Летом 2019 г. на авиасалоне МАКС был представлен макет отечественного сверхзвукового пассажирского авиалайнера нового поколения. При разработке самолета были учтены все жесткие требования к экологичности, экономичности и комфорту.
Первенец российского авиастроения в этом классе самолетов — Ту-144, этот аналог французского «Конкорда» был испытан в 1968 г. Модель опережала звук в 2,2 раза, однако грешила высоким расходом дорогостоящего горючего и рядом технических проблем. К тому же тогда не было возможности перестраивать наземные системы под быстроходные воздушные суда.
Повышенный уровень шума сверхзвуковых машин прошлого, который не вписывается в международные нормы, делает невозможным их эксплуатацию. Однако современность диктует необходимость сокращать время передвижения, поэтому запрос на полеты быстрее скорости звука становится все актуальнее. В это направление готовы вкладываться инвесторы, поэтому инженеры и ученые из России, США, ЕС и Японии занимаются разработкой быстрых авиалайнеров.
Двигатели — ключевое звено
Ключевой механизм — это двигатель, но большие моторы увеличивают сопротивление воздуха. Для повышения эффективности в новой модели турбовентиляторные «бочки» разместили над планером — это новая концепция компоновки.
Однако исследователи продолжают искать оптимальные варианты, они думают, в частности, над двигателем переменного цикла. К сожалению, военные самолеты на могут послужить образцом для пассажирских лайнеров, поскольку у них относительно небольшой ресурс для сверхзвукового полета и высокая стоимость ремонта.
Правильный корпус — это важно
Вес воздушной машины тоже играет существенную роль. Во время полета самолет преодолевает огромное сопротивление воздуха, что снижает его скорость и заставляет тратить много горючего. Частично эту проблему можно решить, повысив высоту полета до 15-18 км над землей, где плотность атмосферы гораздо ниже.
Еще один важный момент — нагревание корпуса вследствие трения о воздух, поэтому ученые разрабатывают жаропрочные композитные углепластики, которые легче алюминия и прочнее стали. Каркас делают в виде бионической сетки, причем в местах наибольшего сопротивления она гуще. Оптимальную аэродинамику обеспечивает V-образная форма фюзеляжа.
Визитная карточка сверхзвуковых самолетов — «журавлиный» нос. Во время полета он горизонтальный, а при посадке он опускался при помощи гидравлического привода, чтобы не загораживать летчикам обзор — механизм отяжелял конструкцию. В новой концепции решили вовсе обойтись без окон и иллюминаторов, чтобы облегчить вес, а картинки выводить на ЖК экраны с помощью внешних камер.
Есть вероятность, что самолет следующего поколения вовсе обойдется без пилотов, благо высокий уровень автоматики это позволяет.
Звуковые ударные волны
Летящий авиалайнер генерирует в атмосфере ударные волны. Обычный самолет летит на высоте в несколько километров бесшумно для находящихся на земле людей, однако, сверхзвуковой истребитель слышно издалека из-за ударных волн. Они безопасны для здоровья, но дискомфортны для слуха, также регулярные звуковые удары могут повредить сооружения. Поэтому ученые бьются над задачей снижения силы этого явления, например, ограничив скорость полета и скорректировав форму фюзеляжа.
Российская школа сверхзвуковой авиации лидирует в мире по уровню инженерной мысли. Ее представители отлично понимают уровень технологических задач, поэтому полагают, что сверхзвуковые пассажирские авиалайнеры не выйдут в эксплуатацию до 2030 г. После создания двигателей и разработки корпуса понадобится сделать демонстрационную модель — прототип уменьшенной формы для испытаний. Российские инженеры смотрят в более отдаленное будущее и видят в нем задачу проектирования гиперзвукового пассажирского летательного аппарата на жидком водороде.
