Kedy môže vzlietnuť do neba nové nadzvukové osobné lietadlo? Obchodné prúdové lietadlo založené na bombardéri Tu-160: skutočné? Ako ticho prekonať zvuková bariéra?

Tu-160 - najväčší a najvýkonnejší v histórii vojenské letectvo nadzvukové lietadlá a lietadlá s variabilnou geometriou krídel. Medzi pilotmi dostal prezývku „Biela labuť“. Foto: AP

Majú nadzvukové osobné autá budúcnosť? - Spýtal som sa nie tak dávno vynikajúceho ruského leteckého konštruktéra Genrikha Novozhilova.

Samozrejme, že mám. Určite sa objaví aspoň nadzvukové obchodné lietadlo, - odpovedal Genrikh Vasilyevič. - Mal som možnosť viackrát hovoriť s americkými obchodníkmi. Jasne povedali: "Keby sa také lietadlo objavilo, pán Novožilov, tak, nech by bolo akokoľvek drahé, okamžite by ho od vás kúpili." Rýchlosť, nadmorská výška a dojazd sú tri faktory, ktoré sú vždy relevantné.

Áno, sú relevantné. Snom každého obchodníka je preletieť ráno oceán, urobiť veľkú vec a večer sa vrátiť domov. Moderné lietadlá nelietajú rýchlejšie ako 900 km/h. A nadzvukové obchodné lietadlo bude mať cestovnú rýchlosť okolo 1900 km za hodinu. Aké vyhliadky má svet podnikania!

To je dôvod, prečo ani Rusko, ani Amerika, ani Európa nikdy neopustili pokusy o vytvorenie nového nadzvukového osobného automobilu. Ale história tých, ktorí už lietali – sovietskeho Tu-144 a anglo-francúzskeho Concordu – nás veľa naučila.

V decembri tohto roku to bude pol storočia, čo Tu-144 uskutočnil svoj prvý let. A o rok neskôr vložka ukázala, čoho presne je schopná: prelomila zvukovú bariéru. Vo výške 11 km nabral rýchlosť 2,5 tisíc km/h. Táto udalosť sa zapísala do histórie. Na svete stále neexistujú žiadne analógy palubných dosiek pre cestujúcich, ktoré sú schopné zopakovať takýto manéver.

„Stoštyridsaťštyri“ otvorilo zásadne novú stránku v globálnom leteckom priemysle. Hovorí sa, že na jednom zo stretnutí v Ústrednom výbore CPSU dizajnér Andrei Tupolev oznámil Chruščovovi: auto sa ukázalo byť dosť nenásytné. Ale len mávol rukou: vašou úlohou je utrieť nos kapitalistom a máme petrolej - aspoň naplňte ...

Nos - stratený. Petrolej - zaplavený.

Európsky konkurent, ktorý vzlietol neskôr, však tiež nevynikal efektivitou. Takže v roku 1978 deväť „Concordov“ prinieslo svojim spoločnostiam stratu asi 60 miliónov dolárov. A situáciu zachránili len štátne dotácie. Napriek tomu anglicko-francúzske lietalo až do novembra 2003. Ale Tu-144 bol odpísaný oveľa skôr. prečo?

Po prvé, Chruščovov optimizmus nebol opodstatnený: vo svete vypukla energetická kríza a ceny petroleja sa prudko zvýšili. Nadzvukový prvorodený bol okamžite nazvaný „Boa constrictor aeroflotu okolo krku.“ Obrovská spotreba paliva vyradila aj konštrukčný dolet: Tu-144 nedoletel ani do Chabarovska, ani do Petropavlovska-Kamčatského, len z Moskvy do Alma-Aty.

A keby len toto. 200-tonové „železo“, križujúce husto obývané oblasti nadzvukovou rýchlosťou, doslova vyhodilo do vzduchu celý priestor pozdĺž trasy. Sťažnosti sa hrnuli: výnosy kravského mlieka klesli, kurčatá prestali znášať, kyslé dažde rozdrvené ... Kde je pravda, kde je lož - dnes nemôžete s istotou povedať. Faktom však zostáva: Concorde letel iba ponad oceán.

Nakoniec, a to najdôležitejšie, katastrofy. Jeden - v júni 1973 na parížskom aerosalóne v Le Bourget, ako sa hovorí, pred očami celej planéty: posádka skúšobného pilota Kozlova chcela demonštrovať schopnosti sovietskeho dopravného lietadla... Druhý - o päť rokov . Potom sa uskutočnil skúšobný let s motormi novej série: stačilo vytiahnuť lietadlo do požadovaného rozsahu.

Tragédii sa nevyhol ani „Concorde“: lietadlo sa zrútilo v júli 2000 pri štarte z letiska Charlesa de Gaulla. Je iróniou, že sa zrútil takmer tam, kde kedysi bol Tu-144. Zahynulo 109 ľudí na palube a štyria na zemi. Pravidelná osobná doprava sa obnovila až o rok neskôr. Nasledovala však ďalšia séria incidentov a na toto nadzvukové lietadlo sa dostala aj guľka.

31. decembra 1968 sa uskutočnil prvý let Tu-144, o dva mesiace skôr ako Concorde. A 5. júna 1969 vo výške 11 000 metrov naše lietadlo ako prvé na svete prelomilo zvukovú bariéru. foto: Sergej Mikheev / RG

Dnes, v novej fáze vývoja technológie, musia vedci nájsť rovnováhu medzi protichodnými faktormi: dobrou aerodynamikou nového nadzvukové lietadlo, nízka spotreba paliva a prísne limity hluku a zvukového tresku.

Aké reálne je vytvoriť nové osobné nadzvukové lietadlo založené na bombardéri Tu-160? Z čisto inžinierskeho hľadiska je to dosť, hovoria odborníci. A z histórie sú príklady, keď vojenské lietadlá úspešne „sňali ramenné popruhy“ a odleteli „do civilu“: napríklad Tu-104 vznikol na základe diaľkového bombardéra Tu-16 a Tu-104. 114 bol založený na bombardéri Tu-95. V oboch prípadoch bolo treba prerobiť trup – zmeniť rozloženie krídla, zväčšiť priemer. V skutočnosti to boli nové lietadlá a celkom úspešné. Mimochodom, zaujímavý detail: keď Tu-114 prvýkrát letel do New Yorku, na nemom letisku nebol ani vhodný rebrík, ani traktor ...

Podobné práce si bude vyžadovať aspoň prestavba Tu-160. Nakoľko však bude toto riešenie nákladovo efektívne? Všetko treba dôkladne vyhodnotiť.

Koľko z týchto lietadiel potrebujete? Kto ich bude lietať a kde? Do akej miery budú komerčne dostupné pre cestujúcich? Ako skoro sa vrátia náklady na vývoj? .. Lístky na ten istý Tu-144 stoja 1,5-krát viac ako zvyčajne, ale ani takéto vysoké náklady nepokryli prevádzkové náklady.

Podľa odborníkov môže byť prvé ruské nadzvukové administratívne lietadlo (business jet) skonštruované za sedem až osem rokov, ak dôjde k oneskoreniu motora. Do takéhoto lietadla sa zmestí až 50 ľudí. Celkový dopyt na domácom trhu je projektovaný na úrovni 20-30 áut v cene 100-120 miliónov dolárov.

Sériové nadzvukové osobné lietadlá novej generácie sa môžu objaviť okolo roku 2030

Dizajnéri na oboch stranách oceánu pracujú na projektoch pre nadzvukové obchodné lietadlá. Každý hľadá nové dispozičné riešenia. Niekto ponúka atypický chvost, niekto - úplne nezvyčajné krídlo, niekto - trup so zakrivenou stredovou osou ...

Špecialisti TsAGI vyvíjajú projekt SDS / SPS („nadzvukové obchodné lietadlo / nadzvukové osobné lietadlo“): podľa myšlienky bude schopné vykonávať transatlantické lety do 8600 km pri cestovnej rýchlosti najmenej 1900 km/h. Okrem toho bude salón transformovateľný - z 80-miestnej na 20-miestnu VIP triedu.

A minulé leto na leteckej šou v Žukovskom bol jedným z najzaujímavejších model vysokej rýchlosti civilné lietadlá, ktorú vytvorili vedci z TsAGI v rámci medzinárodného projektu HEXAFLY-INT. Toto lietadlo musí letieť rýchlosťou viac ako 7-8 tisíc km / h, čo zodpovedá 7 alebo 8 Machom.

Aby sa však vysokorýchlostné civilné lietadlo stalo realitou, musí byť vyriešená obrovská škála úloh. Sú spojené s materiálmi, vodíkom elektráreň, jeho integráciu s drakom lietadla a získanie vysokej aerodynamickej účinnosti samotného lietadla.

A čo je už absolútne isté: konštrukčné vlastnosti navrhnutého okrídleného stroja budú jednoznačne neštandardné.

Kompetentne

Sergey Chernyshev, CEO TsAGI, akademik Ruskej akadémie vied:

Úroveň zvukového tresku (prudký pokles tlaku v rázovej vlne) z Tu-144 bola 100-130 pascalov. Ale moderný výskum ukázal, že sa dá vychovať až do 15.-20. Okrem toho znížte hlasitosť zvukového tresku na 65 decibelov, čo zodpovedá hluku veľké mesto. Doteraz vo svete neexistujú žiadne oficiálne normy pre prípustnú úroveň zvukového tresku. A s najväčšou pravdepodobnosťou to bude určené najskôr v roku 2022.

Už sme navrhli vzhľad demonštrátora nadzvukového civilného lietadla budúcnosti. Vzorka by mala ukázať uskutočniteľnosť zníženia zvukového tresku pri nadzvukovej plavbe a hluku na letiskách. Zvažuje sa niekoľko možností: lietadlo pre 12-16 pasažierov, aj pre 60-80. Existuje variant veľmi malého obchodného lietadla - pre 6-8 cestujúcich. Ide o rôzne váhy. V jednom prípade bude stroj vážiť asi 50 ton av druhom - 100 - 120 atď. Začneme však prvým z naznačených nadzvukové lietadlo.

Podľa rôznych odhadov je už na trhu nerealizovaný dopyt po rýchlych letoch. podnikateľov na lietadlách s kapacitou 12-16 osôb. A, samozrejme, auto musí letieť vo vzdialenosti najmenej 7-8 tisíc kilometrov po transatlantických trasách. Cestovná rýchlosť bude Mach 1,8-2, čo je približne dvojnásobok rýchlosti zvuku. Táto rýchlosť je technologickou prekážkou pre použitie konvenčných hliníkových materiálov v konštrukcii draku lietadla. Snom vedcov je preto vyrobiť lietadlo výhradne z tepelných kompozitov. A existujú osvedčené postupy.

Jasné požiadavky na lietadlo musí určiť zákazník štartu a potom vo fázach predbežného návrhu a experimentálnych projektových prác je možná určitá zmena pôvodného vzhľadu lietadla získaná v štádiu predbežného návrhu. Zvukové princípy redukcie zvukového tresku však zostávajú nezmenené.

Krátkodobá osobná prevádzka nadzvukového Tu-144 bola obmedzená na lety z Moskvy do Alma-Aty. foto: Boris Korzin/ spravodaj TASS

Myslím, že nás delí 10-15 rokov od lietajúceho prototypu. V blízkej budúcnosti by sa podľa našich plánov mal objaviť lietajúci demonštrátor, na ktorého podobe sa pracuje. Jeho hlavnou úlohou je demonštrovať hlavné technológie na vytvorenie nadzvukového lietadla nízky level sonický tresk. Toto je nevyhnutný krok v práci. V horizonte roku 2030 sa môže objaviť sériové nadzvukové lietadlo novej generácie.

Oleg Smirnov, ctený pilot ZSSR, predseda komisie civilného letectva Verejnej rady Rostransnadzor:

Vyrobiť osobné nadzvukové lietadlo na základe Tu-160? Pre našich inžinierov - úplne skutočné. Žiaden problém. Navyše je tento stroj veľmi dobrý, s výbornými aerodynamickými vlastnosťami, dobrým krídlom a trupom. Dnes však každé osobné lietadlo musí v prvom rade spĺňať medzinárodné požiadavky na letovú spôsobilosť a technické požiadavky. Rozdiely, ak porovnáme bombardér a osobné lietadlo, sú viac ako 50 percent. Napríklad, keď niektorí hovoria, že pri prestavbe je potrebné „nafúknuť trup“, treba pochopiť, že samotný Tu-160 váži viac ako 100 ton. "Nafúknuť" znamená pridať väčšiu váhu. A to znamená – zvýšiť spotrebu paliva, znížiť rýchlosť a výšku, urobiť zariadenie absolútne neatraktívne pre akúkoľvek leteckú spoločnosť z hľadiska jeho prevádzkových nákladov.

Na vytvorenie nadzvukového lietadla pre obchodné letectvo Potrebujeme novú avioniku, nové letecké motory, nové materiály, nové druhy palív. Na Tu-144 kerozín, ako sa hovorí, tiekol ako rieka. Dnes je to nemožné. A čo je najdôležitejšie, po takomto lietadle by mal byť masívny dopyt. Jedno či dve autá objednané milionármi finančný problém nevyriešia. Letecké spoločnosti si ho budú musieť prenajať a „odpracovať“ náklady. na koho? Prirodzene, na cestujúcich. Z ekonomického hľadiska bude projekt neúspešný.

Sergey Melničenko, generálny riaditeľ ICAA "Bezpečnostné lety":

Za takmer 35 rokov, ktoré uplynuli od spustenia sériovej výroby Tu-160, technika pokročila a s tým bude treba počítať pri hĺbkovej modernizácii existujúcich lietadiel. Konštruktéri lietadiel tvrdia, že je oveľa jednoduchšie a lacnejšie postaviť nové lietadlo podľa nového konceptu, ako prestavať staré.

Ďalšia otázka: ak bude Tu-160 prestavaný špeciálne na biznis jet, budú oň mať ešte záujem arabskí šejkovia? Je tu však niekoľko „ale“. Lietadlo bude musieť získať medzinárodný certifikát (a za jeho vydaním stojí Európska únia a Spojené štáty americké), čo je veľmi problematické. Okrem toho budú potrebné nové ekonomické motory, ktoré nemáme. Tie, ktoré sú k dispozícii, nespotrebúvajú palivo, ale pijú.

Ak je lietadlo prerobené na prepravu ekonomických cestujúcich (čo je nepravdepodobné), potom je otázkou, kam letieť a koho prepraviť? Minulý rok sme sa len tesne priblížili k číslu 100 miliónov prepravených cestujúcich. V ZSSR boli tieto čísla oveľa vyššie. Počet letísk sa niekoľkonásobne znížil. Nie každý, kto by chcel letieť do európskej časti krajiny z Kamčatky a Prímoria, si to môže dovoliť. Letenky do „palivového lietadla“ budú drahšie ako do boeingov a airbusov.

Ak sa plánuje prestavba lietadla čisto pre záujmy vodcov veľkých spoločností, s najväčšou pravdepodobnosťou to tak bude. Ale potom sa táto otázka týka len ich, a nie ruskej ekonomiky a ľudí. Aj keď aj v tomto prípade je ťažké si predstaviť, že lety budú prevádzkované len na Sibír alebo na Ďaleký východ. Problém s hlukom v okolí. A ak aktualizované lietadlo nie je povolené na Sardíniu, kto ho potom potrebuje?

Bežné osobné lietadlo letí rýchlosťou okolo 900 km/h. Prúdová stíhačka môže dosiahnuť približne trojnásobnú rýchlosť. Moderní inžinieri z Ruskej federácie a ďalších krajín sveta však aktívne vyvíjajú ešte rýchlejšie stroje - hypersonické lietadlá. Aké sú špecifiká príslušných konceptov?

Kritériá pre hypersonické lietadlo

Čo je to hypersonické lietadlo? Pod tým je zvykom rozumieť prístroj schopný letieť mnohonásobne vyššou rýchlosťou, než je rýchlosť zvuku. Prístupy výskumníkov k určovaniu jeho špecifického ukazovateľa sa líšia. Existuje rozšírená metodika, podľa ktorej by sa lietadlo malo považovať za hypersonické, ak je násobkom ukazovateľov rýchlosti najrýchlejších moderných nadzvukových vozidiel. Čo je asi 3-4 tisíc km / h. To znamená, že hypersonické lietadlo, ak budete postupovať podľa tejto metodiky, by malo dosiahnuť rýchlosť 6 000 km / h.

Bezpilotné a riadené vozidlá

Prístupy výskumníkov sa môžu líšiť aj z hľadiska určovania kritérií pre klasifikáciu konkrétneho prístroja ako lietadla. Existuje verzia, že za také možno považovať iba tie stroje, ktoré ovláda osoba. Existuje uhol pohľadu, podľa ktorého možno za lietadlo považovať aj bezpilotné vozidlo. Niektorí analytici preto klasifikujú stroje daného typu na tie, ktoré podliehajú ľudskej kontrole, a na tie, ktoré fungujú autonómne. Takéto rozdelenie môže byť opodstatnené, pretože bezpilotné prostriedky môžu byť oveľa pôsobivejšie Technické špecifikácie, napríklad z hľadiska preťaženia a rýchlosti.

Mnoho výskumníkov zároveň považuje hypersonické lietadlá za jeden koncept, pre ktorý je kľúčovým ukazovateľom rýchlosť. Nezáleží na tom, či pri kormidle aparátu sedí človek alebo stroj riadi robot – hlavné je, že lietadlo je dostatočne rýchle.

Vzlet – nezávislý alebo s pomocou zvonku?

Rozšírená je klasifikácia hypersonických lietadiel, ktorá je založená na ich klasifikácii ako tie, ktoré môžu vzlietnuť samostatne, alebo také, ktoré zahŕňajú umiestnenie na výkonnejšom nosiči – rakete alebo nákladnom lietadle. Existuje názor, podľa ktorého je legitímne označovať vozidlá daného typu najmä tie, ktoré sú schopné vzlietnuť samostatne alebo s minimálnym zapojením iných typov zariadení. Avšak tí výskumníci, ktorí veria, že hlavné kritérium charakterizujúce hypersonické lietadlo, rýchlosť, by malo byť prvoradé v akejkoľvek klasifikácii. Či už ide o klasifikáciu zariadenia ako bezpilotného, ​​riadeného, ​​schopného vzlietnuť samostatne alebo s pomocou iných strojov - ak príslušný ukazovateľ dosahuje vyššie uvedené hodnoty, potom to znamená, že hovoríme o hypersonickom lietadle.

Hlavné problémy hypersonických riešení

Koncepty hypersonických riešení sú staré mnoho desaťročí. Svetoví inžinieri počas rokov vývoja zodpovedajúceho typu vozidiel riešili množstvo významných problémov, ktoré objektívne bránia uvedeniu výroby „hypersoundu“ do prevádzky – podobne ako pri organizovaní výroby turbovrtuľových lietadiel.

Hlavným problémom pri navrhovaní hypersonických lietadiel je vytvorenie motora, ktorý môže byť dostatočne energeticky účinný. Ďalším problémom je zosúladenie potrebného aparátu. Faktom je, že rýchlosť hypersonického lietadla v hodnotách, ktoré sme uvažovali vyššie, znamená silné zahrievanie trupu v dôsledku trenia o atmosféru.

Dnes zvážime niekoľko vzoriek úspešných prototypov lietadiel zodpovedajúceho typu, ktorých vývojári dokázali urobiť významný pokrok, pokiaľ ide o úspešné riešenie zaznamenaných problémov. Pozrime sa teraz na najznámejší svetový vývoj v oblasti vytvárania hypersonických lietadiel daného typu.

z Boeingu

Najrýchlejším hypersonickým lietadlom na svete je podľa niektorých odborníkov americký Boeing X-43A. Počas testovania tohto zariadenia bolo zaznamenané, že dosiahlo rýchlosť presahujúcu 11 000 km / h. To je asi 9,6-krát rýchlejšie

Čo je špeciálne na hypersonickom lietadle X-43A? Charakteristiky tohto lietadla sú nasledovné:

Maximálna rýchlosť zaznamenaná v testoch je 11 230 km/h;

Rozpätie krídel - 1,5 m;

Dĺžka trupu - 3,6 m;

Motor - priamy prúd, nadzvukový spaľovací nápor;

Palivo - vzdušný kyslík, vodík.

Možno poznamenať, že predmetné zariadenie je jedným z najekologickejších. Faktom je, že použité palivo prakticky nezahŕňa uvoľňovanie škodlivých produktov spaľovania.

Hypersonické lietadlo X-43A bolo vyvinuté spoločným úsilím inžinierov NASA, ako aj Orbical Science Corporation a Minocraft. vytvorené asi 10 rokov. Do jeho rozvoja bolo investovaných približne 250 miliónov dolárov. Koncepčnou novinkou uvažovaného lietadla je, že bolo koncipované na testovanie najnovšej technológie na zabezpečenie chodu hnacieho ťahu.

Vyvinutý spoločnosťou Orbital Science

Orbital Science, ktorá sa, ako sme uviedli vyššie, podieľala na tvorbe X-43A, sa podarilo vytvoriť aj vlastné hypersonické lietadlo X-34.

Jeho maximálna rýchlosť je viac ako 12 000 km/h. Je pravda, že v priebehu praktických testov sa to nepodarilo - navyše nebolo možné dosiahnuť ukazovateľ, ktorý vykazovalo lietadlo X43-A. Predmetné lietadlo je urýchlené použitím rakety Pegasus, ktorá funguje na tuhé palivo. X-34 bol prvýkrát testovaný v roku 2001. Predmetné lietadlo je podstatne väčšie ako zariadenie od Boeingu - jeho dĺžka je 17,78 m, rozpätie krídiel 8,85 m. Maximálna výška letu hypersonického vozidla od Orbical Science je 75 kilometrov.

Lietadlá zo Severnej Ameriky

Ďalším známym hypersonickým lietadlom je X-15 z produkcie North American. Analytici označujú tento prístroj ako experimentálny.

Je vybavený, čo dáva niektorým odborníkom dôvod ho v skutočnosti neklasifikovať ako lietadlo. Prítomnosť raketových motorov však umožňuje zariadeniu vykonávať najmä So, pri jednom z testov v tomto režime ho otestovali piloti. Účelom prístroja X-15 je študovať špecifiká hypersonických letov, hodnotiť určité konštrukčné riešenia, nové materiály a ovládacie prvky takýchto strojov v rôznych vrstvách atmosféry. Je pozoruhodné, že bol schválený už v roku 1954. X-15 letí rýchlosťou viac ako 7 000 km / h. Jeho letový dosah je viac ako 500 km, jeho výška presahuje 100 km.

Najrýchlejšie výrobné lietadlo

Hypersonické vozidlá, ktoré sme študovali vyššie, skutočne patria do kategórie výskumu. Bude užitočné zvážiť niektoré sériové vzorky lietadiel, ktoré sú svojimi charakteristikami blízke hypersonickým alebo sú (podľa tej či onej metodiky) hypersonické.

Medzi týmito strojmi je aj americký vývoj SR-71. Niektorí vedci nie sú naklonení klasifikovať toto lietadlo ako hypersonické, pretože jeho maximálna rýchlosť je asi 3,7 tisíc km / h. Medzi jeho najpozoruhodnejšie vlastnosti patrí jeho vzletová hmotnosť, ktorá presahuje 77 ton. Dĺžka zariadenia je viac ako 23 m, rozpätie krídel je viac ako 13 m.

Jedným z najrýchlejších vojenských lietadiel je ruský MiG-25. Zariadenie môže dosiahnuť rýchlosť viac ako 3,3 tisíc km / h. Maximálna vzletová hmotnosť ruské lietadlá- 41 ton.

Na trhu sériových riešení, ktoré sa svojimi charakteristikami približujú k hypersonickým, patrí medzi lídrov Ruská federácia. Čo sa však dá povedať o ruskom vývoji z hľadiska „klasických“ hypersonických lietadiel? Sú inžinieri z Ruskej federácie schopní vytvoriť riešenie, ktoré bude konkurencieschopné strojom Boeing a Orbital Scence?

Ruské hypersonické vozidlá

IN tento moment Ruské hypersonické lietadlo je vo vývoji. Ale je dosť aktívna. Hovoríme o lietadle Yu-71. Jeho prvé testy sa podľa správ z médií uskutočnili vo februári 2015 neďaleko Orenburgu.

Predpokladá sa, že lietadlo bude slúžiť na vojenské účely. Hypersonické vozidlo tak bude v prípade potreby schopné dodávať úderné zbrane na veľké vzdialenosti, monitorovať územie a tiež sa môže použiť ako prvok útočného letectva. Niektorí vedci sa domnievajú, že v rokoch 2020-2025. strategické raketové sily dostanú asi 20 lietadiel zodpovedajúceho typu.

V médiách sa objavujú informácie, že predmetné ruské hypersonické lietadlo bude umiestnené na balistickej rakete Sarmat, ktorá je tiež v štádiu projektovania. Niektorí analytici sa domnievajú, že vyvíjané hypersonické vozidlo Yu-71 nie je nič iné ako hlavica, ktorá sa bude musieť oddeliť od balistickej strely v poslednom letovom segmente, aby vďaka vysokej manévrovateľnosti charakteristickej pre lietadlo prekonala raketu. obranné systémy.

Projekt Ajax

Medzi najvýznamnejšie projekty súvisiace s vývojom hypersonických lietadiel patrí Ajax. Poďme si to naštudovať podrobnejšie. Hypersonické lietadlo Ajax je koncepčným vývojom sovietskych inžinierov. Vo vedeckej komunite sa o tom začalo hovoriť už v 80. rokoch. Medzi najpozoruhodnejšie vlastnosti patrí prítomnosť systému tepelnej ochrany, ktorý je určený na ochranu puzdra pred prehriatím. Vývojári aparátu Ajax teda navrhli riešenie jedného z „nadzvukových“ problémov, ktoré sme identifikovali vyššie.

Tradičná schéma tepelnej ochrany lietadla zahŕňa umiestnenie špeciálnych materiálov na telo. Vývojári Ajaxu navrhli iný koncept, podľa ktorého nemalo zariadenie chrániť pred vonkajším ohrevom, ale prepúšťať teplo do auta a zároveň zvyšovať jeho energetický zdroj. Hlavným konkurentom sovietskeho aparátu bolo hypersonické lietadlo Aurora, vytvorené v Spojených štátoch. Avšak vzhľadom na skutočnosť, že dizajnéri zo ZSSR výrazne rozšírili možnosti konceptu, novému vývoju bola pridelená najširšia škála úloh, najmä výskumu. Dá sa povedať, že Ajax je hypersonické viacúčelové lietadlo.

Pozrime sa podrobnejšie na technologické inovácie navrhnuté inžiniermi zo ZSSR.

Sovietski vývojári Ajaxu teda navrhli využiť teplo, ktoré vzniká v dôsledku trenia tela lietadla o atmosféru, na jeho premenu na užitočnú energiu. Technicky by to mohlo byť realizované umiestnením ďalších škrupín na prístroj. V dôsledku toho vzniklo niečo ako druhá budova. Jeho dutina mala byť vyplnená nejakým druhom katalyzátora, napríklad zmesou horľavého materiálu a vody. Tepelnoizolačná vrstva z pevného materiálu v Ajaxe mala byť nahradená tekutou, ktorá mala na jednej strane chrániť motor, na druhej strane by podporovala katalytickú reakciu, ktorá medzitým , môže byť sprevádzaný endotermickým efektom - pohybom tepla z vonkajších častí tela dovnútra. Teoreticky môže byť chladenie vonkajších častí prístroja čokoľvek. Prebytočné teplo malo byť zasa využité na zvýšenie účinnosti leteckého motora. Táto technológia by zároveň umožnila generovať voľný vodík ako výsledok reakcie paliva a látok.

Momentálne nie sú širokej verejnosti dostupné informácie o pokračovaní vývoja Ajaxu, no výskumníci považujú za veľmi sľubné uviesť sovietske koncepty do praxe.

Čínske hypersonické vozidlá

Čína sa stáva konkurentom Ruska a Spojených štátov na trhu hypersonických riešení. Medzi najznámejší vývoj inžinierov z Číny patrí lietadlo WU-14. Ide o hypersonický klzák namontovaný na balistickej rakete.

ICBM vypúšťa lietadlo do vesmíru, odkiaľ sa vozidlo prudko rúti nadol a vyvíja hypersonickú rýchlosť. Čínsky prístroj je možné namontovať na rôzne ICBM s dosahom 2 000 až 12 000 km. Zistilo sa, že počas testov bol WU-14 schopný dosiahnuť rýchlosť presahujúcu 12 000 km / h, čím sa podľa niektorých analytikov zmenil na najrýchlejšie hypersonické lietadlo.

Mnohí výskumníci sa zároveň domnievajú, že nie je celkom správne pripisovať čínsky vývoj triede lietadiel. Verzia je teda rozšírená, podľa ktorej by malo byť zariadenie klasifikované presne ako hlavica. A veľmi efektívne. Keď letíte dolu výraznou rýchlosťou, ani najmodernejšie systémy protiraketovej obrany nebudú schopné zaručiť zachytenie príslušného cieľa.

Možno poznamenať, že Rusko a Spojené štáty tiež vyvíjajú hypersonické vozidlá používané na vojenské účely. Ruská koncepcia, podľa ktorej má vytvárať stroje zodpovedajúceho typu, sa zároveň výrazne líši, ako svedčia údaje v niektorých médiách, od technologických princípov implementovaných Američanmi a Číňanmi. Vývojári z Ruskej federácie teda sústreďujú svoje úsilie v oblasti vytvárania lietadiel vybavených náporovým motorom, ktorý je možné spustiť zo zeme. Rusko v tomto smere plánuje spoluprácu s Indiou. Hypersonické zariadenia vytvorené podľa ruského konceptu sa podľa niektorých analytikov vyznačujú nižšou cenou a širším záberom.

Zároveň ruské hypersonické lietadlo, ktoré sme spomenuli vyššie (Yu-71), podľa niektorých analytikov naznačuje rovnaké umiestnenie na ICBM. Ak sa táto téza ukáže ako pravdivá, potom bude možné povedať, že inžinieri z Ruskej federácie pracujú súčasne v dvoch populárnych koncepčných oblastiach pri konštrukcii hypersonických lietadiel.

Zhrnutie

Takže pravdepodobne najrýchlejšie hypersonické lietadlo na svete, ak hovoríme o lietadlách, bez ohľadu na ich klasifikáciu, stále je to čínsky WU-14. Aj keď musíte pochopiť, že skutočné informácie o ňom, vrátane tých, ktoré súvisia s testami, môžu byť klasifikované. To je v súlade s princípmi čínskych vývojárov, ktorí sa často snažia svoju vojenskú technológiu za každú cenu utajiť. Rýchlosť najrýchlejšieho hypersonického lietadla je vyše 12 000 km/h. „Dobieha“ americký vývoj X-43A – mnohí odborníci ho považujú za najrýchlejší. Teoreticky môže hypersonické lietadlo X-43A, ako aj čínske WU-14, dobehnúť vývoj z Orbical Science, určený pre rýchlosti nad 12-tisíc km/h.

Charakteristiky ruského lietadla Yu-71 zatiaľ nie sú širokej verejnosti známe. Je možné, že sa budú blížiť parametrom čínskeho lietadla. Ruskí inžinieri tiež vyvíjajú hypersonické lietadlo schopné vzlietnuť nie na základe ICBM, ale nezávisle.

Súčasné projekty výskumníkov z Ruska, Číny a Spojených štátov sú nejakým spôsobom spojené s vojenskou sférou. Hypersonické lietadlá, bez ohľadu na ich možné zaradenie, sú považované predovšetkým za nosiče zbraní, s najväčšou pravdepodobnosťou jadrových. Avšak v práci výskumníkov z rôznych krajinách Vo svete existujú tézy, že „hyperzvuk“, podobne ako jadrová technológia, môže byť pokojný.

Ide o vznik cenovo dostupných a spoľahlivých riešení, ktoré umožňujú organizovať sériovú výrobu strojov vhodného typu. Použitie takýchto zariadení je možné v najširšom spektre priemyselných odvetví. ekonomický vývoj. Najväčší dopyt po hypersoniku lietadlá možno nájsť vo vesmírnom a výskumnom priemysle.

Keď sa náklady na výrobné technológie pre zodpovedajúce stroje zlacnia, dopravné podniky môžu začať prejavovať záujem o investovanie do takýchto projektov. Priemyselné korporácie, poskytovatelia rôznych služieb môžu začať považovať „hypersound“ za nástroj na zvýšenie konkurencieschopnosti podnikania z hľadiska organizácie medzinárodnej komunikácie.

6. februára 1950 pri ďalšom teste sovietska prúdová stíhačka MiG-17 vo vodorovnom lete prekonala rýchlosť zvuku a zrýchlila takmer na 1070 km/h. To z neho urobilo prvé sériovo vyrábané nadzvukové lietadlo. Vývojári Mikoyan a Gurevich boli na svoj nápad jednoznačne hrdí.

Pre bojové lety bol MiG-17 považovaný za takmer znejúci, pretože jeho cestovná rýchlosť nepresiahla 861 km/h. To však nebránilo tomu, aby sa bojovník stal jedným z najbežnejších na svete. IN iný čas bol v prevádzke s Nemeckom, Čínou, Kóreou, Poľskom, Pakistanom a desiatkami ďalších krajín. Toto monštrum sa dokonca zúčastnilo bojov vo vietnamskej vojne.

MiG-17 nie je ani zďaleka jediným zástupcom žánru nadzvukových lietadiel. Budeme hovoriť o desiatke ďalších leteckých vložiek, ktoré tiež predbehli zvukovú vlnu a preslávili sa po celom svete.

Zvonček X-1

Americké letectvo špeciálne vybavilo Bell X-1 raketovým motorom, keďže ho chceli použiť na štúdium problematiky nadzvukového letu. 14. októbra 1947 prístroj zrýchlil na 1541 km/h (Machovo číslo 1,26), prekonal danú bariéru a zmenil sa na hviezdu na oblohe. Rekordný model dnes odpočíva v Smithsonian Museum v USA.

Zdroj: NASA

Severná Amerika X-15

North American X-15 je vybavený aj raketovými motormi. Na rozdiel od svojho amerického náprotivku Bell X-1 však toto lietadlo dosiahlo rýchlosť 6167 km/h (Machovo číslo 5,58), čím sa stalo prvým a na 40 rokov jediným hypersonickým lietadlom s ľudskou posádkou v histórii ľudstva (od roku 1959). vykonávali suborbitálne lety do vesmíru s ľudskou posádkou. S jeho pomocou sa dokonca skúmala reakcia atmosféry na vstup okrídlených telies do nej. Celkovo boli vyrobené tri jednotky raketových lietadiel typu X-15.

Zdroj: NASA

Lockheed SR-71 Blackbird

Je hriechom nepoužívať nadzvukové lietadlá na vojenské účely. Preto americké letectvo skonštruovalo Lockheed SR-71 Blackbird, strategické prieskumné lietadlo s maximálnou rýchlosťou 3 700 km/h (3,5 Mach). Hlavnými výhodami sú rýchle zrýchlenie a vysoká manévrovateľnosť, čo mu umožnilo vyhnúť sa raketám. SR-71 bolo tiež prvé lietadlo vybavené technológiami na zníženie viditeľnosti radaru.

Vyrobených iba 32 kusov, z ktorých 12 havarovalo. Vyradený z prevádzky v roku 1998.

Zdroj: af.mil

MiG-25

Nemôžeme si spomenúť na domáci MiG-25 - nadzvukový výškový stíhací stíhač 3. generácie s maximálnou rýchlosťou 3000 km / h (číslo Mach 2,83). Lietadlo bolo také cool, že po ňom zatúžili aj Japonci. Preto musel 6. septembra 1976 sovietsky pilot Viktor Belenko uniesť MiG-25. Potom sa po mnoho rokov v mnohých častiach Únie lietadlá začali napĺňať až do konca. Cieľom je zabrániť tomu, aby leteli na najbližšie zahraničné letisko.

Zdroj: Alexey Beltyukov

MiG-31

Sovietski vedci neprestali pracovať pre vzdušné dobro vlasti. Preto sa v roku 1968 začalo s návrhom MiG-31. A 16. septembra 1975 prvýkrát vzlietol do neba. Tento dvojmiestny nadzvukový stíhací stíhač s dlhým doletom do každého počasia zrýchlil na rýchlosť 2 500 km/h (Machovo číslo 2,35) a stal sa prvým sovietskym bojovým lietadlom štvrtej generácie.

MiG-31 je určený na zachytávanie a ničenie vzdušných cieľov v extrémne nízkych, nízkych, stredných a vysokých nadmorských výškach, vo dne iv noci, v jednoduchých a zložitých poveternostných podmienkach, s aktívnym a pasívnym rušením radaru, ako aj falošné tepelné ciele. Štyri MiGy-31 môžu ovládať vzdušný priestor v dĺžke až 900 kilometrov. Toto nie je lietadlo, ale pýcha Únie, ktorá je stále v prevádzke s Ruskom a Kazachstanom.

Zdroj: Vitalij Kuzmin

Lockheed/Boeing F-22 Raptor

Najdrahšie nadzvukové lietadlo postavili Američania. Vymodelovali viacúčelovú stíhačku piatej generácie, ktorá sa medzi rovesníkmi stala najdrahšou. Lockheed/Boeing F-22 Raptor je jedinou stíhačkou piatej generácie v súčasnosti v prevádzke a prvou sériovou stíhačkou s nadzvukovou cestovnou rýchlosťou 1 890 km/h (1,78 Mach). Maximálna rýchlosť je 2570 km/h (2,42 Mach). Doteraz ho vo vzduchu nikto neprekonal.

Zdroj: af.mil

Su-100/T-4

Su-100/T-4 ("tkanie") bol vyvinutý ako stíhačka lietadlových lodí. Inžinierom zo Sukhoi Design Bureau sa však podarilo nielen dosiahnuť svoj cieľ, ale aj vymodelovať chladný útočný a prieskumný bombardér-raketový nosič, ktorý chceli neskôr použiť aj ako osobné lietadlo a posilňovač pre letecký systém Spiral. Maximálna rýchlosť T-4 je 3200 km/h (3 Mach).

Presne pred 15 rokmi posledné tri nadzvukové osobné lietadlá Concorde britskej leteckej spoločnosti British Airways uskutočnil rozlúčkový let. V ten deň, 24. októbra 2003, tieto lietadlá, letiace v malej výške nad Londýnom, pristáli na Heathrow a ukončili tak krátku históriu nadzvukového osobného letectva. Dnes však leteckí konštruktéri po celom svete opäť premýšľajú o možnosti rýchlych letov – z Paríža do New Yorku za 3,5 hodiny, zo Sydney do Los Angeles – za 6 hodín, z Londýna do Tokia – za 5 hodín. Kým sa však nadzvukové lietadlá vrátia na medzinárodné linky pre cestujúcich, vývojári budú musieť vyriešiť mnoho problémov, medzi ktoré patrí jeden z najdôležitejších, zníženie hluku rýchlych lietadiel.

Krátka história rýchlych letov

Osobné letectvo sa začalo formovať v 10. rokoch 20. storočia, keď sa objavili prvé lietadlá špeciálne určené na prepravu ľudí vzduchom. Úplne prvou z nich bola francúzska limuzína Bleriot XXIV od Bleriot Aeronautique. Používal sa na výlety vzduchom. O dva roky neskôr sa v Rusku objavil S-21 Grand, vytvorený na základe ťažkého bombardéra Ruský rytier Igor Sikorsky. Postavili ho v rusko-baltských prepravných závodoch. Potom sa letectvo začalo rozvíjať míľovými krokmi: najprv sa začali lety medzi mestami, potom medzi krajinami a potom medzi kontinentmi. Lietadlá umožnili dostať sa do cieľa rýchlejšie ako vlakom alebo loďou.

V 50. rokoch sa pokrok vo vývoji prúdových motorov výrazne zrýchlil a lety nadzvukovou rýchlosťou sa stali dostupnými pre vojenské lietadlá, aj keď na krátky čas. Nadzvuková rýchlosť sa zvyčajne nazýva pohyb až päťkrát rýchlejší ako rýchlosť zvuku, ktorá sa mení v závislosti od prostredia šírenia a jeho teploty. Pri normálnom atmosférickom tlaku na hladine mora sa zvuk šíri rýchlosťou 331 metrov za sekundu alebo 1 191 kilometrov za hodinu. So stúpajúcou nadmorskou výškou klesá hustota a teplota vzduchu a znižuje sa aj rýchlosť zvuku. Napríklad v nadmorskej výške 20-tisíc metrov je to už asi 295 metrov za sekundu. Ale už v nadmorskej výške asi 25 tisíc metrov a ako stúpa na viac ako 50 tisíc metrov, teplota atmosféry sa začína postupne zvyšovať v porovnaní s nižšími vrstvami a s tým sa zvyšuje aj lokálna rýchlosť zvuku.

Nárast teploty v týchto nadmorských výškach sa vysvetľuje okrem iného napr. vysoká koncentrácia ozón vo vzduchu, ktorý tvorí ozónový štít a absorbuje časť slnečnej energie. Výsledkom je, že rýchlosť zvuku vo výške 30 000 metrov nad morom je asi 318 metrov za sekundu a vo výške 50 000 - takmer 330 metrov za sekundu. V letectve sa Machovo číslo široko používa na meranie rýchlosti vzduchu. Zjednodušene povedané, vyjadruje lokálnu rýchlosť zvuku pre konkrétnu nadmorskú výšku, hustotu vzduchu a teplotu. Bežná rýchlosť letu rovnajúca sa dvom Machovým číslam na hladine mora bude teda 2383 kilometrov za hodinu a vo výške 10 000 metrov - 2157 kilometrov za hodinu. Prvýkrát prekonal zvukovú bariéru rýchlosťou 1,04 Mach (1066 kilometrov za hodinu) vo výške 12,2 tisíc metrov americký pilot Chuck Yeager v roku 1947. Bol to dôležitý krok k rozvoju nadzvukových letov.

V 50. rokoch minulého storočia začali leteckí konštruktéri vo viacerých krajinách sveta pracovať na návrhoch nadzvukových osobných lietadiel. V dôsledku toho sa v 70. rokoch objavili francúzsky Concorde a sovietsky Tu-144. Boli to prvé a doteraz jediné osobné nadzvukové lietadlá na svete. Oba typy lietadiel používali konvenčné prúdové motory optimalizované pre dlhodobý nadzvukový let. Tu-144 boli prevádzkované do roku 1977. Lietadlá leteli rýchlosťou 2,3 ​​tisíc kilometrov za hodinu a mohli prepraviť až 140 pasažierov. Letenky na ich lety však stoja v priemere 2,5-3 krát viac ako zvyčajne. Nízky dopyt po rýchlych, ale drahých letoch, ako aj všeobecné ťažkosti s prevádzkou a údržbou Tu-144 viedli k tomu, že boli jednoducho odstránené z osobných letov. Lietadlá sa však nejaký čas používali na skúšobné lety, a to aj na základe zmluvy s NASA.

Concorde slúžil výrazne dlhšie - až do roku 2003. Lety na francúzskych linkových lodiach boli tiež drahé a nie veľmi populárne, ale Francúzsko a Veľká Británia ich naďalej prevádzkovali. Náklady na jednu letenku na takýto let boli v prepočte na dnešné ceny asi 20-tisíc dolárov. Francúzsky Concorde letel rýchlosťou niečo vyše dvetisíc kilometrov za hodinu. Lietadlo by mohlo prekonať vzdialenosť z Paríža do New Yorku za 3,5 hodiny. V závislosti od konfigurácie mohol Concorde odviezť od 92 do 120 ľudí.

História Concordu skončila nečakane a rýchlo. V roku 2000 došlo k havárii lietadla Concorde, pri ktorej zahynulo 113 ľudí. O rok neskôr v osobná letecká doprava začala kríza spôsobená teroristickými útokmi z 11. septembra 2001 (dve lietadlá s pasažiermi unesenými teroristami narazili do veží sveta nákupné centrum v New Yorku ďalšia, tretina zasiahla Pentagon v okrese Arlington a štvrtá padla na pole pri Shanksville v Pensylvánii). Potom uplynula záručná doba na lietadlá Concorde, ktoré mal na starosti Airbus. Všetky tieto faktory spolu spôsobili, že prevádzka nadzvukových osobných lietadiel bola mimoriadne nerentabilná a v lete a na jeseň 2003 letecké spoločnosti Air Francúzsko a British Airways sa striedali pri vyraďovaní všetkých Concordov z prevádzky.

Po ukončení programu Concorde v roku 2003 stále existovala nádej na návrat nadzvukového osobného letectva do prevádzky. Konštruktéri dúfali v nové motory s nízkou spotrebou paliva, aerodynamické výpočty a počítačom podporované konštrukčné systémy, ktoré by mohli urobiť nadzvukový let ekonomicky dostupným. Ale v rokoch 2006 a 2008 Medzinárodná organizácia civilného letectva prijala nové normy hluku lietadiel, ktoré okrem iného zakazovali akékoľvek nadzvukové lety nad obývanými oblasťami pevniny v r. Pokojný čas. Tento zákaz sa nevzťahuje na letecké koridory špeciálne vyčlenené pre vojenské letectvo. Práce na projektoch nových nadzvukových lietadiel sa spomalili, no dnes začali opäť naberať na obrátkach.

Tichý nadzvukový

V súčasnosti niekoľko podnikov a vládnych organizácií vo svete vyvíja nadzvukové osobné lietadlá. Takéto projekty, najmä Ruské spoločnosti Suchoja a Tupoleva, Žukovského centrálny aerohydrodynamický inštitút, francúzsky Dassault, Japan Aerospace Research Agency, európsky koncern Airbus, americký Lockheed Martin a Boeing, ako aj niekoľko startupov vrátane Aerion a Boom Technologies. Vo všeobecnosti sú dizajnéri podmienečne rozdelení do dvoch táborov. Zástupcovia prvého z nich sa domnievajú, že v blízkej budúcnosti nebude možné vyvinúť „tiché“ nadzvukové lietadlo zodpovedajúce z hľadiska hluku podzvukovým dopravným prostriedkom, čo znamená, že je potrebné postaviť rýchle osobné lietadlo, ktoré prejde na nadzvukové tam, kde je to povolené. Takýto prístup, konštruktéri z prvého tábora veria, že aj tak skráti čas letu z jedného bodu do druhého.

Dizajnéri z druhého tábora sa zamerali najmä na boj s rázovými vlnami. Pri lete nadzvukovou rýchlosťou generuje kostra lietadla mnoho rázových vĺn, z ktorých najvýznamnejšie sa vyskytujú v oblasti nosa a chvosta. Okrem toho sa rázové vlny zvyčajne objavujú na nábežnej a odtokovej hrane krídla, na nábežnej hrane chvosta, v oblastiach vírov prúdenia a na hranách prívodov vzduchu. Rázová vlna je oblasť, v ktorej tlak, hustota a teplota média zažívajú prudký a silný skok. Pozorovatelia na zemi vnímajú takéto vlny ako hlasný tresk alebo dokonca výbuch – práve kvôli tomu sú zakázané nadzvukové lety nad obývanou časťou zeme.

Efekt explózie alebo veľmi hlasné puknutie vyvolávajú rázové vlny takzvaného typu N, ktoré vznikajú pri výbuchu bomby alebo na draku nadzvukovej stíhačky. Na grafe rastu tlaku a hustoty takéto vlny pripomínajú písmeno N latinskej abecedy v dôsledku prudkého nárastu tlaku na čele vlny s prudkým poklesom tlaku po ňom a následnou normalizáciou. V laboratórnych experimentoch výskumníci z Japan Aerospace Exploration Agency zistili, že zmena tvaru klzáku môže vyhladiť vrcholy v grafe rázových vĺn a zmeniť ho na vlnu typu S. Takáto vlna má plynulý pokles tlaku, ktorý nie je taký významný ako N-vlna. Odborníci z NASA sa domnievajú, že S-vlny budú pozorovatelia vnímať ako vzdialené buchnutie dverí auta.

N-vlna (červená) pred aerodynamickou optimalizáciou nadzvukového draku a podobnosť S-vlny po optimalizácii

V roku 2015 japonskí dizajnéri zostavili bezpilotný klzák D-SEND 2, ktorého aerodynamický tvar bol navrhnutý tak, aby znížil počet a intenzitu rázových vĺn, ktoré na ňom vznikajú. V júli 2015 vývojári testovali kostru lietadla na raketovej strelnici Esrange vo Švédsku a zaznamenali výrazné zníženie počtu rázových vĺn generovaných na povrchu nového draku. Počas testu vypadol D-SEND 2, ktorý nie je vybavený motormi teplovzdušný balón z výšky 30,5 tisíc metrov. Počas pádu vetroň s dĺžkou 7,9 metra nabral rýchlosť 1,39 Mach a preletel popri priviazaných balónoch vybavených mikrofónmi umiestnenými v rôznych výškach. Vedci zároveň merali nielen intenzitu a počet rázových vĺn, ale analyzovali aj vplyv stavu atmosféry na ich skorý výskyt.

Podľa japonskej agentúry bude sonický tresk z lietadiel rozmerovo porovnateľných s nadzvukovým osobným lietadlom Concorde a vyrobených podľa schémy D-SEND 2 pri lietaní nadzvukovou rýchlosťou o polovicu intenzívnejší ako doteraz. Japonský D-SEND 2 sa od vetroňov bežných moderných lietadiel líši neosovým usporiadaním provy. Kýl zariadenia je posunutý k prove a horizontálna chvostová jednotka je otočná a má negatívny inštalačný uhol vzhľadom na pozdĺžnu os draku lietadla, to znamená, že konce plutvy sú pod upevňovacím bodom a nie vyššie, ako obvykle. Krídlo draku lietadla má normálny sklon, ale je vyrobené stupňovito: hladko sa spája s trupom a časť jeho prednej hrany je umiestnená v ostrom uhle k trupu, ale bližšie k odtokovej hrane sa tento uhol prudko zväčšuje.

Podľa podobnej schémy v súčasnosti vzniká nadzvukový americký startup Aerion, ktorý na objednávku NASA vyvíja spoločnosť Lockheed Martin. S dôrazom na znižovanie počtu a intenzity rázových vĺn sa navrhuje aj ruské (Supersonic Business Aircraft / Supersonic Passenger Aircraft). Niektoré z projektov rýchlych osobných lietadiel sú naplánované na dokončenie v prvej polovici 2020-tych rokov, no letecké predpisy sa dovtedy ešte nerevidujú. To znamená, že nové lietadlo bude spočiatku vykonávať nadzvukové lety len nad vodou. Faktom je, že na odstránenie obmedzenia nadzvukových letov nad obývanou časťou pevniny budú musieť vývojári vykonať mnoho testov a svoje výsledky predložiť leteckým úradom vrátane Federálneho úradu pre letectvo USA a Európskej agentúry pre bezpečnosť letectva.

S-512/Spike Aerospace

Nové motory

Ďalšou vážnou prekážkou vytvorenia sériovo vyrábaného osobného nadzvukového lietadla sú motory. Konštruktéri dnes našli mnoho spôsobov, ako urobiť prúdové motory hospodárnejšími ako pred desiatimi alebo dvadsiatimi rokmi. To zahŕňa použitie prevodoviek, ktoré odstraňujú tuhú spojku ventilátora a turbíny v motore, a použitie keramických kompozitných materiálov na optimalizáciu teplotnej rovnováhy v horúcej zóne elektrárne, a dokonca aj zavedenie prídavného - tretieho - vzduchový okruh navyše k už existujúcim dvom, vnútornému a vonkajšiemu. V oblasti vytvárania úsporných podzvukových motorov už dizajnéri dosiahli úžasné výsledky a pokračujúci nový vývoj sľubuje značné úspory. Viac o pokročilom výskume si môžete prečítať v našom materiáli.

Ale napriek všetkému tomuto vývoju je stále ťažké nazvať nadzvukový let ekonomickým. Napríklad nádejné nadzvukové osobné lietadlo startupu Boom Technologies dostane tri turbodúchadlové motory rodiny JT8D od Pratt & Whitney alebo J79 od GE Aviation. Pri výletnom lete je špecifická spotreba paliva týchto motorov asi 740 gramov na kilogram sily za hodinu. Zároveň môže byť motor J79 vybavený prídavným spaľovaním, ktoré zvyšuje spotrebu paliva až o dva kilogramy na kilogram-silu za hodinu. Takéto náklady sú porovnateľné so spotrebou paliva motorov, napríklad stíhačky Su-27, ktorej úlohy sa výrazne líšia od prepravy cestujúcich.

Pre porovnanie, merná spotreba paliva jediných sériových turbovrtuľových motorov D-27 na svete inštalovaných na ukrajinskom transportéri An-70 je len 140 gramov na kilogram sily za hodinu. Americký motor CFM56, „klasika“ vložiek Boeing a Airbus, má špecifickú spotrebu paliva 545 gramov na kilogram sily za hodinu. To znamená, že bez zásadného prepracovania motorov prúdových lietadiel sa nadzvukové lety nestanú dostatočne lacnými na to, aby boli široko prijaté, a budú žiadané len v biznis letectve – vysoká spotreba paliva vedie k vyšším cenám leteniek. Objemovo sa nepodarí znížiť ani vysoké náklady na nadzvukovú leteckú dopravu - dnes navrhované lietadlá sú určené na prepravu od 8 do 45 cestujúcich. Do bežných lietadiel sa zmestí viac ako sto ľudí.

Začiatkom októbra tohto roku však spoločnosť GE Aviation navrhla nový prúdový motor Affinity. Tieto elektrárne sa plánujú namontovať na sľubné nadzvukové osobné lietadlo AS2 od spoločnosti Aerion. Nová elektráreň konštrukčne spája vlastnosti prúdových motorov s nízkym obtokovým pomerom pre bojové lietadlá a elektrárne s vysokým obtokovým pomerom pre osobné lietadlá. Zároveň v Affinity nie sú žiadne nové a prelomové technológie. Nový motor GE Aviation je klasifikovaný ako pohon so stredným bypassom.

Základom motora je upravený turboventilátorový plynový generátor CFM56, ktorý zasa konštrukčne vychádza z plynového generátora z F101, elektrárne pre nadzvukové bombardéry B-1B Lancer. Elektráreň dostane modernizovaný elektronicko-digitálny systém riadenia motora s plnou zodpovednosťou. O dizajne sľubného motora vývojári neprezradili žiadne detaily. GE Aviation však očakáva, že merná spotreba paliva motorov Affinity nebude oveľa vyššia alebo dokonca porovnateľná so spotrebou paliva moderných turboventilátorových motorov v bežných podzvukových osobných lietadlách. Ako sa to dá dosiahnuť pre nadzvukový let, nie je jasné.

Boom / Boom Technologies

projekty

Napriek mnohým projektom nadzvukových osobných lietadiel vo svete (vrátane nereálneho projektu prestavby strategického bombardéra Tu-160 na osobný nadzvukový parník, ktorý navrhol ruský prezident Vladimir Putin), AS2 amerického startupu Aerion, S-512 , možno považovať za najbližšie k letovým testom a malosériovej výrobe Španielsky Spike Aerospace a American Boom Technologies Boom. Plánuje sa, že prvý bude lietať rýchlosťou 1,5 Mach, druhý rýchlosťou 1,6 Mach a tretí rýchlosťou 2,2 Mach. Lietadlo X-59, ktoré vytvoril Lockheed Martin na objednávku NASA, bude technologickým demonštrátorom a lietajúcim laboratóriom, jeho sériový štart sa neplánuje.

Boom Technologies už povedal, že sa bude snažiť urobiť nadzvukové lety veľmi lacnými. Napríklad náklady na let z New Yorku do Londýna odhadla spoločnosť Boom Technologies na päťtisíc dolárov. Toľko dnes stojí let na tejto trase v biznis triede bežného podzvukového dopravného lietadla. Loď Boom bude lietať podzvukovou rýchlosťou nad obývanou pevninou a bude nadzvuková nad oceánom. Lietadlo s dĺžkou 52 metrov a rozpätím krídel 18 metrov pojme až 45 pasažierov. Do konca roka 2018 plánuje Boom Technologies vybrať jeden z niekoľkých nových projektov lietadiel na realizáciu v kove. Prvý let lietadla je naplánovaný na rok 2025. Spoločnosť tieto termíny posunula; Boom sa mal pôvodne dostať do vzduchu v roku 2023.

Podľa predbežných výpočtov bude dĺžka lietadla AS2, určeného pre 8-12 pasažierov, 51,8 metra a rozpätie krídel bude 18,6 metra. Maximálna vzletová hmotnosť nadzvukového lietadla bude 54,8 tony. AS2 poletí nad vodou cestovnou rýchlosťou 1,4-1,6 Mach, nad pevninou sa spomalí na 1,2 Mach. O niečo nižšia rýchlosť letu nad pevninou v spojení so špeciálnym aerodynamickým tvarom draku lietadla, ako vývojári očakávajú, takmer úplne zabráni tvorbe rázových vĺn. Letový dosah lietadla pri rýchlosti 1,4 Mach bude 7,8 tisíc kilometrov a 10 tisíc kilometrov pri rýchlosti 0,95 Mach. Prvý let lietadla je plánovaný na leto 2023 a na október toho istého roku - prvý transatlantický let. Jeho vývojári sa zhodujú s 20. výročím posledný let"Concord".

Nakoniec, Spike Aerospace plánuje začať letové testovanie úplného prototypu S-512 najneskôr v roku 2021. Dodávky prvého sériového lietadla zákazníkom sú naplánované na rok 2023. Podľa projektu bude S-512 schopný prepraviť až 22 cestujúcich rýchlosťou až 1,6 Mach. Letový dosah tohto lietadla bude 11,5 tisíc kilometrov. Od vlaňajšieho októbra má Spike Aerospace niekoľko menších modelov nadzvukových lietadiel. Ich účelom je otestovať konštrukčné riešenia a účinnosť riadenia letu. Všetky tri perspektívne osobné lietadlá vznikajú s dôrazom na špeciálny aerodynamický tvar, ktorý zníži intenzitu rázových vĺn vznikajúcich pri nadzvukovom lete.

V roku 2017 objem letectva osobnej dopravy na celom svete predstavovali štyri miliardy ľudí, z ktorých 650 miliónov uskutočnilo dlhé lety v rozmedzí od 3,7 do 13 tisíc kilometrov. 72 miliónov „dlhých“ pasažierov letelo prvou a biznis triedou. Práve na týchto 72 miliónov ľudí sa vývojári nadzvukových osobných lietadiel zameriavajú ako prvé, pričom veria, že za možnosť stráviť vo vzduchu asi polovicu času radi zaplatia o niečo viac. Avšak nadzvukové osobné letectvo, s najväčšou pravdepodobnosťou sa začne aktívne rozvíjať po roku 2025. Faktom je, že výskumné lety laboratória X-59 sa začnú až v roku 2021 a potrvajú niekoľko rokov.

Výsledky výskumu získané počas letov X-59, vrátane nad osady- dobrovoľníci (ich obyvatelia súhlasili s tým, aby nad nimi cez pracovné dni prelietavali nadzvukové lietadlá; po preletoch pozorovatelia povedia výskumníkom o tom, ako vnímajú hluk), plánuje sa predložiť Federálnemu úradu pre letectvo USA. Ako sa očakávalo, na ich základe môže zrevidovať zákaz nadzvukových letov nad obývanou časťou pevniny, no nestane sa tak skôr ako v roku 2025.

Vasilij Syčev

Nadzvukové lietadlá sú lietadlá, ktoré sú schopné lietať rýchlosťou presahujúcou rýchlosť zvuku (Machovo číslo M = 1,2-5).

Príbeh

Vzhľad v 40. rokoch 20. storočia prúdové stíhačky stanoviť úlohu pre dizajnérov, aby ďalej zvýšili svoju rýchlosť. Zvýšená rýchlosť zlepšila výkon bombardérov aj stíhačiek.

Priekopníkom v nadzvukovej ére bol americký testovací pilot Chuck Yeager. 14.10.1947 pri lete na experimentálnom lietadle Bell X-1 s raketovou elektrocentrálou XLR-11 prekonal v riadenom lete rýchlosť zvuku.

rozvoj

Rýchly vývoj nadzvukové letectvo začala v 60-tych a 70-tych rokoch. XX storočia. Potom sa riešili problémy aerodynamickej účinnosti, ovládateľnosti a stability lietadla. Vysoká rýchlosť letu umožnila aj zvýšenie praktického stropu o viac ako 20 000 m, čo bola pohodlná výška pre bombardéry a prieskumné lietadlá.

Pred príchodom protilietadlových raketových systémov a systémov, ktoré dokázali zasiahnuť ciele vo veľkých výškach, bolo hlavným princípom bombardovacích operácií udržiavať bombardovacie lietadlá v maximálnej výške a rýchlosti. Potom boli postavené nadzvukové lietadlá na rôzne účely a uvedené do sériovej výroby - prieskumné bombardéry, stíhačky, stíhačky, záchytné bombardéry. Convair F-102 Delta Dagger bol prvým nadzvukovým prieskumným lietadlom, Convair B-58 Hustler prvým nadzvukovým bombardérom s dlhým doletom.

V súčasnosti prebieha návrh, vývoj a výroba nových lietadiel, z ktorých niektoré sú vyrábané pomocou špeciálnej technológie, ktorá znižuje ich radarovú a vizuálnu viditeľnosť – „Stealth“.

Osobné nadzvukové lietadlo

V histórii letectva vznikli iba 2 osobné nadzvukové lietadlá, ktoré vykonávali pravidelné lety. Prvý let Sovietske lietadlá Tu-144 sa uskutočnil 31.12.1968, doba jeho prevádzky je 1975-1978. Anglicko-francúzske lietadlo „Concorde“ uskutočnilo svoj prvý let 2. marca 1969 a v rokoch 1976-2003 bolo prevádzkované v transatlantickom smere.

Použitie takýchto lietadiel umožnilo nielen skrátiť čas letu na veľké vzdialenosti, ale aj využiť neobsadené letecké linky vo veľkých výškach (asi 18 km) v čase, keď nadmorské výšky 9-12 km využívali linkové lode. boli silne zaťažené. Taktiež nadzvukové lietadlá prevádzkovali lety mimo dýchacích ciest (na priamych linkách).

Napriek neúspechu viacerých projektov transsonických a nadzvukových lietadiel (SSBJ, Tu-444, Tu-344, Tu-244, Lockheed L-2000, Boeing Sonic Cruiser, Boeing 2707) a odstráneniu dvoch dokončené projekty vyradené z prevádzky, vývoj prebieha moderné projekty hypersonické dopravné lietadlá (napr. SpaceLiner, ZEHST) a obojživelné (vojenské dopravné) lietadlá rýchlej reakcie. Spustenie výroby nadzvukového obchodného lietadla Aerion AS2.

Teoretické otázky

V porovnaní s podzvukovým letom nadzvukovou rýchlosťou sa uskutočňuje podľa iného zákona, pretože keď lietadlo dosiahne rýchlosť zvuku, dochádza k zmenám v prúdení, v dôsledku čoho sa zvyšuje kinetické zahrievanie prístroja, zvyšuje sa aerodynamický odpor. a pozoruje sa zmena aerodynamického zamerania. To všetko celkovo ovplyvňuje zhoršenie ovládateľnosti a stability lietadla. Objavil sa aj doteraz neznámy jav odporu vĺn.

Efektívny let pri dosiahnutí rýchlosti zvuku si preto vyžaduje nielen zvýšenie výkonu motora, ale aj zavedenie nových konštrukčných riešení.

Preto takéto lietadlá dostali zmenu svojho vzhľadu - objavili sa ostré rohy a charakteristické priame línie v porovnaní s "hladkým" tvarom podzvukových lietadiel.

K dnešnému dňu nebola vyriešená úloha vytvoriť skutočne efektívne nadzvukové lietadlo. Tvorcovia sú povinní nájsť kompromis medzi zachovaním normálnych vzletových a pristávacích vlastností a požiadavkou na zvýšenie rýchlosti.

Preto dosiahnutie nových hraníc v nadmorskej výške a rýchlosti moderným letectvom je spojené nielen so zavedením nových pohonných systémov a schém usporiadania, ale aj so zmenami geometrie letu. Tieto zmeny by mali zlepšiť kvalitu lietadla pri lietaní vysokou rýchlosťou bez toho, aby došlo k zníženiu ich výkonu pri nízkych rýchlostiach a naopak. Dizajnéri nedávno upustili od zmenšovania plochy krídel a hrúbky ich profilov, zväčšenia uhla sklonu, návratu ku krídlam s veľkou relatívnou hrúbkou a nízkym sklonom, ak sa im podarilo dosiahnuť požiadavky praktického stropu. a rýchlosť.

Je dôležité, aby nadzvukové lietadlo malo dobrý výkon pri nízkych rýchlostiach a bolo odolné voči odporu pri vysokých rýchlostiach, najmä v nadmorských výškach.

Klasifikácia lietadla:

A

B

IN

G

D

A

TO

L

O

P

R