Пасажирський літак розвинув надзвукову швидкість. Найшвидший літак у світі. Які параметри впливають на швидкість
Звичайний пасажирський літак літає зі швидкістю близько 900 км/годину. Реактивний військовий винищувач може розвивати приблизно втричі більшу швидкість. Проте сучасні інженери з РФ та інших країн світу активно розробляють ще більш швидкісні машини – гіперзвукові літаки. У чому специфіка відповідних концепцій?
Критерії гіперзвукового літака
Що таке гіперзвуковий літак? Під таким прийнято розуміти апарат, здатний літати зі швидкістю, що багаторазово перевищує таку для звуку. Підходи дослідників до визначення конкретного її показника різняться. Поширена методологія, через яку літак слід вважати гіперзвуковим, якщо він кратно перевищує швидкісні показники найшвидших сучасних надзвукових апаратів. Які становлять близько 3-4 тис. км/год. Тобто гіперзвуковий літак, якщо дотримуватись цієї методології, повинен розвивати швидкість від 6 тис. км/год.
Безпілотні та керовані апарати
Підходи дослідників можуть відрізнятися також аспекті визначення критеріїв віднесення тієї чи іншої апарату до літаків. Є версія, що до таких правомірно відносити ті машини, які управляються людиною. Є думка, за якою літаком також можна вважати і безпілотний апарат. Тому деякі аналітики класифікують машини типу, що розглядається, на ті, що підлягають управлінню людиною, і ті, які функціонують автономно. Подібний поділ може бути виправданим, оскільки безпілотні апарати можуть володіти набагато більшими технічними характеристиками, наприклад, в частині перевантажень і швидкості.
Разом з тим, багато дослідників розглядають гіперзвукові літаки як єдину концепцію, для якої ключовий показник — швидкість. Неважливо, чи сидить за штурвалом апарата людина або машина управляється роботом - головне, щоб літак був достатньо швидким.
Зліт – самостійний чи із сторонньою допомогою?
Поширена класифікація гіперзвукових літальних апаратів, основу якої — віднесення їх у категорії тих, що здатні злітати самостійно, або тих, які передбачають розміщення більш потужному носії — ракеті чи вантажному літаку. Існує думка, через яку до апаратів аналізованого типу правомірно відносити переважно ті, що здатні злітати самостійно чи за мінімальному залученні інших типів техніки. Проте ті дослідники, які вважають, що основний критерій, що характеризує гіперзвуковий літак, — швидкість, має бути першорядним за будь-якої класифікації. Будь то віднесення апарату до безпілотних, керованих, здатних злітати самостійно або за допомогою інших машин - якщо відповідний показник досягає зазначених вище значень, то йдеться про гіперзвуковий літак.
Основні проблеми гіперзвукових рішень
Концепціям гіперзвукових рішень багато десятиліть. Протягом усіх років розробки відповідного типу апаратів світові інженери вирішують низку суттєвих проблем, які об'єктивно заважають поставити випуск «гіперзвуку» на потік — подібно до організації виробництва турбогвинтових літаків.
Основна складність у конструюванні гіперзвукових літаків - створення двигуна, здатного бути достатньо енергоефективним. Інша проблема – вибудовування необхідного апарату. Справа в тому, що швидкість гіперзвукового літака в тих значеннях, що ми розглянули вище, передбачає сильне нагрівання корпусу за рахунок тертя про атмосферу.
Сьогодні ми розглянемо кілька зразків вдалих прототипів літальних апаратів відповідного типу, розробники яких змогли значно просунутися вперед щодо успішного вирішення зазначених проблем. Вивчимо тепер найвідоміші світові розробки щодо створення гіперзвукових літальних апаратів аналізованого типу.
від Boeing
Найшвидший гіперзвуковий літак у світі, як вважають деякі експерти, це американський Boeing X-43A. Так, під час тестування даного апарату було зафіксовано, що він досягав швидкості, що перевищує 11 тис. км/годину. Тобто приблизно в 9,6 рази швидше
Чим особливо примітний гіперзвуковий літак X-43A? Характеристики даного літального апарату такі:
Гранична швидкість, зафіксована на тестах, – 11 230 км/год;
Розмах крил – 1,5 м;
Довжина корпусу – 3,6 м;
Двигун – прямоточний, Supersonic Combustion Ramjet;
Паливо – атмосферний кисень, водень.
Можна відзначити, що даний апарат відноситься до найбільш екологічним. Справа в тому, що паливо, що використовується, практично не передбачає виділення шкідливих продуктів горіння.
Гіперзвуковий літак X-43A був розроблений спільними зусиллями інженерів NASA, а також компаній Orbical Science Corporation та Minocraft. створювався близько 10 років. У його розробку вкладено близько 250 млн. доларів. Концептуальна новизна аналізованого літака у цьому, що він був задуманий з метою випробування новітньої технології забезпечення роботи рухової тяги.
Розробка від Orbital Science
Компанія Orbital Science, яка, як ми зазначили вище, взяла участь у створенні апарату X-43A, встигла створити свій гіперзвуковий літак — X-34.
Його гранична швидкість – понад 12 тис. км/год. Щоправда, в ході практичних тестів її не було досягнуто — більше того, не вдалося досягти показника, показаного літаком X43-A. Розглянутий літальний апарат прискорюється при залученні ракети "Пегас", що функціонує на твердому паливі. Машина X-34 була вперше випробувана у 2001 році. Розглянутий літак відчутно більший за апарат від Boeing — його довжина становить 17,78 м, розмах крил — 8,85 м. Максимальна висота польоту гіперзвукової машини від Orbical Science — 75 кілометрів.
Літальний апарат від North American
Ще один відомий гіперзвуковий літак – X-15, випущений компанією North American. Цей апарат аналітики відносять до експериментальних.
Він оснащений, що дає привід деяким експертам не відносити його, власне, до класу літаків. Однак наявність ракетних двигунів дозволяє апарату, зокрема, здійснювати Так, під час одного з випробувань у такому режимі він був протестований пілотами. Призначення апарату X-15 - дослідження специфіки гіперзвукових польотів, оцінка тих чи інших конструкторських рішень, нових матеріалів, особливостей керування подібними машинами у різних шарах атмосфери. Примітно, що було затверджено ще 1954 року. Літає X-15 зі швидкістю понад 7 тис. км/годину. Дальність його польоту – понад 500 км, висота перевищує 100 км.
Найшвидші серійні літаки
Вивчені нами вище гіперзвукові апарати фактично належать до категорії дослідних. Корисно буде розглянути деякі серійні зразки літаків, наближених за характеристиками до гіперзвукових або (за тією чи іншою методологією) ними.
Серед таких машин — американська технологія SR-71. Цей літак деякі дослідники не схильні відносити до гіперзвукових, оскільки його гранична швидкість становить близько 3,7 тис. км/год. Серед найпримітніших його характеристик — злітна маса, яка перевищує 77 тонн. Довжина апарату – понад 23 м, розмах крил – понад 13 м.
Одним із найшвидших військових літаків вважається російське МіГ-25. Апарат може розвивати швидкість понад 3,3 тис. км/год. Максимальна злітна вага російського літака – 41 тонна.
Таким чином, на ринку серійних рішень, наближених за характеристиками до гіперзвукових, РФ серед лідерів. Але що можна сказати про російські розробки в частині «класичних» гіперзвукових літаків? Чи здатні інженери з РФ створити рішення, конкурентне машинам від Boeing та Orbital Scence?
Російські гіперзвукові апарати
На даний момент російський гіперзвуковий літак перебуває на стадії розробки. Але йде вона досить активно. Йдеться про літак Ю-71. Його перші випробування, судячи з повідомлень у ЗМІ, було проведено у лютому 2015 року під Оренбургом.
Передбачається, що літак використовуватиметься у військових цілях. Так, гіперзвуковий апарат зможе за необхідності здійснювати доставку вражаючих коштів на значні відстані, вести моніторинг території, а також використовуватися як елемент штурмової авіації. Деякі дослідники вважають, що у 2020-2025 р.р. у РВСН надійде близько 20 літаків відповідного типу.
У ЗМІ є відомості про те, що аналізований гіперзвуковий літак Росії розміщуватиметься на балістичній ракеті «Сармат», яка також знаходиться на стадії проектування. Деякі аналітики вважають, що гіперзвуковий апарат Ю-71, що розробляється, — це не що інше, як боєголовка, яка повинна буде відділятися від балістичної ракети на кінцевій ділянці польоту, щоб потім, завдяки високій, характерній для літака маневреності, долати системи ПРО.
Проект «Аякс»
Серед найбільш примітних проектів, пов'язаних із розробкою гіперзвукових літаків, є «Аякс». Вивчимо його докладніше. Гіперзвуковий літак "Аякс" - концептуальна розробка радянських інженерів. У науковому середовищі розмови про неї почалися ще у 80-ті роки. Серед найбільш примітних характеристик – наявність системи теплового захисту, яка покликана захищати корпус від перегріву. Таким чином, розробники апарату «Аякс» запропонували вирішення однієї з «гіперзвукових» проблем, зазначених вище.
Традиційна схема теплового захисту літальних машин передбачає розміщення на корпусі спеціальних матеріалів. Розробники "Аякса" запропонували іншу концепцію, за якою передбачалося не захищати апарат від зовнішнього нагріву, а впускати тепло всередину машини, одночасно збільшуючи її енергоресурс. Основним конкурентом радянського апарату вважався гіперзвуковий літак «Аврора», створюваний у США. Однак у зв'язку з тим, що конструктори з СРСР істотно розширили можливості концепції, на нову розробку було покладено найширше коло завдань, зокрема дослідницьких. Можна сказати, що "Аякс" - гіперзвуковий багатоцільовий літак.
Розглянемо докладніше технологічні новації, запропоновані інженерами з СРСР.
Отже, радянські розробники «Аякса» запропонували використати тепло, що виникає як результат тертя корпусу літака про атмосферу, перетворювати на корисну енергію. Технічно це можна було реалізовано у вигляді розміщення на апараті додаткових оболонок. В результаті формувалося щось на кшталт другого корпусу. Його порожнину передбачалося заповнити деяким каталізатором, наприклад, сумішшю пального матеріалу та води. Теплоізолюючий шар, виготовлений з твердого матеріалу, в «Аяксі» передбачалося замінити на рідинний, який, з одного боку, повинен був захищати двигун, з іншого – сприяв би каталітичній реакції, яка, між тим, могла супроводжуватися ендотермічним ефектом – переміщенням тепла із зовнішньої частини корпусу усередину. Теоретично охолодження зовнішніх елементів апарати могло бути яким завгодно. Надмірне тепло, у свою чергу, передбачалося задіяти з метою підвищення ефективності роботи двигуна літака. При цьому дана технологія дозволяла б генерувати внаслідок реакції палива та види вільного водню.
Наразі доступні широкому загалу відомості про продовження розробки «Аякса» відсутні, проте дослідники вважають досить перспективним впровадження радянських концепцій у практику.
Китайські гіперзвукові апарати
Конкурентом Росії та США на ринку гіперзвукових рішень стає Китай. Серед найвідоміших розробок інженерів із КНР — літальний апарат WU-14. Він являє собою гіперзвуковий керований планер, що розміщується на балістичній ракеті.
МБР запускає літальний апарат до космосу, звідки машина різко пікірує вниз, розвиваючи гіперзвукову швидкість. Китайський апарат може монтуватися на різних МБР, що мають дальність від 2 до 12 тис. км. Встановлено, що в ході тестів апарат WU-14 зміг розвинути швидкість, що перевищує 12 тис. км/год, перетворившись таким чином на найшвидший гіперзвуковий літак за версією деяких аналітиків.
Разом з тим, багато дослідників вважають, що китайську розробку не цілком правомірно відносити до класу літаків. Так, поширена версія, за якою апарат слід класифікувати як боєголовку. Причому дуже ефективну. При польоті вниз із зазначеною швидкістю навіть найсучасніші системи ПРО не зможуть гарантувати перехоплення відповідної мети.
Можна відзначити, що розробками гіперзвукових апаратів, що задіяні у військових цілях, займаються також Росія та США. При цьому російська концепція, за якою передбачається створювати машини відповідного типу, значно відрізняється, як свідчать дані деяких ЗМІ, від технологічних принципів, реалізованих американцями і китайцями. Так, розробники з РФ концентрують зусилля у сфері створення літальних апаратів, оснащених прямоточним двигуном, здатних запускатися із землі. Росія планує співпрацю у цьому напрямку з Індією. Гіперзвукові апарати, створювані за російською концепцією, вважають деякі аналітики, характеризуються меншою вартістю і ширшою сферою застосування.
Водночас гіперзвуковий літак Росії, про який ми сказали вище (Ю-71), передбачає, як вважають деякі аналітики, саме розміщення на МБР. Якщо ця теза виявиться вірною, то можна буде говорити про те, що інженери з РФ працюють відразу по двох популярних концептуальних напрямках у будівництві гіперзвукових літальних апаратів.
Резюме
Отже, ймовірно, найшвидший гіперзвуковий літак у світі, якщо говорити про літальні апарати без їх класифікації, це все ж таки китайський апарат WU-14. Хоча треба розуміти, що реальні відомості про нього, у тому числі випробування, можуть бути засекречені. Це цілком відповідає принципам китайських розробників, які часто будь-що прагнуть зберегти свої військові технології в таємниці. Швидкість найшвидшого гіперзвукового літака – понад 12 тис. км/год. Його «наздоганяє» американська розробка X-43A — багато експертів вважають найшвидшим саме його. Теоретично гіперзвуковий літак X-43A, а також китайський WU-14 може наздогнати розробку від Orbical Science, розраховану на швидкість понад 12 тис. км/год.
Характеристики російського літака Ю-71 поки що не відомі широкому загалу. Цілком можливо, що вони будуть наближені до параметрів китайського літального апарату. Російські інженери також проводять розробки по гіперзвуковому літаку, здатному злітати не на базі МБР, а самостійно.
Поточні проекти дослідників із Росії, Китаю та США так чи інакше пов'язані з військовою сферою. Гіперзвукові літаки, безвідносно їх можливу класифікацію, розглядаються в першу чергу як носії озброєнь, швидше за все, ядерних. Однак у роботах дослідників з різних країн світу зустрічаються тези про те, що «гіперзвук», подібно до атомних технологій, цілком може бути мирним.
Справа за появою доступних та надійних рішень, що дозволяють організувати серійне виробництво машин відповідного типу. Використання подібних апаратів можливе найширшому спектрі галузей господарського розвитку. Найбільшу затребуваність гіперзвукові літальні апарати, ймовірно, знайдуть у космічній та дослідницькій індустрії.
У міру здешевлення технологій виробництва відповідних машин зацікавленість в інвестуванні в подібні проекти можуть виявляти транспортні бізнеси. Промислові корпорації, постачальники різних сервісів можуть почати розглядати гіперзвук як інструмент підвищення конкурентоспроможності бізнесу в частині організації міжнародних комунікацій.
На початку 60-х стало зрозуміло, що СРСР необхідний надзвуковий пасажирський літак, т.к. основний реактивний лайнер на той час - Ту-104 від Москви до Хабаровська летів із двома проміжними посадками для дозаправки. Турбогвинтовий Ту-114 виконував на цьому маршруті безпосадкові рейси, але в польоті був цілих 14 годин. А надзвуковий Ту-144 відстань 8500 кілометрів подолав би за 3,5 години! Радянському Союзу задля забезпечення зростаючих пасажиропотоків за умов протяжних трансконтинентальних маршрутів потрібен був новий сучасний надзвуковий пасажирський літак (УПС).
Проте детальний аналіз та опрацювання запропонованих проектів УПС на базі перших надзвукових бомбардувальників показали, що створення ефективного конкурентоспроможного УПС шляхом модифікації військового прототипу – завдання вкрай складне. Перші надзвукові бойові важкі літаки за своїми конструктивними рішеннями здебільшого відповідали вимогам порівняно короткочасного польоту на надзвуку. Для УПС потрібно забезпечити тривалий крейсерський політ на швидкостях щонайменше двох швидкостей звуку - число Маха рівне 2 (М=2). Специфіка завдання перевезення пасажирів додатково вимагала значного підвищення надійності роботи всіх елементів конструкції літака, за умови більш інтенсивної експлуатації з урахуванням збільшення тривалості польотів на надзвукових режимах. Аналізуючи всі можливі варіанти технічних рішень, авіаційні фахівці як у СРСР, і Заході, дійшли твердої думки, що економічно ефективний УПС необхідно проектувати як новий тип літального апарату.
Перед вітчизняною авіаційною наукою та промисловістю під час створення радянського УПС ставилася низка науково-технічних проблем, з якими наша ні дозвукова пасажирська, ні військова надзвукова авіація не стикалися. Насамперед, для забезпечення необхідних льотно-технічних характеристик УПС, це політ зі швидкістю М=2 на дальність до 6500 км зі 100-120 пасажирами, у поєднанні з прийнятними злітно-посадковими даними, потрібно значно покращити аеродинамічний якість літака при крейсерських швидкостях. Потрібно вирішити питання стійкості та керованості важкого літака при польотах у дозвуковій, трансзвуковій та надзвуковій областях, виробити практичні методи балансування літака на всіх цих режимах з урахуванням мінімізації аеродинамічних втрат. Тривалий політ на швидкості М=2 був пов'язаний з дослідженнями та забезпеченням міцності конструкції та агрегатів планера при підвищених температурах, близьких до 100-120 градусів С, потрібно було створити теплостійкі конструкційні матеріали, мастила, герметики, а також розробити типи конструкцій, здатних тривалий час працювати в умовах циклічного аеродинамічного нагріву.
Аеродинамічний вигляд Ту-144 визначався головним чином отриманням великої дальності польоту на крейсерському надзвуковому режимі за умови отримання необхідних характеристик стійкості та керованості, а також заданих характеристик зльоту та посадки. Аеродинамічна якість Ту-144 на подвійній швидкості звуку дорівнювала 8,1, на "Конкорді" - 7,7, а у більшості надзвукових "МіГів" середини 60-х років минулого століття АК не перевищувала коефіцієнта, що дорівнює 3,4. У конструкції планера першого УПС в основному використовувалися традиційні алюмінієві сплави, на 20% він був виготовлений з титану, який добре переносить нагрівання до 200 градусів С. Єдиний літак у світі, в якому також застосовувався титан, - SR-71, знаменитий «Чорний дрізд» », американський надзвуковий розвідник.
ТУ-144Д № 77115 на авіасалоні МАКС 2015 / Фото (с) Андрій Величко
Виходячи з умов отримання необхідної аеродинамічної якості та оптимальних режимів роботи планера, систем та агрегатів літака при дозвукових та надзвукових швидкостях, зупинилися на схемі низькоплану "безхвостка" зі складеним трикутним крилом оживальної форми. Крило утворювалося двома трикутними поверхнями з кутом стріловидності по передній кромці 78 і 55 - для задньої базової частини. Чотири ТРДДФ розташовувалися під крилом. Вертикальне оперення розташовувалося по поздовжній осі літака. У конструкції планера переважно використовувалися традиційні алюмінієві сплави. Крило утворювалося із симетричних профілів і мало складну крутку у двох напрямках: у поздовжньому та поперечному. Цим досягалося найкраще обтікання поверхні крила на надзвуковому режимі, крім того, подібна крутка сприяла покращенню поздовжнього балансування на цьому режимі.
Побудова першого дослідного літака Ту-144 ("044") почалася 1965 року, одночасно будувався другий екземпляр для статичних випробувань. Досвідчений "044" спочатку розраховувався на 98 пасажирів, пізніше цю цифру було збільшено до 120. Відповідно, розрахункова злітна маса збільшилася з 130 до 150 тонн. Досвідчена машина будувалась у Москві в цехах ММЗ "Досвід", частина агрегатів виготовлялася на його філіях. У 1967 році було закінчено складання основних елементів літака. Наприкінці 1967 року досвідчений "044" перевезли на Жуковську льотно-випробувальну та довідкову базу, де протягом усього 1968 року здійснювалися доводочні роботи та доукомплектування машини системами, що відсутні, і агрегатами.
Одночасно на аеродромі ЛІІ розпочалися польоти літака-аналогу МіГ-21І (А-144, "21-11"), створеного на базі винищувача МіГ-21С. Аналог створювався в ОКБ А. І. Мікояна і мав крило геометрично та аеродинамічно подібне до крила досвідченого "044". Усього було побудовано дві машини "21-11", на них літали багато льотчиків-випробувачів, у тому числі й ті, які мали випробовувати Ту-144. Літак-аналог успішно досягав швидкості 2500 км/год, матеріали цих польотів стали основою для остаточного доведення крила Ту-144, а також дозволили льотчикам-випробувачам підготуватися до особливостей поведінки літака з таким крилом.
31 грудня 1968 року - перший політ Ту-144 Наприкінці 1968 року досвідчений "044" (бортовий №68001) був готовий до першого польоту. На машину призначили екіпаж у складі: командира корабля - заслуженого льотчика-випробувача Е. В. Єляна (що отримав потім за Ту-144 Героя Радянського Союзу); другого пілота – заслуженого льотчика випробувача Героя Радянського Союзу М.В.Козлова; провідного інженера-випробувача В. Н. Бендерова та бортінженера Ю. Т. Селіверстова. Враховуючи новизну літака, ОКБ пішло на неординарне рішення: вперше на дослідну пасажирську машину вирішили встановити крісла екіпажу, що катапультуються.
Протягом місяця проводились перегони двигунів, пробіжки, наземні перевірки систем. З початку третьої декади грудня 1968 року "044" перебував у передстартовій готовності, машина та екіпаж були повністю готові до першого вильоту, протягом усіх цих десяти днів над аеродромом ЛІІ не було погоди, і досвідчений Ту-144 залишався на землі. Нарешті, в останній день 1968 року, що минає, через 25 секунд після моменту старту "044" вперше відірвався від злітної смуги аеродрому ЛІІ і швидко набрав висоту. Перший політ тривав 37 хвилин, у польоті машину супроводжував літак-аналог "21-11". Ту-144 встиг злетіти на два місяці раніше за свого англо-французького «колеги» - лайнера «Конкорд», який виконав перший політ 2 березня 1969 року.
За відгуками екіпажу, машина показала себе слухняною та "летючою". На першому вильоті були присутні А. Н. Туполєв, А. А. Туполєв, багато керівників підрозділів ОКБ. Перший політ Ту-144 став подією світового значення та важливим моментом в історії вітчизняної та світової авіації. Вперше у повітря піднявся надзвуковий пасажирський літак.
3 червня 1973 року перша серійна машина під час демонстраційного польоту в Ле-Буржі зазнала катастрофи. Загинули командир льотчик-випробувач М. В. Козлов, другий пілот В. М. Молчанов, заступник головного конструктор В. Н. Бендеров, бортінженер А. І. Дралін, штурман Г. Н. Баженов, інженер Б. А. Первухін. Для розслідування катастрофи було створено комісію, у якій брали участь фахівці СРСР та Франції. За результатами розслідування французи зазначали, що відмови в технічній частині літака не було, причиною катастрофи стала наявність у кабіні не пристебнутих членів екіпажу, раптова поява літака "Міраж" у полі зору екіпажу Ту-144, наявність кінокамери в руках одного з членів екіпажу, яка при падінні могла заклинити штурвал керування. Найбільш ємно і точно про катастрофу Ту-144 в Ле-Бурже в 90-і роки висловився Е. В. Єлян: "Ця катастрофа - гіркий приклад того, як збіг дрібних на перший погляд, незначних недбалостей, в даному випадку і з боку французьких служб управління польотами, що призвело до трагічних наслідків".
Тим не менш, Ту-144 став здійснювати регулярні рейси. Перший робочий рейс було виконано 26 грудня 1975 року за маршрутом Москва-Алма-Ата, де літак перевіз пошту і посилки, і з листопада 1977 року у тому напрямі почалися і пасажирські перевезення.
Рейси виконували лише два літаки - № 77108 та № 77109. Льотчики Аерофлоту літали лише як другі пілоти, командирами ж екіпажу завжди були льотчики-випробувачі ОКБ Туполєва. Білет коштував чималі на ті часи гроші - 82 рублі, а на звичайний рейс Іл-18 або Ту-114 за тим же маршрутом - 48 рублів.
З економічної точки зору вже через деякий час стало зрозуміло, що експлуатація Ту-144 була збитковою - надзвукові літаки літали напівпорожніми, і через 7 місяців Ту-144 зняли з регулярних рейсів. Схожі проблеми відчував і «Конкорд»: з Європи в Америку літали лише 14 літаків, і навіть дорогі квитки не могли компенсувати авіакомпаніям величезні витрати на пальне. На відміну від Ту-144, польоти "Конкордів" дотувалися урядами Франції та Великобританії майже на початок 90-х. Вартість квитка на трасі Лондон-Нью-Йорк у 1986 році становила 2745 USD. Дозволити такі дорогі польоти могли лише дуже заможні люди, котрим формула "час-гроші" - є основне кредо існування. На Заході такі люди були і для них польоти на "Конкордах" - природна економія часу та грошей, тому підтвердження - їхній загальний наліт на міжконтинентальних трасах за 1989 рік у 325 000 льотних годин. Тому можна вважати, що програма "Конкорд" для англійців і французів була достатньо комерційною, а дотації виділялися для підтримки престижу по відношенню до американців.
23 травня 1978 року сталася друга аварія Ту-144. Покращений досвідчений варіант літака Ту-144Д (№ 77111) після загоряння палива в зоні мотогондоли 3-ї силової установки через руйнування паливопроводу, задимлення в кабіні та відключення екіпажем двох двигунів, здійснив вимушену посадку на полі біля села Іллінський Погост, неподалік Єгор'євська. Командир екіпажу В. Д. Попов, другий пілот Е. В. Єлян та штурман В. В. Вязігін змогли залишити літак через кватирку кабіни. Інженери, що знаходилися в салоні, В. М. Кулеш, В. А. Ісаєв, В. Н. Столповський залишили літак через передні вхідні двері. Бортінженери О. А. Ніколаєв і В. Л. Венедиктов виявилися затиснутими на робочому місці конструкціями, що деформувалися при посадці, і загинули. Відхилений носовий обтічник торкнувся ґрунту першим, він спрацював, як ніж бульдозера, входячи землю, перекинувся під днище і увійшов у фюзеляж. 1 червня 1978 року Аерофлот назавжди припинив надзвукові пасажирські рейси.
Згодом Ту-144Д використовувався лише для вантажних перевезень між Москвою та Хабаровськом. Загалом, Ту-144 здійснив 102 рейси під прапором Аерофлоту, з них 55 - пасажирських у яких було перевезено 3194 пасажири.
Фото: Ту-144 борт СРСР-77115/(с) Баскаков В.Д. Пізніше Ту-144 здійснювали лише випробувальні польоти та кілька польотів з метою встановлення світових рекордів. З 1995 по 1999 роки один значно модифікований Ту-144Д (№77114) під назвою Ту-144ЛЛ використовувався американським космічним агентством НАСА для досліджень у галузі високошвидкісних комерційних польотів з метою розробити план створення нового, сучасного надзвукового пасажирського літака. Через відсутність придатних до експлуатації двигунів НК-144 або РД-36-51 на Ту-144ЛЛ були встановлені НК-32, аналогічні використовуваним на Ту-160, різноманітні датчики та контрольно-записувальна апаратура.
Усього було побудовано 16 літаків Ту-144, які здійснили загалом 2 556 вильотів і налітали 4 110 годин (серед них найбільше, 432 години, налітав борт 77 144). Будівництво ще чотирьох літаків так і не було закінчено.
Ту-144 борт СРСР-77114 на стоянці у ЛІІ ім. Громова, аеродром у Жуковському / Фото (с) Андрій Величко, МАКС 2003 літаків, що залишилися в льотному стані, в даний час не існує. Практично повністю укомплектовані деталями та можуть бути відновлені до льотного стану лише борти Ту-144ЛЛ № 77114 та ТУ-144Д № 77115. Борт № 77114, який використовувався для тестів НАСА, зберігається на аеродромі у Жуковському. ТУ-144Д № 77115 також зберігається на аеродромі у Жуковському. Раз на два роки ці машини демонструють на статичній стоянці під час міжнародних авіакосмічних салонів МАКС.
| Ту-144 різних модифікацій | Concorde | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Ту-144 («044») | Ту-144С | Ту-144Д | Ту-144ЛЛ | ||
| Технічні характеристики | |||||
| Екіпаж, Чол. | 4 | 3 | |||
| Довжина, м | 59,40 | 65,70 | 61,66 | ||
| Висота, м | 12,25 | 12,50 | 12,2 | ||
| Розмах крила, м | 27,65 | 28,00 | 28,80 | 25,60 | |
| Площа крила, м² | 438 | 503 | 507 | 358,6 | |
| Максимальна злітна маса, кг | 180 000 | 195 000 | 207 000 | 203 000 | 185 000 |
| Маса корисного навантаження, кг | 12 000 | 15 000 | 13 380 | ||
| Маса палива, кг | 70 000 | 98 000 | 95 000 | 95 680 | |
| Двигуни | |||||
| Кількість | 4 | ||||
| НК-144 | НК-144A | РД-36-51А | НК-32-1 | Olympus 593 | |
| Тяга, максимальна, кН | 171,6 | 178,0 | 196,1 | 245,0 | 170,0 |
| Тяга на надзвуку, кН | 127,5 | 147,0 | 137,5 | ||
| Літні характеристики | |||||
| максимальна швидкість, км/год | 2 443 | 2 500 | 2 285 | 2 500 | 2 330 |
| Крейсерська швидкість (на надзвуку), км/год | 2 300 | 2 200 | 2 120 | 2 300 | 2 150 |
| Посадкова швидкість, км/год | 270 | 295 | |||
| Практична дальність (з повним завантаженням), км | 2 920 | 3 080 | 5 330 | 4 000 | 6 470 |
| Практична стеля, м | 20 000 | 18 300 | |||
| Довжина розбігу, м | 2 930 | ||||
| Довжина пробігу, м | 2 570 | ||||
Цікаво порівняти долю Ту-144 та англо-французького "Конкорду" - машин близьких за призначенням, конструктивним виконанням та часом створення. Насамперед слід зазначити, що "Конкорд" проектувався переважно для надзвукових польотів над безлюдними просторами Атлантичного океану. За умовами звукового удару, це вибір менших висот крейсерського надзвукового польоту і, як наслідок, менша площа крила, менша злітна маса, менша потрібна крейсерська тяга силової установки та питомі витрати пального.
Ту-144 потрібно було в основному літати над сушею, тому були потрібні великі висоти польоту і відповідні параметри літака, необхідна тяга силової установки. Сюди слід додати менш досконалі двигуни. За своїми питомими параметрами двигуни Ту-144 наблизилися до "Олімпу" лише в останніх варіантах, плюс найгірші питомі параметри вітчизняного обладнання та літакових агрегатів порівняно із західними. Всі ці негативні вихідні моменти значною мірою вдалося компенсувати високою досконалістю аеродинаміки Ту-144 - за значенням отриманої аеродинамічної якості при польотах на надзвуковому крейсерському режимі Ту-144 перевершував "Конкорд". Це давалося ускладненням конструкції літака та зниженням рівня технологічності у виробництві.
У СРСР багатих ділових людей був, тому був і природного ринку послуг, який мав задовольняти Ту-144. Літак свідомо мав стати значною мірою дотаційним та збитковим в експлуатації, через що програму створення Ту-144 слід віднести до поняття престижу країни. Реальних економічних передумов використання УПС над ринком авіаційних послуг СРСР 60-70 років ХХ століття не існувало. В результаті - з одного боку героїчні зусилля ОКБ А. Н. Туполєва та інших підприємств та організацій МАП з розвитку Ту-144, а з іншого - початковий емоційний підйом і підтримка з боку керівництва країни, що поступово перейшла в байдужість та значною мірою гальмування з боку керівництва Аерофлоту, якому малоприбутковий головний біль із освоєнням найскладнішого комплексу Ту-144 була, за великим рахунком, просто не потрібна. Тому на початку 80-х років, коли в СРСР почали чітко проступати риси майбутньої економічної та політичної кризи, однією з перших постраждала програма Ту-144.
"Увімкніть надзвук!"
Надзвукові пасажирські літаки – що ми знаємо про них? Принаймні те, що вони були створені відносно давно. Але, з різних причин, експлуатувалися не так довго, і не так часто, як могли б. Та й на сьогоднішній день вони існують лише як проектні моделі.
Чому так? У чому особливість та «таємниця» надзвуку? Хто створював цю технологію? А також - яким буде майбутнє надзвукових літаків у світі, і звичайно ж - у Росії? Намагаємося відповісти на всі ці питання.
«Прощальний політ»
Отже, з тих пір, як три останні надзвукові пасажирські літаки, що функціонували, здійснили свої останні польоти, після яких були списані, минуло вже п'ятнадцять років. Це було в далекому 2003 році. Тоді, 24 жовтня, вони, всі разом «попрощалися з небом». Востаннє пролетіли на малій висоті, над столицею Великої Британії.
Потім приземлилися у лондонському аеропорту Хітроу. Це були літаки типу Конкорд, що належать авіаційній компанії British Airways. І таким «прощальним польотом» вони завершили дуже недовгу історію пасажирських перевезень, на швидкості, що перевищує звук…
Так можна було думати ще кілька років тому. Але зараз уже можна з упевненістю сказати. Це – фінал лише першого етапу цієї історії. І мабуть - всі її світлі сторінки ще попереду.
Сьогодні – підготовка, завтра – політ
Сьогодні багато компаній та авіаконструкторів думають про перспективи надзвукової пасажирської авіації. Одні будують плани щодо її відродження. Інші вже готуються до цього.
Адже якщо вона могла існувати і ефективно функціонувати ще кілька десятиліть тому, то сьогодні - з технологіями, що серйозно зробили крок вперед, не тільки відродити її, але і вирішити ряд проблем, який змусив відмовитися провідні авіакомпанії від такої - цілком можливо.
Та й перспективи надто привабливі. Надто вже цікавою здається можливість польоту, припустимо, з Лондона до Токіо – за п'ять годин. Перетнути відстань від Сіднея, до Лос-Анджелеса за шість годин? І потрапити з Парижа до Нью-Йорка за три з половиною? З пасажирською авіацією, яка здатна літати з більшою швидкістю, ніж розноситься звук – це дуже легко.
Але, звичайно, перед тріумфальним «поверненням» такий у повітряний простір, — вченим, інженерам, конструкторам, і багатьом іншим — ще чимало потрудиться. Потрібно не просто відновити те, що колись було, запропонувавши нову модель. Не.
Мета - вирішення безлічі проблем, які пов'язані з пасажирською надзвуковою авіацією. Створення авіамашин, які не лише демонструватимуть можливості, та могутність країн, що побудували їх. Але виявляться і реально ефективними. Настільки, щоб зайняти гідну їхню нішу в авіації.
Історія «надзвуку». Частина 1. Що було на початку.
З чого все починалося? Насправді – із простої пасажирської авіації. А такий уже понад століття «від народження». Оформлення її почалося 1910-х, у Європі. Коли фахівці з найрозвиненіших країн світу створювали перші авіамашини, основним призначенням яких, було перевезення пасажирів різні відстані. Тобто – політ, з безліччю людей на борту.
Першим у тому числі вважається французький Bleriot XXIV Limousine. Він належав авіабудівній компанії Bleriot Aeronautique. Проте використовувався, в основному, для гри тих, хто сплатив за розважальні «прогулянки»-польоти, на ньому. Через два роки після його створення аналог з'являється і в Росії.
То був С-21 "Гранд". Його сконструювали на базі створеного Ігорем Сікорським "Російського витязя" - важкого бомбардувальника. А будівництвом цієї пасажирської авіамашини займалися працівники Балтійського вагонного заводу.
А після того прогрес було вже не зупинити. Авіація розвивалася швидко. І пасажирська зокрема. Спочатку були перельоти між конкретними містами. Потім літаки змогли долати відстань між державами. Нарешті - авіамашини стали перетинати океани і здійснювати перельоти від одного материка до іншого.
Технології, що розвивалися, і все більша кількість новацій, дозволяли авіації подорожувати дуже швидко. Набагато швидше – ніж поїзди чи кораблі. І для неї практично не було перешкод. Не треба було пересідати з одного транспорту на інший, не тільки, скажімо, подорожуючи на якийсь особливо далекий «край світу».
Навіть, коли перетнути необхідно сушу і водні простори відразу. Літаки не зупиняло ніщо. І це природно, адже вони летять над усім – континентами, океанами, країнами…
Але час витікав швидко, світ змінювався. Звісно, розвивалася й авіаційна галузь. Літаки за наступні кілька десятиліть, аж до 1950-х, змінилися настільки, якщо порівнювати з тими, які літали ще на початку 1920-30-х, що стали вже чимось зовсім іншим, особливим.
І ось, у середині ХХ століття, розвиток реактивного двигуна пішло дуже швидкими, навіть у порівнянні з попередніми двадцятьма-тридцятьма роками, темпами.
Невеликий інформаційний відступ. Або – трохи фізики
Передові розробки дозволили літакам «розігнатися» до швидкості, більшої, ніж та, з якою поширюється звук. Звичайно, насамперед, це було застосовано у військовій авіації. Адже йдеться все-таки про двадцяте століття. Який, як не прикро це усвідомлювати, був століттям конфліктів, двох світових воєн, «холодної» боротьби СРСР та США…
І чи не кожна нова технологія, створена провідними державами світу, насамперед розглядалася з погляду того, як її можна використовувати в обороні чи нападі.
Отже, літаки тепер могли літати із небаченою раніше швидкістю. Швидше за звук. А в чому її специфіка?
Насамперед - очевидно, що це швидкість, яка перевищує ту, з якою розноситься звук. Але, згадуючи основні закони фізики, можна сказати, що в різних умовах вона може відрізнятися. Та й «перевищує» – поняття дуже розтяжне.
І тому є спеціальний стандарт. Надзвуковою швидкістю називають ту, яка перевищує звукову до п'яти разів, з урахуванням того, що в залежності від температури та інших факторів навколишнього середовища, вона може змінюватися.
Наприклад – якщо ми візьмемо нормальний атмосферний тиск, на рівні моря, то в такому разі швидкість звуку дорівнюватиме вражаючій цифрі – 1191 км/год. Тобто за секунду долається 331 метр.
Але, що особливо важливо при проектуванні надзвукових авіамашин, у міру набору висоти знижується температура. Отже – і швидкість, з якою поширюється звук, і дуже значно.
Так скажімо, якщо піднятися на висоту 20 тисяч метрів, то тут вона становитиме вже 295 метрів за секунду. Але є ще один важливий момент.
На 25 тисячах метрів над рівнем моря температура починає підвищуватися, оскільки це вже не нижній шар атмосфери. І так відбувається далі. Точніше – вище. Скажімо, на висоті 50 000 метрів буде ще спекотніше. Отже швидкість звуку там – збільшується ще більше.
Цікаво – на скільки? Піднявшись на 30 кілометрів над рівнем моря, потрапляєш у «зону», де звук поширюється зі швидкістю 318 метрів за секунду. А на 50 000 метрів відповідно – 330 м/с.
Про число Маха
До речі, цікаво, що для спрощення розуміння особливостей перельоту та роботи в таких умовах в авіації використовують число Маха. Загальний опис такого, може бути зведений до наступних висновків. Воно виражає собою швидкість звуку, яка має бути в даних умовах, на конкретній висоті, при даній температурі та щільності повітря.
Наприклад, швидкість польоту, що дорівнює двом числам Маха, на висоті десять кілометрів над землею, у звичайних умовах, дорівнюватиме 2 157 км/год. А на рівні моря – 2383 км/год.
Історія «надзвуку». Частина 2. Подолання бар'єрів
До речі, вперше досягла швидкість польоту, більш ніж в 1 Мах, льотчик із США – Чак Йегер. Це сталося 1947 року. Тоді він «розігнав» свій літак, що летить на висоті 12.2 тисяч метрів над землею, до швидкості 1066 км/год. Так пройшов перший надзвуковий політ на землі.
Вже в 1950-х починаються роботи з проектування та підготовки до серійного виробництва пасажирських літаків, здатних летіти зі швидкістю – швидше за звук. Їх ведуть вчені та авіаконструктори найбільш могутніх країн світу. І у них виходить досягти успіху.
Той самий "Конкорд", модель - від якої остаточно відмовляться в 2003, був створений в 1969. Це спільна - британсько-французька технологія. Символічно обрана назва – Concorde, з французької, перекладається як «згода».
Це був один із двох існуючих типів надзвукових пасажирських літаків. Ну а створення другого (а точніше – хронологічно – першого) – нагорода авіаконструкторів СРСР. Радянський аналог "Конкорду" називається Ту-144. Він був спроектований у 1960-і і перший політ здійснив 31 грудня 1968 року. За рік до британсько-французької моделі.
Інших типів надзвукових пасажирських літаків, аж до сьогодні, реалізовано не було. І «Конкорд» і Ту-144 літали завдяки турбореактивним двигунам, які були спеціально перевлаштовані для того, щоб тривалий час працювати в режимі надзвукової швидкості.
Радянський аналог «Конкорду» експлуатували значно менший термін. Вже 1977 року від нього відмовилися. Літак літав у середньому, зі швидкістю 2 300 кілометрів на годину і за раз міг перевезти до 140 пасажирів. Але при цьому ціна квитка на такий «надзвуковий» рейс була в два-два з половиною, а то й тричі більша, ніж на звичайний.
Звичайно, у радянських громадян такі не мали великого попиту. Та й обслуговувати Ту-144 було не просто та дорого. Тому в СРСР від них так швидко відмовилися.
«Конкорди» прослужили довше, хоча квитки на рейси, якими вони літали, також коштували дорого. І попит теж був невеликий. Але все ж таки, незважаючи на це, їх продовжували експлуатувати, як у Великій Британії, так і у Франції.
Якщо виконати перерахунок вартості квитка на «Конкорд», у 1970-х, за сьогоднішнім курсом, це буде близько двох десятків тисяч доларів. За квиток на один кінець. Можна зрозуміти, чому попит на них був дещо меншим, ніж на перельоти, за допомогою літаків, що не досягають надзвукових швидкостей.
«Конкорд» міг за один раз прийняти на борт від 92 до 120 пасажирів. Літав зі швидкістю понад 2 тисячі км/год і долав відстань від Парижа до Нью-Йорка за три з половиною години.
Так минуло кілька десятиліть. До 2003 року.
Однією з причин відмови від експлуатації цієї моделі стала авіакатастрофа, що сталася у 2000 році. Тоді, на борту «Конкорду», що розбився, знаходилося 113 людей. Усі вони загинули.
Пізніше розпочалася міжнародна криза в галузі пасажирських авіаційних перевезень. Його причина – теракти, що сталися 11 вересня 2001 року, на території Сполучених штатів.
До того ж, закінчується термін гарантійного обслуговування «Конкордів» авіакомпанією Airbus. Все це разом зробило подальшу експлуатацію надзвукових пасажирських літаків дуже невигідною. І в 2003 році були почергово списані всі Конкорди, як у Франції, так і у Великобританії.
Надії
Після цього ще залишалися сподівання на швидке «повернення» надзвукових пасажирських літаків. Авіаконструктори міркували про створення спеціальних двигунів, які дозволять економити паливо, не дивлячись на швидкість польоту. Говорили про підвищення якості та оптимізацію основних систем авіоніки на таких авіамашинах.
Але, у 2006 та 2008 роках вийшли нові постанови Міжнародної організації цивільної авіації. Вони визначалися останні (дійсні вони, до речі, і зараз) стандарти допустимого авіаційного шуму при польоті.
А надзвукові літаки, як відомо, не мали права літати над населеними пунктами саме тому. Адже робили сильні шумові хлопки (також з причин фізичних особливостей польоту), коли рухалися на максимальних швидкостях.
Це спричинило те, що «планування» «відродження» надзвукової пасажирської авіації дещо загальмувалося. Проте, насправді, після запровадження цієї вимоги авіаконструктори стали думати, як вирішити таку проблему. Адже вона теж мала місце і раніше, просто «заборона» сконцентрувала увагу саме на ній – «проблемі шуму».
А що сьогодні?
Але з моменту останньої «заборони» минуло вже десять років. І планування плавно перейшло у проектування. На сьогоднішній день створенням пасажирських надзвукових літаків займаються кілька компаній і державних організацій.
Які саме? Російські: Центральний аерогідродинамічний інститут (той самий, який названий на честь Жуковського), компанії «Туполєв» та «Сухий». У російських авіаконструкторів є неоціненно важлива перевага.
Досвід радянських проектувальників та творців Ту-144. Втім, про вітчизняні напрацювання у цій сфері краще поговорити окремо та докладніше, що ми й пропонуємо зробити далі.
Але не лише росіяни створюють надзвуковий пасажирський літак нового покоління. Це також і європейський концерн – Airbus та французька компанія Dassault. Серед фірм Сполучених Штатів Америки, що працюють у цьому напрямі, — Boeing і, звісно, Lockheed Martin. У Японії основна організація, що проектує такий літак – це агентство аерокосмічних досліджень.
І цей перелік – зовсім не повний. При цьому важливо уточнити, що переважна частина професійних авіаконструкторів, що працюють у цій сфері, розділилася на дві групи. Незалежно від країни походження.
Одні вважають, що створити «тихий» надзвуковий пасажирський літак на сьогоднішньому рівні технологічного розвитку людства неможливо жодним чином.
А тому – єдиний вихід – це проектування «просто швидкого» авіалайнера. Він, у свою чергу, переходитиме на надзвукову швидкість у тих місцях, де це дозволено. А пролітаючи, наприклад над населеними пунктами, повертатися до дозвукової.
Такі «стрибки», на думку цієї групи вчених та конструкторів, дозволять скоротити час польоту до мінімально можливого і не порушити вимог щодо шумових ефектів.
Інші ж навпаки – сповнені рішучості. Вони вважають, що боротися із причиною шуму можна вже зараз. І доклали чимало зусиль, щоб довести - надзвуковий авіалайнер, що літає тихо - цілком можливо побудувати в найближчі роки.
І ще трохи ненудної фізики
Отже, при польоті на швидкості більш ніж 1,2 Маха, планер літального апарату утворює ударні хвилі. Найбільш сильні вони у хвостовій та носовій зоні, а також деяких інших частинах літака, як наприклад – на кромках повітрозабірників.
Що таке ударна хвиля? Це зона, де щільність, тиск і температура повітря зазнають різких стрибків. Виникають вони при переміщеннях на високих швидкостях, швидше за звуковий.
Людям, які стоять при цьому на землі, не дивлячись на відстань, здається, що відбувається якийсь вибух. Звичайно, йдеться про тих, хто перебуває у відносній близькості – під тим місцем, де летить літак. Саме тому і було заборонено польоти надзвукової авіації над містами.
З такими ударними хвилями, як раз, і борються представники «другого табору» вчених та конструкторів, які вірять у можливість нівеляції цього шуму.
Якщо вдаватися до подробиць, то причина такого буквально «зіткнення» з повітрям на дуже великій швидкості. На фронті хвилі різко та сильно підвищено тиск. У той же час, відразу після нього спостерігається падіння такого, а потім перехід до нормального показника тиску (такому, як було до «зіткнення»).
Проте, вже проведено класифікацію типів хвиль та знайдено потенційно оптимальні рішення. Залишилося тільки закінчити роботи в цьому напрямку і внести необхідні корективи в проекти літаків, або створювати такі з нуля, з урахуванням цих поправок.
Зокрема, фахівці NASA дійшли усвідомлення необхідності конструкційних змін з метою реформації особливостей польоту в цілому.
А саме – зміни специфіки ударних хвиль, наскільки це можливо за нинішнього технологічного рівня. Що досягається шляхом реструктуризації хвилі, рахунок конкретних змін конструкції. У результаті – стандартна хвиля сприймається як N-тип, а та, що виникає під час польоту, з урахуванням запропонованих спеціалістами нововведень, як S-тип.
І при останній, істотно знижується «вибуховий» ефект зміни тиску, і люди, що знаходяться внизу, наприклад, у місті, якщо літак пролітає над ним, навіть тоді, коли чують такий ефект, то тільки як «віддалена хлопка дверима машини».
Форма – теж важливо
Крім того, наприклад, японські авіаційні конструктори, нещодавно, в середині 2015, створили безпілотний планер моделі D-SEND 2. Його форма спроектована особливим чином, дозволяючи суттєво зменшити інтенсивність та кількість ударних хвиль, що виникають, коли апарат летить на надзвуковій швидкості.
Ефективність запропонованих таким чином японськими вченими інновацій була доведена при випробуваннях D-SEND 2. Такі провели у Швеції, в липні 2015. Досить цікавим був хід заходу.
Планер, який не був оснащений двигунами, підняли на висоту 30,5 кілометрів. За допомогою повітряної кулі. Потім його скинули донизу. За час падіння він «розігнався» до швидкості 1,39 Маха. Довжина самого D-SEND 2 – 7,9 метра.
Після проведених випробувань, японські авіаконструктори змогли з упевненістю заявити - інтенсивність ударних хвиль, при польоті їх дітища на швидкості, що перевищує швидкість поширення звуку, - вдвічі менша, ніж у Конкорду.
Які ж особливості D-SEND 2? Насамперед – його носова частина не осесиметрична. Кіль зміщений до неї, і при цьому горизонтальне хвостове оперення встановлено як цільноповоротне. Воно також розташоване під негативним кутом поздовжньої осі. І при цьому закінчення оперення розташовуються нижче, ніж точка кріплення.
Крило, плавно пов'язане з фюзеляжем, виконане з нормальною стріловидністю, але ступінчасте.
За приблизно такою ж схемою зараз станом на листопад 2018 проектують пасажирський надзвуковий AS2. Працюють над ним майстри з Lockheed Martin. Замовником є NASA.
Також проект російського СДС/УПС зараз перебуває на стадії вдосконалення форми. Планується, що вона буде створюватися з упором зменшення інтенсивності ударних хвиль.
Сертифікація та… ще одна сертифікація
Важливо розуміти, що деякі проекти пасажирських надзвукових літаків реалізовуватимуться вже на початку 2020-х. При цьому правила, встановлені Міжнародною організацією цивільної авіації, у 2006 та 2008, ще діятимуть.
А значить, якщо до того часу не станеться серйозного технологічного прориву, в області «тихого надзвуку», то можливо створення саме літаків, які будуть переходити на швидкість, вище одного Маха, тільки в зонах, де це дозволено.
І після цього, коли необхідні технології все ж таки з'являться, за такого сценарію, доведеться проводити безліч нових випробувань. З метою того, щоб літаки могли отримати дозвіл на польоти над населеними пунктами. Але це лише міркування про майбутнє, сьогодні щось точно сказати щодо цього дуже важко.
Питання ціни
Ще одна проблема, згадана раніше-дорожнеча. Звичайно, на сьогоднішній день вже створено безліч двигунів, набагато економічніших, ніж ті, які експлуатували ще двадцять, або тридцять років тому.
Навіть зараз проектуються і ті, які можуть забезпечити літаку рух на надзвуковій швидкості, але при цьому не «з'їдають» стільки пального, скільки Ту-144, або «Конкорд».
Яким чином? Насамперед – це застосування керамічних композиційних матеріалів, що забезпечують зниження температур, а це особливо важливо в гарячих зонах силових установок.
Крім того – введення ще одного, третього, повітряного контуру – крім зовнішнього та внутрішнього. Нівеляція жорсткого зчеплення турбіни з вентилятором, усередині літакового двигуна тощо.
Проте, навіть завдяки всім цим нововведенням, не можна сказати, що надзвуковий політ, у сьогоднішніх реаліях – економічний. Тому для того, щоб він став доступним і привабливим для широких мас населення, вкрай важливі роботи з удосконалення двигунів.
Можливо, актуальним рішенням стане повна переробка конструкції, вважають експерти.
До речі – знизити вартість рахунок збільшення кількості пасажирів на один рейс, також не вдасться. Оскільки ті авіамашини, що проектують на сьогоднішній день (маються на увазі, звичайно, надзвукові літаки), розраховані на перевезення невеликої кількості людей – від восьми до сорока п'яти.
Новий двигун – варіант вирішення проблеми
З останніх новинок, у цій сфері, слід відзначити інноваційну реактивну, турбовентиляторну силову установку, створену нинішнього, 2018 року, компанією GE Aviation. У жовтні вона була представлена під назвою Affinity.
Цей мотор планують встановити на згадану модель пасажирського AS2. Якихось суттєвих технологічних «новинок» у даному типі силових установок не передбачено. Але при цьому, в ньому поєднані особливості реактивних двигунів з великим та малим ступенем двоконтурності. Що робить модель дуже цікавою для установки на надзвуковому літаку.
До того ж, творці двигуна стверджують, що при випробуваннях він доведе свою ергономічність. Витрата палива силовою установкою приблизно дорівнює тому, який можна фіксувати у стандартних двигунів авіалайнерів, що нині в експлуатації.
Тобто, це заявка на те, що силова установка надзвукового літака споживатиме приблизно стільки ж палива, скільки і у звичайного авіалайнера, не здатного розігнатися до швидкості вище одного Маху.
Як це вийде – поки що пояснити важко. Оскільки особливості конструкції двигуна його творці зараз не розкривають.
Якими вони можуть бути російські надзвукові авіалайнери?
Звичайно, сьогодні існує безліч конкретних проектів надзвукових пасажирських літаків. Однак далеко не всі близькі до реалізації. Подивимося на найперспективніші.
Отже - особливої уваги заслуговують російські авіабудівники, які успадкували досвід радянських майстрів. Як згадувалося раніше, сьогодні у стінах ЦАГІ імені Жуковського, за словами його співробітників, вже майже закінчено створення концепції надзвукового пасажирського літака нового покоління.
В офіційному описі моделі, наданому прес-службою інституту, згадується, що це легка, адміністративна авіамашина, з низьким рівнем звукового удару. Проектуванням займаються спеціалісти, співробітники цієї установи.
Також, у повідомленні прес-служби ЦАГІ згадано, що завдяки особливому компонування корпусу літака та спеціальному соплу, на якому встановлена система шумоглушення, ця модель демонструватиме останні досягнення технологічного розвитку російського авіабудування.
До речі, важливо згадати, що серед найбільш перспективних проектів ЦАГІ, крім описаного, – нова конфігурація пасажирських авіалайнерів, що називається «літаюче крило». Вона реалізує кілька особливо актуальних покращень. А саме – дає можливість покращити аеродинаміку, знизити споживання палива тощо. Але для не надзвукових авіамашин.
Окрім іншого, цей інститут вже неодноразово представляв готові проекти, які привертали увагу авіалюбителів з усього світу. Припустимо, - один з останніх, - модель надзвукового бізнес-джета, здатного подолати до 7 000 кілометрів без дозаправки, і розвивати швидкість 1,8 тисячі км/год. Така була представлена на виставці "Гідроавіасалон-2018".
«…проектування йде по всьому світу!»
Крім названих російських, також найбільш перспективні такі моделі. Американський AS2 (здатний розвинути швидкість до 1,5 Маха). Іспанський S-512 (межа швидкості - 1,6 Маха). І також, що знаходиться на стадії проектування в США, Boom, від компанії Boom Technologies (ну а він зможе літати з максимальною швидкістю 2,2 Маха).
Є ще X-59, який створюється на замовлення NASA, фірмою Lockheed Martin. Але він буде літаючою науковою лабораторією, а не пасажирським літаком. Та й запускати його в серійне виробництво поки що ніхто не планував.
Цікавими є плани компанії Boom Technologies. Співробітники цієї фірми заявляють, що намагатимуться досягти максимального здешевлення вартості польоту на надзвукових авіалайнерах, що створюються підприємством. Наприклад, ціну за переліт з Лондона до Нью-Йорку вони можуть приблизно назвати. Це близько 5000 доларів.
Для порівняння, стільки коштує квиток на рейс з англійської столиці в Новий Йорк, на звичайному, або дозвуковому літаку, в бізнес-класі. Тобто, ціна польоту на авіалайнері, здатному літати зі швидкістю більше 1.2 Маха, приблизно дорівнює вартості дорогого квитка на літак, який не міг би здійснити такий же швидкий переліт.
Однак у Boom Technologies зробили ставку на те, що створити «тихий» надзвуковий пасажирський лайнер у найближчій перспективі не вдасться. Тому їх Boom буде літати на максимальній швидкості, яку здатний розвинути, тільки над водними просторами. А перебуваючи над сушею, переходити на меншу.
При тому, що довжина Boom складе 52 метри, він зможе перевезти до 45 пасажирів. Згідно з планами компанії, що проектує літак, перший політ цієї новинки має відбутися у 2025 році.
Що на сьогоднішній день відомо про ще один перспективний проект – AS2? Він зможе перевезти значно менше людей – лише від восьми до дванадцяти людей за рейс. При цьому довжина лайнера дорівнюватиме 51,8 метра.
Над водою він, як планується, матиме можливість літати зі швидкістю 1,4-1,6 Маха, а над сушею – 1,2. До речі, в останньому випадку завдяки особливій формі літак у принципі не утворюватиме ударних хвиль. Вперше ця модель має піднятися в повітря вже влітку 2023 року. У жовтні того ж року – літак виконає свій перший переліт через Атлантику.
Ця подія буде приурочена до пам'ятної дати – двадцятиріччя, з того дня, як «Конкорди» востаннє летіли над Лондоном.
При цьому іспанський S-512 вперше змиє в небо не пізніше, ніж наприкінці 2021 року. А поставки цієї моделі замовникам почнуться з 2023 року. Максимальна швидкість цього літака – 1,6 Маха. На його борту можна розташувати 22 пасажири. Гранична дальність польоту дорівнює 11500 км.
Клієнт – усьому голова!
Як можна помітити, деякі компанії намагаються завершити проектування і приступити до створення авіамашин - якнайшвидше. Заради кого вони готові так поспішати? Спробуємо пояснити.
Отже, протягом 2017 року, наприклад, обсяг повітряних пасажирських перевезень становив чотири мільярди людей. Причому 650 мільйонів із них літали на далекі відстані, провівши в дорозі від 3,7 до тринадцятої години. Далі – 72 мільйони з 650, при тому летіли першим, або ж бізнес-класом.
Ось ці 72 000 000 чоловік, у середньому, і розраховують ті компанії, які займаються створенням надзвукових пасажирських авіамашин. Логіка проста – можливо, що багато хто з них не проти заплатити трохи більше за квиток, за умови, що політ пройде приблизно вдвічі швидше.
Але, навіть попри всі перспективи, багато експертів обґрунтовано вважають, що активний прогрес надзвукової авіації, створеної для перевезення пасажирів, може розпочатися вже після 2025 року.
На підтвердження такої думки свідчить і факт того, що згадана «летюча» лабораторія X-59 вперше підніметься у повітря лише у 2021 році. А навіщо?
Дослідження та перспективи
Основною метою її польотів, які відбуватимуться протягом кількох років, виступить збір інформації. Справа в тому, що ця авіамашина має пролетіти над різними населеними пунктами на надзвуковій швидкості. Жителі цих поселень вже висловили свою згоду на проведення випробувань.
І після того, як літак-лабораторія завершуватиме черговий «експериментальний переліт», люди, які живуть у тих населених пунктах, над якими вона пролетіла, повинні розповісти про ті «враження», що вони отримали за час, коли авіалайнер перебував над їхніми головами. Особливо чітко висловити – як сприймали шум. Чи вплинув він на їхню життєдіяльність тощо.
Зібрані таким чином дані будуть передані до Федерального управління цивільної авіації, що у Сполучених Штатах. І після їх детального аналізу фахівцями, можливо, заборона на польоти надзвукових авіалайнерів над населеними ділянками суші буде скасована. Але в будь-якому випадку, станеться це не раніше 2025 року.
А поки що ми можемо спостерігати за створенням цих інноваційних літаків, які вже незабаром ознаменують своїми польотами народження нової ери надзвукової пасажирської авіації!
avia-su.ru
Двомоторний винищувач виробництва КБ Сухого був прийнятий на озброєння ВПС СРСР у 1985 році, хоча здійснив перший політ ще у травні 1977 року.
Цей літак може досягати максимальної надзвукової швидкості 2,35 Маха (2500 км/год), що в два з лишком рази швидше за швидкість звуку.
Су-27 заробив репутацію однієї з найбоєздатніших одиниць свого часу, а деякі моделі досі використовуються в арміях Росії, Білорусі та України.
www.f-16.net
Тактичний ударний літак розроблено у 1960-х роках General Dynamics. Розрахований на двох членів екіпажу, перший літак надійшов на озброєння ВПС США у 1967 році, і був використаний для стратегічних бомбардувань, розвідки та радіоелектронної боротьби. F-111 був у змозі розвинути швидкість 2,5 Маха (2655 км/год), або в 2,5 рази більше за швидкість звуку.
letsgoflying.wordpress.com
Двомоторний тактичний винищувач розроблений компанією МакДоннелл Дуглас у 1967 році. Всепогодний літак призначений для захоплення та підтримки переваги у повітрі над ворожими силами під час повітряного бою. F-15 Eagle здійснив перший політ у липні 1972 року і офіційно надійшов на озброєння до ВПС США у 1976 році.
F-15 здатний літати на швидкостях, що перевищують 2,5 Маха (2655 км/год), і вважається одним із найуспішніших літаків із коли-небудь створених. F-15 Eagle, як очікується, буде на службі ВПС США до 2025 року. Зараз винищувач експортується до низки зарубіжних країн, включаючи Японію, Ізраїль та Саудівську Аравію.
airforce.ru
Великий двомоторний надзвуковий літак виробництва КБ Мікояна призначений для перехоплення іноземних літаків на високих швидкостях. Літак здійснив перший політ у вересні 1975 року і був прийнятий на озброєння ВПС у 1982 році.
МіГ-31 досягає швидкості 2,83 Маха (3000 км/ч) і був здатний літати на надзвукових швидкостях навіть на малих висотах. МіГ-31, як і раніше, на службі у ВПС Росії та Казахстану.
XB-70 newspaceandaircraft.com
Літак із шістьма двигунами XB-70 Valkyrie був розроблений компанією North American Aviation наприкінці 1950-х. Літак був збудований як прототип для стратегічного бомбардувальника з ядерними бомбами.
XB-70 Valkyrie досяг своєї розрахункової швидкості 14 жовтня 1965 року, коли він досяг 3,02 Маха (3219 км/год), на висоті 21300 м над базою ВПС Едвардс у Каліфорнії.
Два XB-70 були побудовані та використовувалися у випробувальних польотах з 1964 по 1969 рік. Один з прототипів зазнав аварії в 1966 після зіткнення в повітрі, а інший XB-70 виставлений на огляд в Національному музеї ВПС США в Дейтоні, штат Огайо.
Bell X-2 Starbuster
X-2 wikipedia.org
Літак з ракетним двигуном – спільна розробка Bell Aircraft Corporation, ВПС США та Національного консультативного комітету з аеронавтики (попередник NASA) у 1945 році. Літак був побудований для дослідження аеродинамічних властивостей при надзвуковому польоті в діапазоні 2 та 3 Маха.
X-2 на прізвисько Starbuster здійснив перший політ у листопаді 1955 року. Наступного року, у вересні 1956-го, капітан Мілберн за штурвалом зміг розвинути швидкість 3,2 Маха (3370 км/год) на висоті 19800 м-коду.
Незабаром після досягнення цієї максимальної швидкості літак став некерованим та впав. Ця трагічна подія поставила хрест на програмі X-2.
airforce.ru
Літак виробництва Мікояна-Гуревича був призначений для перехоплення ворожих літаків на надзвукових швидкостях та збору розвідувальних даних. МіГ-25 є одним із найшвидших військових літаків, введених в експлуатацію. МіГ-25 здійснив перший політ у 1964 році і вперше був використаний радянськими ВПС у 1970 році.
МіГ-25 має неймовірну максимальну швидкість - 3,2 Маха (3524 км/год). Літак все ще знаходиться на службі ВПС Росії, а також використовується в низці інших країн, у тому числі ВПС Алжиру та сирійських ВПС.
wikipedia.org
Прототип літака, розроблений корпорацією Lockheed наприкінці 50-х – на початку 60-х. Літак був побудований для перехоплення ворожих літаків на швидкості 3 махи.
Тестування YF-12 проходило на Area 51, надсекретному полігоні ВПС США, якому уфологи приписували зв'язок із інопланетянами. YF-12 здійснив перший політ у 1963 році та розвинув максимальну швидкістю 3,2 Маха (3330 км/год) на висоті 24400 м. ВПС США врешті-решт скасували програму, але YF-12 ще зробив низку науково-дослідних рейсів для ВПС та NASA. Остаточно літак припинив польоти у 1978 році.
