sakritīs ar 20. gadadienu pēdējais lidojums"Saskaņa".

Visbeidzot, Spike Aerospace plāno sākt pilna S-512 prototipa lidojumu testēšanu ne vēlāk kā 2021. gadā. Pirmo sērijveida lidmašīnu piegādes klientiem plānotas 2023. gadā. Saskaņā ar projektu S-512 spēs pārvadāt līdz 22 pasažieriem ar ātrumu līdz 1,6 Mach. Šīs lidmašīnas lidojuma diapazons būs 11,5 tūkstoši kilometru. Kopš pagājušā gada oktobra Spike Aerospace ir vairāki mazāki virsskaņas lidmašīnu modeļi. To mērķis ir pārbaudīt dizaina risinājumus un lidojumu vadības ierīču efektivitāti. Visas trīs perspektīvās pasažieru lidmašīnas tiek veidotas ar uzsvaru uz īpašu aerodinamisko formu, kas samazinās virsskaņas lidojuma laikā radušos triecienviļņu intensitāti.

2017. gadā aviācijas apjoms pasažieru satiksme pasaulē sasniedza četrus miljardus cilvēku, no kuriem 650 miljoni veica garus lidojumus no 3,7 līdz 13 tūkstošiem kilometru. 72 miljoni "tālo maršrutu" pasažieru lidoja pirmajā un biznesa klasē. Tieši uz šiem 72 miljoniem cilvēku virsskaņas pasažieru lidmašīnu izstrādātāji vēršas pirmie, uzskatot, ka viņi labprāt maksās nedaudz vairāk naudas par iespēju pavadīt gaisā aptuveni pusi laika nekā parasti. Tomēr virsskaņas pasažieru aviācija, visticamāk, sāks aktīvi attīstīties pēc 2025. gada. Fakts ir tāds, ka X-59 laboratorijas izpētes lidojumi sāksies tikai 2021. gadā un ilgs vairākus gadus.

Pētījumu rezultāti, kas iegūti X-59 lidojumu laikā, ieskaitot virs apmetnes- brīvprātīgie (to iedzīvotāji piekrituši, ka virsskaņas lidmašīnas darbdienās lidos virsskaņas lidaparātiem; pēc lidojumiem novērotāji pastāstīs pētniekiem par trokšņa uztveri), to plānots iesniegt ASV Federālajā aviācijas pārvaldē. Kā gaidīts, pamatojoties uz tiem, tā var pārskatīt virsskaņas lidojumu aizliegumu virs apdzīvotās zemes daļas, taču tas nenotiks līdz 2025. gadam.

Vasilijs Sičevs

Virsskaņas lidmašīnas ir lidmašīnas, kas spēj lidot ar ātrumu, kas pārsniedz skaņas ātrumu (Maha skaitlis M = 1,2-5).

Stāsts

Izskats 1940. gados reaktīvie iznīcinātāji izvirzīja dizaineriem uzdevumu vēl vairāk palielināt savu ātrumu. Palielinātais ātrums uzlaboja gan bumbvedēju, gan iznīcinātāju veiktspēju.

Virsskaņas laikmeta pionieris bija amerikāņu izmēģinājuma pilots Čaks Jēgers. 1947.10.14., lidojot ar eksperimentālo lidmašīnu Bell X-1 ar raķešu spēkstaciju XLR-11, viņš kontrolētā lidojumā pārvarēja skaņas ātrumu.

Attīstība

Strauja attīstība virsskaņas aviācija sākās 60. un 70. gados. XX gadsimts. Tad tika atrisinātas gaisa kuģu aerodinamiskās efektivitātes, vadāmības un stabilitātes problēmas. Lielais lidojuma ātrums ļāva arī palielināt praktiskos griestus par vairāk nekā 20 000 m, kas bija ērts augstums bumbvedējiem un izlūkošanas lidmašīnām.

Pirms pretgaisa raķešu sistēmu un sistēmu parādīšanās, kas varētu sasniegt mērķus lielā augstumā, galvenais bombardēšanas darbības princips bija bumbvedēju lidmašīnas noturēšana maksimālā augstumā un ātrumā. Pēc tam tika uzbūvētas un sērijveida ražošanā izmantotas virsskaņas lidmašīnas dažādiem mērķiem - izlūkošanas bumbvedēji, pārtvērēji, iznīcinātāji, pārtvērējbumbvedēji. Convair F-102 Delta Dagger bija pirmais virsskaņas izlūkošanas lidmašīna, bet Convair B-58 Hustler - pirmais virsskaņas tālsatiksmes bumbvedējs.

Šobrīd tiek veikta jaunu lidmašīnu projektēšana, izstrāde un ražošana, daļa no kurām tiek ražotas, izmantojot īpašu tehnoloģiju, kas samazina to radaru un vizuālo redzamību - "Stealth".

Pasažieru virsskaņas lidmašīna

Aviācijas vēsturē tika izveidotas tikai 2 pasažieru virsskaņas lidmašīnas, kas veica regulārus lidojumus. Pirmais lidojums Padomju lidmašīna Tu-144 notika 31.12.1968., tā darbības laiks ir 1975.-1978. Angļu-franču lidmašīna "Concorde" savu pirmo lidojumu veica 1969.gada 2.martā un tika ekspluatēta transatlantiskajā virzienā 1976.-2003.gadā.

Šādu lidmašīnu izmantošana ļāva ne tikai samazināt lidojuma laiku lielos attālumos, bet arī izmantot neaizņemtas gaisa līnijas lielā augstumā (apmēram 18 km) laikā, kad laineri izmanto 9-12 km augstumus. bija smagi noslogoti. Arī virsskaņas lidmašīnas veica lidojumus ārpus elpceļiem (tiešajos maršrutos).

Neskatoties uz vairāku transonisko un virsskaņas lidmašīnu projektu (SSBJ, Tu-444, Tu-344, Tu-244, Lockheed L-2000, Boeing Sonic Cruiser, Boeing 2707) neveiksmi un divu īstenotos projektus demontēts, izstrāde notiek mūsdienīgi projekti hiperskaņas lidmašīnas (piemēram, SpaceLiner, ZEHST) un amfībijas (militārais transports) ātrās reaģēšanas lidmašīnas. Sākta Aerion AS2 virsskaņas biznesa reaktīvo lidmašīnu ražošana.

Teorētiskie jautājumi

Salīdzinot ar zemskaņas lidojumu virsskaņas ātrumā, tas tiek veikts pēc cita likuma, jo, lidmašīnai sasniedzot skaņas ātrumu, notiek izmaiņas plūsmas modelī, kā rezultātā palielinās aparāta kinētiskā sildīšana, palielinās aerodinamiskā pretestība. , un tiek novērotas aerodinamiskā fokusa izmaiņas. Tas viss kopumā ietekmē gaisa kuģa vadāmības un stabilitātes pasliktināšanos. Parādījās arī līdz šim nezināms viļņu pretestības fenomens.

Tāpēc efektīvam lidojumam, sasniedzot skaņas ātrumu, ir nepieciešams ne tikai palielināt dzinēja jaudu, bet arī ieviest jaunus dizaina risinājumus.

Tāpēc šādas lidmašīnas saņēma izmaiņas savā izskatā - parādījās asi stūri un raksturīgas taisnas līnijas, salīdzinot ar zemskaņas lidmašīnu "gludu" formu.

Līdz šim uzdevums izveidot patiesi efektīvu virsskaņas lidmašīnu nav atrisināts. Radītāju pienākums ir rast kompromisu starp normālu pacelšanās un nosēšanās īpašību saglabāšanu un prasību palielināt ātrumu.

Tāpēc mūsdienu aviācijas jaunu robežu sasniegšana augstumā un ātrumā ir saistīta ne tikai ar jaunu piedziņas sistēmu un izkārtojuma shēmu ieviešanu, bet arī ar izmaiņām lidojuma ģeometrijā. Šīm izmaiņām vajadzētu uzlabot gaisa kuģa kvalitāti, lidojot lielā ātrumā, neapdraudot to veiktspēju mazā ātrumā un otrādi. Dizaineri nesen ir atteikušies no spārnu laukuma un to profilu biezuma samazināšanas, slīpuma leņķa palielināšanas, atgriešanās pie liela relatīvā biezuma un zemas spārniem, ja izdevies sasniegt praktisku griestu prasības. un ātrumu.

Ir svarīgi, lai virsskaņas lidmašīnai būtu laba veiktspēja zemā ātrumā un tā būtu izturīga pret vilkšanu lielā ātrumā, īpaši zemes augstumā.

Gaisa kuģu klasifikācija:

A

B

IN

G

D

UN

UZ

L

PAR

P

R