Сверхзвуковые пассажирские самолеты будущего. Технологии будущего в пассажирских самолетах. Сверхзвуковой транспорт: мечта или реальность
Авиакомпания Spike Aerospace, базирующаяся в Бостоне, вот уже несколько лет работает над сверхзвуковым реактивным самолетом бизнес-класса. Недавно компания объявила , что скоро проведет летные испытания новой модели S-512 Quiet Supersonic Jet. Эксперимент, доказывающий работоспособность концепции SX-1.2, будет посвящен в первую очередь проверкам стабильности и управляемости самолета. Если все пройдет успешно, то в будущем Spike Aerospace пообещала провести ряд более динамичных и зрелищных полетов: самолет, способный перевозить до 22 пассажиров, разгоняется до скорости в 1,6 маха (примерно 1900 км/ч).
Сверхзвуковой транспорт: мечта или реальность?
По словами президента компании Вика Качория (Vik Kachoria), тестовый беспилотник с жестким крылом совершит вывод из «местечка в Новой Англии», точные координаты которого пока не раскрываются. Spike Aerospace не скрывает своей заинтересованности в совершенствовании технологии сверхзвуковых самолетов, но теперь фирма наконец объявила о запланированных сроках разработки. Второй, более крупный демонстрационный самолет уже построен, а третий все еще находится на стадии проектирования. Летные испытания запланированы на середину 2018 года, а сама модель S-512 будет испытана в 2021 году при условии, что все демонстрационные и тестовые вылеты пройдут нормально и самолет будет надежен. Первый же вылет полноразмерного транспорта с настоящими пассажирами на борту планируется провести до 2023 года.
S-512 — это самолет-загадка, вокруг которого роится множество невероятных слухов, пока что никак не опровергнутых или подтвержденных официальными представителями компании. В теории эта модель сможет летать по суше на сверхзвуковых скоростях, что в настоящий момент запрещено FAA из-за шумового загрязнения. Конструкторы NASA работают над экспериментальным сверхзвуковым двигателем, работающий с куда меньшим уровнем шума и предотвращающим воздействие звуковых волн на самолет, что делает нахождение в нем достаточно комфортным. Но космическое агентство надеется провести первые испытания в лучшем случае к 2020 году, а Spike Aerospace уже заявляет, что двигатель S-512 будет генерировать шум в 75 дБА на уровне земли — то есть с земли он будет не громче обычного хлопка в ладоши. Однако инженеры не торопятся раскрывать детали и то, как именно они планируют ослабить уровень шума.
Вместо иллюминаторов — огромные экраны, транслирующие окружающие пейзажи в режиме реального времени
Максимальная дальность полета S-512 составляет 10 000 км, при этом полет обещает быть весьма комфортным. Разумеется, на сверхзвуковых самолетах не предусмотрены иллюминаторы, но технология Multiplex Digital Cabin позволяет заменить их экранами, способными транслировать реальный вид за бортом самолета в HD-качестве, а при желании их можно использовать как обычную плазменную панель.
Будущее сверхзвуковых самолетов
В настоящее время Spike Aerospace — далеко не единственная компания, занимающаяся разработкой сверхзвуковых пассажирских самолетов. К примеру, Boom Supersonic из Денвера, работающие при поддержке Ричарда Брэнсона и Virgin Galactic, в настоящее время занимается постройкой демонстрационной модели 50-местного пассажирского лайнера в масштабе 1:3, способной развивать скорость до 2,2 маха. Модель, получившая название XB-1, будет оснащена двухместной кабиной, а ее первый пробный вылет намечен на 2018 год. Другая компания, Aeron Corporation, объединилась с Airbus для создания еще одного прототипа сверхзвукового транспортного средства, испытания которого пройдут в 2020 году.
Сама Spike Aerospace тоже получила поддержку от ряда производителей и аэрокосмических центров по всему миру: Quartus Engineering в США, Siemens в Германии и Aernnova в Испании и многих других. Благодаря этому, в отличие от конкурентов британцы готовы предоставить клиентам полностью рабочий самолет и наладить перелеты уже к середине 2020-х годов. Но это лишь оптимистичные обещания, а нам же остается запастись терпением и дождаться практических испытаний.
«Включите сверхзвук!»
Сверхзвуковые пассажирские самолёты - что мы о них знаем? По крайней мере то, что созданы они были относительно давно. Но, по разным причинам, эксплуатировались не столь долго, и не настолько часто, как могли бы. Да и на сегодняшний день, они существуют лишь как проектные модели.
Почему так? В чём особенность и «тайна» сверхзвука? Кто создавал эту технологию? А также - каковым будет будущее сверхзвуковых самолётов в мире, и конечно же - в России? Постараемся ответить на все эти вопросы.
«Прощальный полёт»
Итак, с тех пор, как три последних функционировавших сверхзвуковых пассажирских самолёта совершили свои последние полёты, после которых были списаны, прошло уже пятнадцать лет. Это было в далёком 2003. Тогда, 24 октября, они, все вместе «попрощались с небом». В последний раз пролетели на малой высоте, над столицей Великобритании.
Затем приземлились в лондонском аэропорту Хитроу. Это были самолёты типа «Конкорд», принадлежащие авиационной компании British Airways. И таким «прощальным полётом» они завершили весьма недолгую историю пассажирских перевозок, на превышающей звук скорости…
Так можно было думать ещё несколько лет назад. Но сейчас уже возможно с уверенностью сказать. Это - финал только первого этапа данной истории. И вероятно - все её светлые страницы ещё впереди.
Сегодня - подготовка, завтра — полёт
Сегодня многие компании и авиаконструкторы думают о перспективах сверхзвуковой пассажирской авиации. Одни строят планы по её возрождению. Другие уже вовсю готовятся к этому.
Ведь если она могла существовать и эффективно функционировать ещё несколько десятилетий назад, то сегодня - с серьёзно шагнувшими вперёд технологиями, не только возродить оную, но и решить ряд проблем, который заставил отказаться ведущие авиакомпании от таковой - вполне возможно.
Да и перспективы слишком заманчивы. Уж очень интересной кажется возможность полёта, допустим, из Лондона в Токио - за пять часов. Пересечь расстояние от Сиднея, до Лос-Анджелеса за шесть часов? И попасть из Парижа в Нью-Йорк за три с половиной? С пассажирской авиацией, которая способна летать с большей скоростью, нежели разносится звук - это совсем нетрудно.
Но, конечно, перед триумфальным «возвращением» таковой в воздушное пространство, — учёным, инженерам, конструкторам, и многим другим — предстоит ещё немало потрудится. Нужно не просто восстановить то, что когда-то было, предложив новую модель. Отнюдь.
Цель - решение множества проблем, кои связаны с пассажирской сверхзвуковой авиацией. Создание авиамашин, которые будут не только демонстрировать возможности, и могущество стран, построивших их. Но окажутся и реально эффективными. Настолько, чтобы занять достойную их нишу в авиации.
История «сверхзвука». Часть 1. Что было в начале…
С чего же всё начиналось? На самом деле - с простой пассажирской авиации. А таковой уже более века «от роду». Оформление её началось в 1910-х, в Европе. Когда мастера из наиболее развитых стран мира создавали первые авиамашины, основным предназначением которых, была перевозка пассажиров на различные расстояния. То есть - полёт, со множеством людей на борту.
Первым среди них считается французский Bleriot XXIV Limousine. Он принадлежал авиастроительной компании Bleriot Aeronautique. Однако использовался, в основном, для забавы тех, кто уплатил за увеселительные «прогулки»-полёты, на нём. Через два года после его создания, аналог появляется и в России.
То был С-21 «Гранд». Его сконструировали на базе созданного Игорем Сикорским «Русского витязя» — тяжёлого бомбардировщика. А постройкой этой пассажирской авиамашины занимались работники Балтийского вагонного завода.
Ну а после того прогресс было уже не остановить. Авиация развивалась стремительно. И пассажирская, в частности. Сперва были перелёты между конкретными городами. Затем самолёты смогли преодолевать расстояния между государствами. Наконец - авиамашины стали пересекать океаны и совершать перелёты от одного материка к другому.
Развивавшиеся технологии и всё большее количество новаций, позволяли авиации путешествовать очень быстро. Намного скорее - нежели поезда или корабли. И для неё ведь практически не было преград. Не нужно было пересаживаться с одного транспорта на другой, не только, скажем, путешествуя на какой-нибудь особенно далёкий «край света».
Даже, тогда, когда пересечь необходимо сушу и водные просторы сразу. Самолёты не останавливало ничто. И это естественно, ведь летят они над всем - континентами, океанами, странами…
Но время утекало быстро, мир менялся. Конечно, развивалась и авиационная отрасль. Самолёты за последующие несколько десятилетий, вплоть до 1950-х, изменились настолько, если сравнивать с теми, кои летали ещё в начале 1920-30-х, что стали уже чем-то совершенно другим, особенным.
И вот, в середине двадцатого века, развитие реактивного двигателя пошло весьма быстрыми, даже в сравнении с предшествующими двадцатью-тридцатью годами, темпами.
Небольшое информационное отступление. Или — немного физики
Передовые разработки позволили самолётам «разогнаться» до скорости, большей, чем та, с коей распространяется звук. Конечно, первым делом, это было применено в военной авиации. Ведь речь идёт, всё-таки, о двадцатом веке. Который, как ни прискорбно это осознавать, был столетием конфликтов, двух мировых войн, «холодной» борьбы СССР и США…
И едва ли не каждая новая технология, созданная ведущими государствами мира, прежде всего рассматривалась с точки зрения того, как её можно использовать в обороне или нападении.
Итак, самолёты теперь могли летать с невиданной ранее скоростью. Быстрее звука. А в чём же её специфика?
Прежде всего - очевидно, что это скорость, которая превышает ту, с коей разносится звук. Но, вспоминая основные законы физики, можно сказать, что в разных условиях, она может отличаться. Да и «превышает» - понятие очень растяжимое.
И потому - есть специальный стандарт. Сверхзвуковой скоростью называют ту, которая превышает звуковую до пяти раз, с учётом того, что в зависимости от температуры, и других факторов окружающей среды, она может меняться.
Например - если мы возьмём нормальное атмосферное давление, на уровне моря, то в таком случае, скорость звука будет равняться впечатляющей цифре - 1191 км/ч. То есть, за секунду преодолевается 331 метр.
Но, что особенно важно при проектировании сверхзвуковых авиамашин, по мере набора высоты - снижается температура. А значит - и быстрота, с которой распространяется звук, и весьма значительно.
Так скажем, если подняться на высоту в 20 тысяч метров, то здесь оная будет составлять уже 295 метров в секунду. Но есть и ещё один важный момент.
На 25 тысячах метров над уровнем моря, температура начинает повышаться, поскольку это уже не нижний слой атмосферы. И так происходит далее. Вернее - выше. Скажем, на высоте в 50 000 метров будет ещё жарче. Следовательно, скорость звука там - увеличивается ещё больше.
Интересно - на сколько? Поднявшись на 30 километров над уровнем моря, попадаешь в «зону», где звук распространяется со скоростью в 318 метров за секунду. А на 50 000 метров, соответственно - 330 м/с.
О числе Маха
Кстати, интересно, что для упрощения понимания особенностей перелёта и работы в таких условиях, в авиации используют число Маха. Общее описание такового, может быть сведено к следующим заключениям. Оно выражает собой скорость звука, которая имеет место быть в данных условиях, на конкретной высоте, при данной температуре и плотности воздуха.
К примеру, скорость полёта, которая равна двум числам Маха, на высоте десять километров над землёй, в обычных условиях, будет равняться 2 157 км/ч. А на уровне моря - 2 383 км/ч.
История «сверхзвука». Часть 2. Преодоление барьеров
Кстати, впервые достиг быстроты полёта, более чем в 1 Мах, лётчик из США - Чак Йегер. Это произошло в 1947 году. Тогда он «разогнал» свой самолёт, летящий на высоте в 12.2 тысячах метров над землёй, до скорости в 1066 км/ч. Так прошёл первый сверхзвуковой полёт не земле.
Уже в 1950-х начинаются работы по проектированию и подготовке к серийному производству пассажирских самолётов, способных лететь со скоростью - быстрее звука. Их ведут учёные и авиаконструкторы наиболее могущественных стран мира. И у них получается добиться успеха.
Тот самый «Конкорд», модель - от которой окончательно откажутся в 2003, был создан в 1969. Это совместная - британско-французская разработка. Символично выбранное название - «Concorde», с французского, переводится как «согласие».
Это был один из двух существовавших типов сверхзвуковых пассажирских самолётов. Ну а создание второго (а вернее - хронологически - первого) - заслуга авиаконструкторов СССР. Советский аналог «Конкорда» называется Ту-144. Он был спроектирован в 1960-е и первый полёт совершил 31 декабря 1968. За год до британско-французской модели.
Других типов сверхзвуковых пассажирских самолётов, вплоть до сего дня, реализовано не было. И «Конкорд» и Ту-144 летали благодаря турбореактивным двигателям, кои были специально переустроены для того, чтобы долгое время работать в режиме сверхзвуковой скорости.
Советский аналог «Конкорда» эксплуатировали значительно меньший срок. Уже в 1977 от него отказались. Самолёт летал в среднем, со скоростью в 2 300 километров в час и за раз мог перевезти до 140 пассажиров. Но при этом, цена билета на такой «сверхзвуковой» рейс была в два-два с половиной, а то и три раза больше, чем на обыкновенный.
Конечно, у советских граждан подобные не пользовались большим спросом. Да и обслуживать Ту-144 было не просто и дорого. Потому, в СССР от них так быстро отказались.
«Конкорды» прослужили дольше, хотя билеты на рейсы, по которым они летали, также стоили дорого. И спрос тоже был не велик. Но всё же, несмотря на это, их продолжали эксплуатировать, как в Великобритании, так и во Франции.
Если выполнить перерасчёт стоимости билета на «Конкорд», в 1970-х, по сегодняшнему курсу, то это будет около двух десятков тысяч долларов. За билет в один конец. Можно понять, почему спрос на них был несколько меньше, нежели на перелёты, с помощью самолётов, не достигающих сверхзвуковых скоростей.
«Конкорд» мог за раз принять на борт от 92 до 120 пассажиров. Летал со скоростью более 2 тысяч км/ч и преодолевал расстояние от Парижа до Нью-Йорка за три с половиной часа.
Так прошло несколько десятилетий. До 2003.
Одной из причин отказа от эксплуатации этой модели стала авиакатастрофа, произошедшая в 2000 году. Тогда, на борту разбившегося «Конкорда» находилось 113 человек. Все они погибли.
Позже начался международный кризис в области пассажирских авиационных перевозок. Его причина - теракты, произошедшие 11 сентября 2001 года, на территории Соединённых штатов.
Да ещё, ко всему, заканчивается срок гарантийного обслуживания «Конкордов» авиакомпанией Airbus. Всё это вместе сделало дальнейшую эксплуатацию сверхзвуковых пассажирских самолётов крайне невыгодной. И в 2003 году были поочерёдно списаны все «Конкорды», как во Франции, так и в Великобритании.
Надежды
После этого ещё оставались надежды на скорое «возвращение» сверхзвуковых пассажирских самолётов. Авиаконструкторы рассуждали о создании особых двигателей, кои позволят экономить топливо, не смотря на скорость полёта. Говорили о повышении качества и оптимизации основных систем авионики, на таких авиамашинах.
Но, в 2006 и 2008 годах вышли новые постановления Международной организации гражданской авиации. В них определялись последние (действительны они, кстати, и на данный момент) стандарты допустимого авиационного шума при полёте.
А сверхзвуковые самолёты, как известно, не имели права летать над населёнными пунктами, именно поэтому. Ведь производили сильные шумовые хлопки (также по причинам физических особенностей полёта), когда двигались на максимальных скоростях.
Это стало причиной того, что «планирование» «возрождения» сверхзвуковой пассажирской авиации несколько затормозилось. Однако, на самом деле, после введения данного требования, авиаконструкторы стали думать, как решить такую проблему. Ведь она тоже имела место быть и раньше, просто «запрет» сконцентрировал внимание именно на ней - «проблеме шума».
А что же сегодня?
Но с момента последнего «запрета» прошло уже десять лет. И планирование плавно перешло в проектирование. На сегодняшний день созданием пассажирских сверхзвуковых самолётов, занимаются несколько компаний и государственных организаций.
Какие именно? Российские: Центральный аэрогидродинамический институт (тот самый, который назван в честь Жуковского), компании «Туполев» и «Сухой». У российских авиаконструкторов есть неоценимо важное преимущество.
Опыт советских проектировщиков и создателей Ту-144. Впрочем, об отечественных наработках в этой сфере лучше поговорить отдельно и подробнее, что мы и предлагаем сделать дальше.
Но не только россияне создают сверхзвуковой пассажирский самолёт нового поколения. Это также и европейский концерн - Airbus, и французская компания Dassault. Среди фирм Соединённых Штатов Америки, что работают в данном направлении, — Boeing и конечно Lockheed Martin. В стране восходящего солнца основная организация, проектирующая такой самолёт - это агентство аэрокосмических исследований.
И данный список - отнюдь не полный. При этом важно уточнить, что подавляющая часть профессиональных авиаконструкторов, работающих в данной сфере, разделилась на две группы. Независимо от страны происхождения.
Одни считают, что создать «тихий» сверхзвуковой пассажирский самолёт, на сегодняшнем уровне технологического развития человечества, невозможно никоим образом.
А потому - единственный выход, — это проектирование «просто быстрого» авиалайнера. Он, в свою очередь, будет переходить на сверхзвуковую скорость в тех местах, где это разрешено. А пролетая, например, над населёнными пунктами, возвращаться к дозвуковой.
Такие «скачки», по мнению этой группы учёных и конструкторов, позволят сократить время полёта до минимально возможного, и не нарушить требований относительно шумовых эффектов.
Другие же наоборот - полны решимости. Они считают, что бороться с причиной шума можно уже сейчас. И приложили немало усилий, дабы доказать - сверхзвуковой авиалайнер, летающий тихо - вполне возможно построить в самые ближайшие годы.
И ещё немного нескучной физики
Итак, при полёте на скорости более чем в 1,2 Маха, планер летательного аппарата образует ударные волны. Наиболее сильны они в хвостовой и носовой зоне, а также некоторых других частях самолёта, как например - на кромках воздухозаборников.
Что такое ударная волна? Это зона, где плотность, давление и температура воздуха испытывают резкие скачки. Возникают они при перемещениях на высоких скоростях, быстрее звуковой.
Людям же, которые стоят при этом на земле, не смотря на расстояние, кажется, что происходит некий взрыв. Конечно, речь идёт о тех, кто находится в относительной близости - под тем местом, где летит самолёт. Именно потому и были запрещены полёты сверхзвуковой авиации над городами.
С такими ударными волнами, как раз, и борются представители «второго лагеря» учёных и конструкторов, кои верят в возможность нивеляции этого шума.
Если вдаваться в подробности, то причина такового буквально «столкновение» с воздухом на очень большой скорости. На фронте волны резко и сильно повышено давление. В то же время, сразу, после него, наблюдается падение такового, а затем переход к нормальному показателю давления (такому, как было до «столкновения»).
Однако, уже проведена классификация типов волн и найдены потенциально оптимальные решения. Осталось только закончить работы в этом направлении и внести необходимые коррективы в проекты самолётов, или же создавать таковые с ноля, с учётом данных поправок.
В частности, специалисты NASA пришли к осознанию необходимости конструкционных изменений, с целью реформации особенностей полёта в целом.
А именно - изменению специфики ударных волн, насколько это возможно при нынешнем технологическом уровне. Что достигается путём реструктуризации волны, за счёт конкретных изменений конструкции. В результате - стандартная волна рассматривается как N-тип, а та, которая возникает при полёте, с учётом предложенных специалистами нововведений, как S-тип.
И при последней, значительно снижается «взрывной» эффект смены давления, и люди, находящиеся внизу, например, в городе, если самолёт пролетает над ним, даже тогда, когда слышат таковой эффект, то только как «отдалённый хлопок дверью автомашины».
Форма - тоже важно
Кроме того, например, японские авиационные конструкторы, не так давно, в середине 2015, создали беспилотный планер модели D-SEND 2. Его форма спроектирована особым образом, позволяя существенно уменьшить интенсивность и количество ударных волн, возникающих, когда аппарат летит на сверхзвуковой скорости.
Эффективность предложенных таким образом, японскими учёными, инноваций, была доказана при испытаниях D-SEND 2. Таковые провели в Швеции, в июле 2015. Достаточно интересным был ход мероприятия.
Планер, который не был оснащён двигателями, подняли на высоту в 30,5 километров. С помощью воздушного шара. Затем его сбросили вниз. За время падения он «разогнался» до скорости в 1,39 Маха. Длина самого D-SEND 2 - 7,9 метра.
После проведённых испытаний, японские авиаконструкторы смогли с уверенностью заявить - интенсивность ударных волн, при полёте их детища на скорости, превышающей быстроту распространения звука, — в два раза меньше, чем у «Конкорда».
Каковы же особенности D-SEND 2? Прежде всего - его носовая часть не осесимметричная. Киль смещён к ней, и при этом, горизонтальное хвостовое оперение установлено как цельноповоротное. Оно также расположено под отрицательным углом к продольной оси. И при этом законцовки оперения располагаются ниже, чем точка крепления.
Крыло, плавно сопряжённое с фюзеляжем, выполнено с нормальной стреловидностью, но ступенчатое.
По примерно такой же схеме сейчас, по состоянию на ноябрь 2018, проектируют пассажирский сверхзвуковой AS2. Работают над ним профессионалы из Lockheed Martin. Заказчиком выступает NASA.
Также, проект российского СДС/СПС сейчас находится на стадии совершенствования формы. Планируется, что она будет создаваться с упором на уменьшение интенсивности ударных волн.
Сертификация и… ещё одна сертификация
Важно понимать, что некоторые проекты пассажирских сверхзвуковых самолётов будут реализовываться уже в начале 2020-х. При этом, правила, установленные Международной организацией гражданской авиации, в 2006 и 2008, ещё будут действовать.
А значит, если до того времени не случится серьёзного технологического прорыва, в области «тихого сверхзвука», то вероятно создание именно самолётов, кои будут переходить на скорость, выше одного Маха, только в зонах, где сие разрешено.
И после этого, когда необходимые технологии всё же появятся, при таком сценарии, придётся проводить множество новых испытаний. С целью того, чтобы самолёты могли получить разрешение на полёты над населёнными пунктами. Но это лишь рассуждения о будущем, сегодня что-либо точно сказать на этот счёт весьма трудно.
Вопрос цены
Ещё одна проблема, упомянутая ранее- дороговизна. Конечно, на сегодняшний день, уже создано множество двигателей, намного более экономичных, нежели те, которые эксплуатировали ещё двадцать, или тридцать лет назад.
В том числе, сейчас проектируются и те, кои могут обеспечить самолёту движение на сверхзвуковой скорости, но при этом не «съедают» столько горючего, сколько Ту-144, или «Конкорд».
Каким образом? Прежде всего - это использование керамических композиционных материалов, что обеспечивают снижение температур, а сие особенно важно в горячих зонах силовых установок.
Кроме того - введение ещё одного, третьего, воздушного контура - помимо внешнего и внутреннего. Нивеляция жёсткой сцепки турбины с вентилятором, внутри самолётного двигателя и т.п.
Но тем не менее, даже благодаря всем этим нововведениям, нельзя сказать, что сверхзвуковой полёт, в сегодняшних реалиях - экономичен. Потому, для того, чтобы он стал доступен и привлекателен для широких масс населения, крайне важны работы по усовершенствованию двигателей.
Возможно - актуальным решением станет полная переработка конструкции - считают эксперты.
Кстати - снизить стоимость за счёт увеличения количества пассажиров на один рейс, также не удастся. Поскольку те авиамашины, что проектируют на сегодняшний день (имеются ввиду, конечно, сверхзвуковые самолёты), рассчитаны на перевозки небольшого числа людей - от восьми, до сорока пяти.
Новый двигатель - вариант решения проблемы
Из последних новинок, в данной сфере, следует отметить инновационную реактивную, турбовентиляторную силовую установку, созданную в нынешнем, 2018 году, компанией GE Aviation. В октябре она был представлен под названием Affinity.
Этот двигатель планируют установить на упомянутую модель пассажирского AS2. Каких-либо существенных технологических «новинок» в данном типе силовых установок не предусмотрено. Но при этом, в нём соединены особенности реактивных двигателей с большой и малой степенью двухконтурности. Что делает модель весьма интересной, для установки на сверхзвуковом самолёте.
Кроме всего прочего, создатели двигателя утверждают, что при испытаниях он докажет свою эргономичность. Расход топлива силовой установкой будет примерно равен тому, который можно фиксировать у стандартных двигателей авиалайнеров, находящихся ныне в эксплуатации.
То есть, это заявка на то, что силовая установка сверхзвукового самолёта будет потреблять приблизительно столько же топлива, сколько и у обычного авиалайнера, не способного разогнаться до скорости выше одного Маха.
Как это получится - пока объяснить трудно. Поскольку особенности конструкции двигателя его создатели на настоящий момент не раскрывают.
Какими они могут быть - российские сверхзвуковые авиалайнеры?
Конечно, сегодня существует множество конкретных проектов сверхзвуковых пассажирских самолётов. Однако, далеко не все близки к реализации. Посмотрим на наиболее перспективные.
Итак - особого внимания заслуживают российские авиастроители, унаследовавшие опыт советских мастеров. Как упоминалось ранее, сегодня, в стенах ЦАГИ имени Жуковского, по словам его сотрудников, уже почти закончено создание концепции сверхзвукового пассажирского самолёта нового поколения.
В официальном описании модели, предоставленном пресс-службой института, упоминается, что это «лёгкая, административная» авиамашина, «с низким уровнем звукового удара». Проектированием занимаются специалисты, сотрудники данного учреждения.
Также, в сообщении пресс-службы ЦАГИ упомянуто, что благодаря особой компоновке корпуса самолёта и специальному соплу, на коем установлена система шумоглушения, данная модель будет демонстрировать последние достижения технологического развития российского авиастроения.
Кстати, важно упомянуть, что среди наиболее перспективных проектов ЦАГИ, помимо описанного - новая конфигурация пассажирских авиалайнеров, именуемая «летающее крыло». Она реализует несколько особенно актуальных улучшений. А конкретно - даёт возможность, улучшить аэродинамику, снизить потребление топлива и т.д. Но для не сверхзвуковых авиамашин.
Кроме всего прочего, данный институт уже неоднократно представлял готовые проекты, которые привлекали внимание авиалюбителей со всего мира. Допустим, — один из последних, — модель сверхзвукового бизнес джета, способного преодолеть до 7 000 километров без дозаправки, и развивать скорость в 1,8 тысяч км/ч. Таковая была представлена на выставке «Гидроавиасалон-2018».
« … проектирование идёт по всему миру!»
Помимо названных российских, также наиболее перспективны следующие модели. Американский AS2 (способный развить скорость до 1,5 Маха). Испанский S-512 (предел скорости - 1,6 Маха). И также, находящийся на стадии проектирования в США, Boom, от компании Boom Technologies (ну а он сможет летать с максимальной скоростью в 2,2 Маха).
Есть ещё X-59, который создаётся по заказу NASA, фирмой Lockheed Martin. Но он будет представлять собой летающую научную лабораторию, а не пассажирский самолёт. Да и запускать оный в серийное производство пока никто не планировал.
Интересны планы компании Boom Technologies. Сотрудники данной фирмы заявляют, что будут стараться добиться максимального удешевления стоимости полёта на создаваемых предприятием сверхзвуковых авиалайнерах. Например, цену за перелёт из Лондона в Нью-Йорк они могут приблизительно назвать. Это около 5000 долларов США.
Для сравнения, столько стоит билет на рейс из английской столицы в «Новый» Йорк, на обычном, или «дозвуковом» самолёте, в бизнес-классе. То есть, цена полёта на авиалайнере, способном летать со скоростью более 1.2 Маха, будет приблизительно равна стоимости дорогого билета на самолёт, который не мог бы совершить такой же быстрый перелёт.
Однако, в Boom Technologies сделали ставку на то, что создать «тихий» сверхзвуковой пассажирский лайнер в ближайшей перспективе не получиться. Потому их Boom будет летать на максимальной скорости, кою способен развить, только над водными пространствами. А находясь над сушей, — переходить на меньшую.
При том, что длина Boom составит 52 метра, за раз он сможет перевезти до 45 пассажиров. Согласно планам компании, проектирующей самолёт, первый полёт этой новинки должен произойти в 2025 году.
Что на сегодняшний день известно о ещё одном перспективном проекте - AS2? Он сможет перевезти значительно меньше людей - только от восьми до двенадцати человек за рейс. При этом длина лайнера будет равна 51,8 метра.
Над водой он, как планируется, получит возможность летать со скоростью в 1,4-1,6 Маха, а над сушей - 1,2. Кстати, в последнем случае, благодаря особой форме, самолёт в принципе не будет образовывать ударных волн. Впервые эта модель должна подняться в воздух уже летом 2023. В октябре того же года - самолёт выполнит свой первый перелёт через Атлантику.
Это событие будет приурочено к памятной дате - двадцатилетию, с того дня, как «Конкорды» последний раз летели над Лондоном.
При том, испанский S-512 впервые взмоет в небо не позднее, чем в конце 2021 года. А поставки этой модели заказчикам начнутся с 2023. Максимальная скорость этого самолёта - 1,6 Маха. На его борту возможно расположить 22 пассажира. Предельная дальность полёта равна 11,5 тысячам км.
Клиент - всему голова!
Как можно заметить, некоторые компании очень стараются завершить проектирование и приступить к созданию авиамашин - как можно быстрее. Ради кого они готовы так торопиться? Попробуем объяснить.
Итак, в течении 2017 года, к примеру, объём воздушных пассажирских перевозок, составил четыре миллиарда человек. Причём 650 миллионов из них летали на дальние расстояния, проведя в пути от 3,7 до тринадцати часов. Далее - 72 миллиона из 650, при том, летели первым, или же бизнес-классом.
Вот на эти 72 000 000 человек, в среднем, и рассчитывают те компании, которые занимаются созданием сверхзвуковых пассажирских авиамашин. Логика проста - возможно, что многие из них будут не против заплатить немного больше за билет, с условием того, что полёт пройдёт, примерно, в два раза быстрей.
Но, даже не смотря на все перспективы, многие эксперты обоснованно полагают, что активный прогресс сверхзвуковой авиации, созданной для перевозки пассажиров, может начаться уже после 2025 года.
В подтверждение такого мнения свидетельствует и факт того, что упомянутая «летучая» лаборатория X-59 впервые поднимется в воздух только в 2021. А зачем?
Исследования и перспективы
Основной целью её полётов, которые будут проходить в течении нескольких лет, выступит сбор информации. Дело в том, что эта авиамашина должна пролететь над различными населёнными пунктами на сверхзвуковой скорости. Жители данных поселений уже выразили своё согласие на проведение испытаний.
И после того, как самолёт-лаборатория будет завершать очередной «экспериментальный перелёт», люди, живущие в тех населённых пунктах, над коими она пролетела, должны рассказать о тех «впечатлениях», что они получили за время, когда авиалайнер находился над их головами. А особенно чётко выразить - как воспринимали шум. Повлиял ли он на их жизнедеятельность и т.д.
Собранные таким образом данные, будут переданы в Федеральное управление гражданской авиации, что в Соединённых Штатах. И после их детального анализа специалистами, возможно, запрет на совершение полётов сверхзвуковых авиалайнеров над населёнными участками суши, будет отменён. Но в любом случае, случится это никак не раньше 2025 года.
А пока мы можем наблюдать за созданием этих инновационных самолётов, кои уже в скором времени ознаменуют своими полётами рождение новой эры сверхзвуковой пассажирской авиации!
Уже больше года (он вылетел 9 марта 2015) «завершает» кругосветное путешествие, можно подумать, что развитие пассажирской авиации остановилось или даже идет в обратную сторону. Конечно, Solar Impulse 2 это не будущее авиации, но современные самолеты медленнее сверхзвуковых Конкордов летавших 30 лет назад. Новые модели самолетов в основном отличаются от старых только лишь большей эффективностью расходования топлива. Airbus даже не собирается разрабатывать новый самолет на 2020е годы. Тем не менее, все не так уж безнадежно. Ниже описаны самые перспективные проекты в воздухоплавании, демонстрирующие, что развитие авиации все же продолжается.
Электрические самолеты
Airbus-E-FanAirbus тестирует небольшой, но полностью электрический самолет Airbus-E-Fan. Последним достижением самолета является перелет через Ла-Манш. Пока что эта модель не может использоваться для, сколько-нибудь продолжительных перелетов, даже одним человеком.
Но многие авиапроизводители не сомневаются, что за электрической авиацией будущее. Для начала планируется, как и в автомобилях, сделать гибридный двигатель. Airbus намерен провести испытания «более электрического самолета» в рамках проекта DISPURSAL в 2022 году. Вклад электрического вентиляторного двигателя в общую тягу должен составить 23%.
NASA в 2016 году объявило о начале разработки самолета X-57 Maxwell оснащенного 14 электрическими двигателями. Это будет небольшой четырехместный самолет. По словам инженеров, внедрение электродвигателей значительно сократит эксплуатационные расходы. В какие сроки самолет будет создан агенство не сообщает.
Немецкий стартап Lilium Aviation получил финансирование на создание электрического частного самолета способного взлетать и садится без аэропорта. Для взлета и посадки самолету нужно будет всего 225 метров. Компания уже создала прототип и планирует представить полноразмерную версию в конце 2018 года.
Сверхзвуковые самолеты
Aerion AS2
Aerion AS2 это первый сверхзвуковой самолет за очень долгое время от Airbus. Это частный самолет, рассчитанный на 12 пассажиров. В его разработку будет вложено $4 млрд, а выпуск планируется к 2023.
В начале марта NASA объявила о разработке почти бесшумного сверзвукового самолета QueSST. Главной причиной запрещения сверхзвуковых пассажирских самолетов (помимо экономии топлива) был слишком сильный шум при переходе на сверхзвуковую скорость. NASA разработатала методы, позволяющие избавиться от шума и собирается построить прототип примерно в 2020.
Авиационный стартап Boom поддержанный Virgin Galactic работает над сверхзвуковым самолетом. Стартап собирается использовать новый самолет для перелетов над атлантикой в 2.5 раз быстрее обычных самолетов. Инвестиции в $2 млрд. должны позволить компании построить прототип к концу 2017 года.
По словам его создателей, самолет Skylon сможет добраться в любую точку за 4 часа со скоростью в 5 раз быстрее скорости звука. Чтобы создать его британские инженеры тестируют новый тип двигателя. Они анонсировали первые испытания на 2019. Однако этот проект, несмотря на инвестиции в 60 млн. евро от британского правительства, является самым долгосрочным и труднореализуемым из всех
Новые пассажирские самолеты
Крупнейшие авиапроизводители полагают, что воздухоплавание это уже чудо и, хотя новый самолет появляется раз в 5-10 лет, нет необходимости в каких-то прорывных улучшениях. Подробнее в таблице.Самолет-таблица
| Boeing 737 MAX
|
На Boeing 737 MAX оформлено уже 2500 заказов и он может стать лидером рынка. Его заявленное превосходство над существующим лидером Airbus A320neo в том, что он расходует на 4% меньше топлива. Первые доставки клиентам начнутся в 2017. | ||||||||
| МС-21
|
В новом российском самолете МС-21 будет полностью российский двигатель. Путин заявлял, что он ничем не будет уступать иностранным аналогам. Рогозин сообщил журналистам, что массовое производство начнётся с 2020 года. | ||||||||
| Mitsubishi Regional Jet
|
Япония построит первый в своей истории современный пассажирский реактивный лайнер. Он небольшой и ни на что не претендует. Плановое начало эксплуатации в 2018. | ||||||||
| Comac C919
|
А вот первый за долгое время китайский пассажирский лайнер Comac C919 собирается разрушить дуаполию Boeing и Airbus на рынке. Правда пока 500 заказов на него в основном от китайских же перевозчиков. Дата выхода - 2018 год. | ||||||||
| E2
|
Бразильская компания Embraer даже не собирается создавать новый лайнер, а просто модернизирует текущую модель и называет это втором поколением. Ожидаются новые двигатели и больше экономия топлива. Тем не менее уже заключено контрактов на более 300 поставок этих самолетов. Доставки клиентам - с 2018 года. | ||||||||
| SSJ 100SV (Stretched Version)
|
Удлиненный Сухой Суперджет будет иметь до 120 кресел и выйдет в 2019. По остальным характеристикам он будет почти как текущий суперджет и вероятно будет уступать Boing 737 MAX, а в 2020 ещё выйдет Boing 777X… в общем главное он будет летать и будет удлиненный, Аэрофлот их закупит. | ||||||||
| Bombardier Cseries
|
Самолеты канадской компании Bombardier превзошли ожидания. Производитель обещает, что самолеты будут тратить на 10% меньше топлива чем Boeing 737 MAX и МС-21. Ввод в эксплуатацию ожидается в 2016.
Чемпионом по числу незначительных улучшений будет новый Boeing 777X, планирующийся к выпуску в 2020. В нем будет на 5% сильнее двигатель, на 12% ниже затраты топлива и выбросов CO2, на 17 тонн больше грузоподъемность и на 18% больше сидений.
Бизнес-джет Bombardier Global 8000 на 8 пассажиров будет способен пролететь без дозаправки рекордные 14600 километров со средней скоростью 956 км/ч. Компания планирует начать продажи в 2019 по цене примерно $65 млн. Конкуренцию самолету составят и Gulfstream G600 - новые бизнес-джеты также поступающие в продажу в 2018-2020 год. Стоить самолеты будут от $35 млн. до $55 млн.
Новый частный самолет Cobalt Co50 Valkyrie дешевле конкурентов (600тыс $) и самый быстрый в своем классе, но его главная инновация в дизайне - он выглядит совершенно как самолет Брюса Уэйна. Он может единовременно перевозить до 5 пассажиров Дата выхода - середина 2017.
Частный самолет-амфибия SkiGull будет способен садиться не только на воду, но вообще на любую поверхность (траву, снег, лед). Он совершил первый полет в ноябре 2015 и в ближайшее время начнет продаваться
Другой гидросамолет - двухместный Icon A5 способен взлетать из воды и садится на воду, а также может выходить из штопора и оснащен парашютом для всего самолета. Он признается настолько безопасным, что для разрешения на полеты даже не нужна лицензия пилота, достаточно 20 часов практики Он стоит $250000 и уже производится. В 2016 году были собраны первые 7 машин, но на самолет уже сделано 1850 заказов
Бизнес-джет Cirrus Vision SF50 возможно будет первым массовым персональным реактивным самолетом. Он будет способен перевозит до 7 пассажиров должен быть значительно проще в управлении чем обычный частный самолет. Он также будет иметь парашют для всего самолета. Было построено 4 прототипа и первый самолет был доставлен заказчику в июне 2016 года. Всего же заказано уже более 600 таких машин по цене $2 млн.
Британский одноместный самолет e-Go уникален своей низкой ценой всего $70000. Дешевле чем многие автомобили. Первый покупатель получил самолет в июне 2016 года.
На другом конце ценового спектра шестиместный частный самолет Epic E1000 за $3 млн. Самолет будет способен летать с рекордной для этого класса скоростью до 600 км/ч на расстояние более 3000 километров и при этом может подниматься на высоту до 10 км. Пока что прототип самолета проходит тестирование, однако на него оформлено уже более 60 заказов. VTOLС момента появления вертолета люди хотели создать транспортное средство, которое будет таким же быстрым как самолет, но сможет летать и садиться где угодно как вертолет. Это средство передвижение даже получило рабочее название VTOL (vertical takeoff and landing) или просто самолет с вертикальным взлетом. Упорные, но безуспешные попытки создать это устройство запечатлены в инфографике wheel of misfortune (колесо неудачи).
VTOL должен быть «способен в воздухе на все на что способна птица» и лететь хотя бы в 3 раза быстрее обычного вертолета
Формально ближе всего к созданию VTOL транспорта подошла итальянская компания AgustaWestland с конвертопланом AW609. Он действительно способен вертикально садиться и лететь дальше обычных вертолетов, но по скорости (509 км/ч) все ещё значительно уступает самолетам. Пока что конвертопланы производили только для нужд американских военных. Но AW609 будет гражданским транспортом для бизнесменов и нефтяной индустрии. Сертификация ожидается в 2017 году и уже 70 заказов получено.
DARPA объявила о конкурсе на создание наконец самолета с вертикальным взлетом () и 4 крупные корпорации (Boeing, Aurora Flight Sciences Corp, Sikorsky Aircraft Co и Karem Aircraft) представят свои полноразмерные прототипы для испытаний в феврале 2017го.
Ещё одна попытка это электрический VTOL от стартапа Joby Aviation. Компания говорит, что он будет стоить 200000$ за штуку, но дату выхода не называет.
Альтернативой создания VTOL является просто увеличение скорости вертолета. Этого добивается Sikorsky aircraft. Их новый вертолет S-97 Raider способный летать со скоростью до 450 км/ч. Первый тестовый полет был сделан в мае 2015 года. Изначально эту модель смогут использовать только военные. Вертолеты тоже не остановились в развитии (особенно военные, но здесь о них речь не идет). Перспективные модели в разработке описаны в таблице ниже: Вертолет-таблица
ИтогПодводя итог можно отметить как минимум 3 тренда в развитии авиации. Разработки электрических самолетов, возвращение сверхзвуковых и создание гибрида самолета и вертолета (VTOL). Реализация хотя одной из этих разработок будет большим прорывом для отрасли. Помимо этих революционных изменений, самолеты и вертолеты постепенная улучшаются с выходом новых моделей (большая эффективность топлива, больше композитных материалов, дешевле эксплуатация, больше автоматики и.т.п.),Теги: Добавить метки |
С хорошим источником энергии полетит даже скала или целый дом, а с этим проблемы потому что слабо идет прогресс в развитие добычи и хранение энергии. Могу еще добавить и то что американский самолет стелс Найт Хок в обще не должен летать,но благодаря бортовому компьютеру и электроники которая в реальном времени следит за критическими параметрами полета самолета и не допускает и ограничивает переход самолета на критические режимы полеты. Электроника сделала то что в воздух подняли летающий утюг. Все эти концепты расчитаны на новые материалы нанотехнологии,совершенно другой тип двигателя. Кто его знает может быть эти техно фантазии и полетят. Дрим лайнер взлетел потому что в нем использовали карбон угле пластик,угле волокно,стекловолокно. Благодаря литий ионным батареям стало возможно создать летающей мотоцикл или квадрокоптер. Главное это мощныйи экономичныйисточник энергии а в авиации и в космических кораблях с этим огромная проблема
Источник: © сайтс хорошим источником энергии полетит даже скала или целый дом а с этим проблемы потому что слабо идет прогресс в развитие добычи и хранение энергии. Могу еще добавить и то что американский самолет стелс Найт Хок в обще не должен летать,но благодаря бортовому компьютеру и электроники которая в реальном времени следит за критическими параметрами полета самолета и не допускает и ограничивает переход самолета на критические режимы полеты. Электроника сделала то что в воздух подняли летающий утюг. Все эти концепты расчитаны на новые материалы нанотехнологии,совершенно другой тип двигателя. Кто его знает может быть эти техно фантазии и полетят. Дрим лайнер взлетел потому что в нем использовали карбон угле пластик,угле волокно,стекловолокно. Благодаря литий ионным батареям стало возможно создать летающей мотоцикл или квадрокоптер. Главное это мощныйи экономичныйисточник энергии а в авиации и в космических кораблях с этим огромная проблема
Источник: © Fishki.netс хорошим источником энергии полетит даже скала или целый дом а с этим проблемы потому что слабо идет прогресс в развитие добычи и хранение энергии. Могу еще добавить и то что американский самолет стелс Найт Хок в обще не должен летать,но благодаря бортовому компьютеру и электроники которая в реальном времени следит за критическими параметрами полета самолета и не допускает и ограничивает переход самолета на критические режимы полеты. Электроника сделала то что в воздух подняли летающий утюг. Все эти концепты расчитаны на новые материалы нанотехнологии,совершенно другой тип двигателя. Кто его знает может быть эти техно фантазии и полетят. Дрим лайнер взлетел потому что в нем использовали карбон угле пластик,угле волокно,стекловолокно. Благодаря литий ионным батареям стало возможно создать летающей мотоцикл или квадрокоптер. Главное это мощныйи экономичныйисточник энергии а в авиации и в космических кораблях с этим огромная проблема
31 декабря 1968 года
отправился в первый полет легендарный советский самолет Ту-144
, ставший первым в мире пассажирским сверхзвуковым авиалайнером. Первым, но не последним. И пусть сейчас подобные полеты прекратились, но сама идея путешествовать быстрее скорости звука не угасла. И этот наш обзор посвящен истории сверхзвуковой и гиперзвуковой авиации
, а также её будущему.
Bell X-1 – этот экспериментальный самолет, был построен в США специально для того, чтобы исследовать возможность сверхзвуковых полетов. Данное летающее средство было оснащено ракетным двигателем, а в воздух поднималось другим, более крупным аппаратом. На Bell X-1 и был впервые преодолен звуковой барьер. Случилось это 14 октября 1947 года.
Даже сейчас Ту-144 можно назвать самым красивым и стильным детищем отечественной авиации. Этот самолет стал первым в мире пассажирским авиалайнером, созданным для полетов свыше скорости звука. К сожалению, история его была быстрой и трагической. Он перевозил пассажиров меньше года – две громкие аварии заставили всерьез усомниться в надежности данного транспортного средства, да и рентабельность полетов была сильно отрицательной. Зато Ту-144 засветился в фильме «Мимино» - именно на нем летал главный герой картины, став летчиком гражданской авиации. А вот из «Невероятных приключений итальянцев в России» самолет вырезали.
Куда более успешной была судьба французского самолета Concorde. Этот сверхзвуковой авиалайнер поднялся в воздух всего на два месяца позже советского – 2 марта 1969 года и проработал на пассажирских авиалиниях с 1976 по 2003 годы. Причина снятия с эксплуатации все та же – громкая авария и нерентабельность. Сказался также кризис на рынках авиаперевозок после терактов 11 сентября 2001 года, а также развитие онлайн-коммуникаций.
Но история сверхзвуковой пассажирской авиации со смертью Конкорда, судя по всему, не закончилась. Ведь ожидается, что в 2017 году совершит первый полет самолет QSST (SAI Quiet Supersonic Transport) от известной американской компании Lockheed Martin. Этот авиалайнер рассчитан всего на двенадцать пассажиров – он предназначен для чартерных бизнес-перевозок.
В последнее время все большую популярность набирает идея гиперзвуковой пассажирской авиации. Она подразумевает создание самолетов, которые смогут подниматься на суборбитальную орбиту и летать там со скоростью, которая немыслима в атмосфере (5М и выше, где М – это число Маха, относительная величина, превышающая 1000 километров в час).
До сих пор идея гиперзвуковых полетов в сознании большинства обывателей выглядит фантастикой. Однако первый летательный аппарат, преодолевший гиперзвуковой барьер, был запущен еще в 1959 году. Речь идет об американском ракетоплане North American X-15, который в течение 50 лет держал рекорд высоты и скорости полета среди самолетов. Эти характеристики составляли 107,96 км и 7274 км/ч соответственно.
Известная американская научно-исследовательская компания DARPA в 2010 и 2011 годах провела два испытания беспилотного летательных аппарата Falcon HTV. Поднятые в верхние слои атмосферы при помощи ракет-носителей, Falcon HTV-1 и Falcon HTV-2 разогнались до скорости, примерно равной 20 чисел Маха, что стало абсолютным рекордом для созданных человеком объектов. Правда, оба запуска закончились неудачно – аппараты потеряли стабильность полета и рухнули в океан. Да и к гражданской авиации они никакого отношения не имели – проект, скорее, военный. Однако компания DARPA доказала, что у гиперзвуковых полетов большое будущее, а рекорд, продержавшийся около пятидесяти лет, может быть легко побит сразу в несколько раз.
Но существуют в мире проекты и пассажирских гиперзвуковых самолетов. Самым известным и проработанным из них является аппарат SpaceLiner, работы над которым ведутся в Германском центре авиации и космонавтики с 2005 года. Как и другие подобные проекты, SpaceLiner подразумевает, что на высоту полета он будет подниматься не самостоятельно, а посредством ракеты. И уж только достигнув отметки в несколько десятков километров, он сможет начать набирать скорость, которая, кстати, по задумкам авторов, будет достигать 28 чисел Маха. А это позволит путешествовать из Лондона в Австралию всего за 90 минут. Технология будто взята из фантастического фильма, но вполне реально существующие аппараты используют схожий принцип подъема.
Возможно, будет полезно почитать:
- Как попасть на экскурсию в Антарктиду? ;
- Чехия тройский замок. Замок Троя в Праге. Старинная винодельня и музей ;
- Бёклин и его "остров мёртвых" Культурный феномен своего времени ;
- Авиабилеты в крым Билеты на самолет в крым подешевеют ;
- Что можно и нельзя брать с собой ;
- Открыть левое меню хевиз Как добраться из будапешта на озеро хевиз ;
- Канатная дорога в Нячанге (Винперл) Самая длинная канатная дорога в мире вьетнам ;
- Можно ли брать зонт в ручную кладь? ;