Pasażer naddźwiękowy. Iluzja możliwości: po co nam naddźwiękowy samolot pasażerski Charakterystyka samolotu o prędkości ponaddźwiękowej
Kiedy nowy naddźwiękowy samolot pasażerski może wzbić się w przestworza? Odrzutowiec biznesowy wzorowany na bombowcu Tu-160: prawdziwy? Jak po cichu przełamać barierę dźwięku?
Tu-160 - największy i najpotężniejszy w historii lotnictwo wojskowe samoloty naddźwiękowe i samoloty o zmiennej geometrii skrzydeł. Wśród pilotów otrzymał przydomek „Biały Łabędź”. Zdjęcie: AP
Czy naddźwiękowe samochody osobowe mają przyszłość? - zapytałem nie tak dawno wybitnego rosyjskiego projektanta samolotów Gienricha Nowoziłowa.
Oczywiście, że mam. Z pewnością pojawi się przynajmniej naddźwiękowy samolot biznesowy - odpowiedział Genrikh Wasiljewicz. - Nie raz miałem okazję rozmawiać z amerykańskimi biznesmenami. Wyraźnie stwierdzili: „Gdyby pojawił się taki samolot, panie Nowożyłow, to bez względu na to, jak drogi byłby, natychmiast kupiliby go od pana”. Prędkość, wysokość i zasięg to trzy czynniki, które zawsze mają znaczenie.
Tak, są aktualne. Marzeniem każdego biznesmena jest przelecieć rano przez ocean, zrobić wielką sprawę i wieczorem wrócić do domu. Nowoczesne samoloty latać nie szybciej niż 900 km/h. Naddźwiękowy odrzutowiec biznesowy będzie miał prędkość przelotową około 1900 km na godzinę. Jakie perspektywy dla świata biznesu!
Dlatego ani Rosja, ani Ameryka, ani Europa nigdy nie zrezygnowały z prób stworzenia nowego naddźwiękowego samochodu osobowego. Ale historia tych, które już latały – radzieckiego Tu-144 i anglo-francuskiego Concorde – wiele nas nauczyła.
W grudniu tego roku minie pół wieku od pierwszego lotu Tu-144. A rok później liniowiec pokazał, do czego dokładnie jest zdolny: przełamał barierę dźwięku. Podniósł prędkość 2,5 tys. km/h na wysokości 11 km. To wydarzenie przeszło do historii. Nadal nie ma na świecie analogów desek pasażerskich, które byłyby w stanie powtórzyć taki manewr.
„Sto czterdzieści cztery” otworzyło zasadniczo nową stronę w światowym przemyśle lotniczym. Mówią, że na jednym ze spotkań w KC KPZR projektant Andriej Tupolew zgłosił Chruszczowowi: samochód okazuje się dość żarłoczny. Ale on tylko machnął ręką: twoim zadaniem jest wycieranie nosa kapitalistom, a my mamy naftę - przynajmniej zatankuj...
Nos - zagubiony. Nafta - zalana.
Jednak europejski zawodnik, który wystartował później, również nie wyróżniał się skutecznością. Tak więc w 1978 roku dziewięć "Concorde" przyniosło swoim firmom około 60 milionów dolarów strat. I dopiero dotacje rządowe uratowały sytuację. Niemniej jednak anglo-francuski latał do listopada 2003 roku. Ale Tu-144 został odpisany znacznie wcześniej. Dlaczego?
Przede wszystkim optymizm Chruszczowa nie był uzasadniony: na świecie wybuchł kryzys energetyczny, a ceny benzyny poszybowały w górę. Naddźwiękowy pierworodny został natychmiast nazwany „boa dusicielem Aerofłotu na szyi". Ogromne zużycie paliwa również powaliło projektowy zasięg lotu: Tu-144 nie dotarł ani do Chabarowska, ani do Pietropawłowska-Kamczackiego. Tylko z Moskwy do Ałma-Aty.
A jeśli tylko to. 200-tonowe „żelazo”, przelatujące nad gęsto zaludnionymi obszarami z prędkością ponaddźwiękową, dosłownie wysadziło w powietrze całą przestrzeń na trasie. Napływały skargi: mleczność krów spadła, kury przestały się nieść, kwaśne deszcze zmiażdżyły… Gdzie jest prawda, gdzie kłamstwo - dziś nie można powiedzieć na pewno. Ale fakt pozostaje faktem: Concorde leciał tylko nad oceanem.
Wreszcie, co najważniejsze, katastrofy. Jeden - w czerwcu 1973 roku na paryskim pokazie lotniczym w Le Bourget, jak mówią, na oczach całej planety: załoga pilota doświadczalnego Kozłowa chciała zademonstrować możliwości radzieckiego samolotu pasażerskiego... Drugi - za pięć lat . Następnie odbył się lot próbny z silnikami nowej serii: wystarczyło pociągnąć samolot do wymaganego zasięgu.
"Concorde" również nie uniknął tragedii: samolot rozbił się w lipcu 2000 roku podczas startu z lotniska im. Charlesa de Gaulle'a. Jak na ironię, rozbił się prawie tam, gdzie kiedyś był Tu-144. Zginęło 109 osób na pokładzie i cztery na ziemi. Regularny ruch pasażerski wznowiono dopiero rok później. Ale nastąpiła kolejna seria incydentów, a kula została również umieszczona w tym naddźwiękowym samolocie.
31 grudnia 1968 odbył się pierwszy lot Tu-144, dwa miesiące wcześniej niż Concorde. A 5 czerwca 1969 roku na wysokości 11 000 metrów nasz samolot jako pierwszy na świecie przekroczył barierę dźwięku. Zdjęcie: Siergiej Micheev / RG
Dziś, na nowym etapie rozwoju technologii, naukowcy muszą znaleźć równowagę między sprzecznymi czynnikami: dobrą aerodynamiką nowego naddźwiękowego samolotu, niskim zużyciem paliwa, a także surowymi ograniczeniami dotyczącymi hałasu i boomu dźwiękowego.
Na ile realistyczne jest stworzenie nowego naddźwiękowego samolotu pasażerskiego na bazie bombowca Tu-160? Z czysto inżynierskiego punktu widzenia jest całkiem, mówią eksperci. A w historii są przykłady, kiedy samoloty wojskowe z powodzeniem „zdjęły pasy barkowe” i poleciały „do życia cywilnego”: na przykład Tu-104 powstał na bazie bombowca dalekiego zasięgu Tu-16, a Tu-104 114 był wzorowany na bombowcu Tu-95. W obu przypadkach kadłub musiał zostać przerobiony - zmienić układ skrzydeł, zwiększyć średnicę. W rzeczywistości były to nowe samoloty i całkiem udane. Nawiasem mówiąc, ciekawy szczegół: kiedy Tu-114 po raz pierwszy poleciał do Nowego Jorku, na oszołomionym lotnisku nie było ani odpowiedniej drabiny, ani traktora ...
Podobna praca będzie wymagana przynajmniej do konwersji Tu-160. Jednak na ile opłacalne będzie to rozwiązanie? Wszystko trzeba dokładnie ocenić.
Ile takich samolotów potrzebujesz? Kto będzie nimi latał i gdzie? W jakim stopniu będą one dostępne komercyjnie dla pasażerów? Jak szybko koszty rozwoju się zwrócą?.. Bilety na tego samego Tu-144 kosztują 1,5 razy więcej niż zwykle, ale nawet tak wysoki koszt nie pokrył kosztów eksploatacji.
Tymczasem zdaniem ekspertów pierwszy rosyjski naddźwiękowy samolot administracyjny (odrzutowiec biznesowy) można zaprojektować za siedem do ośmiu lat, jeśli wystąpią zaległości w silniku. Taki samolot może pomieścić do 50 osób. Całkowity popyt na rynku krajowym prognozowany jest na poziomie 20-30 samochodów w cenie 100-120 mln dolarów.
Seryjne naddźwiękowe samoloty pasażerskie nowej generacji mogą pojawić się około 2030 roku
Projektanci po obu stronach oceanu pracują nad projektami naddźwiękowych odrzutowców biznesowych. Wszyscy szukają nowych rozwiązań układowych. Ktoś oferuje nietypowy ogon, ktoś zupełnie nietypowe skrzydło, ktoś kadłub z zakrzywioną osią centralną…
Specjaliści TsAGI opracowują projekt SDS / SPS („naddźwiękowy samolot biznesowy / naddźwiękowy samolot pasażerski”): zgodnie z planem, loty transatlantyckie na dystansie do 8600 km będzie w stanie osiągnąć prędkość przelotową co najmniej 1900 km/h. Ponadto salon będzie można przekształcić - z 80-osobowej do 20-osobowej klasy VIP.
A zeszłego lata na pokazie lotniczym w Żukowskim jednym z najciekawszych był model dużej prędkości samoloty cywilne, stworzony przez naukowców TsAGI w ramach międzynarodowego projektu HEXAFLY-INT. Samolot ten musi latać z prędkością ponad 7-8 tys. km/h, co odpowiada 7 lub 8 machom.
Aby jednak szybki samolot cywilny stał się rzeczywistością, należy rozwiązać ogromny zakres zadań. Dotyczą one materiałów, elektrowni wodorowej, jej integracji z płatowcem oraz uzyskania wysokiej sprawności aerodynamicznej samego statku powietrznego.
I co jest absolutnie pewne: cechy konstrukcyjne projektowanej maszyny skrzydlatej będzie wyraźnie niestandardowy.
Umiejętnie
Sergey Chernyshev, dyrektor generalny TsAGI, akademik Rosyjskiej Akademii Nauk:
Poziom bumu dźwiękowego (gwałtowny spadek ciśnienia w fali uderzeniowej) z Tu-144 wynosił 100-130 paskali. Ale współczesne badania wykazały, że można go podnieść do 15-20. Ponadto zmniejsz głośność bumu dźwiękowego do 65 decybeli, co odpowiada hałasowi dużego miasta. Do tej pory nie ma oficjalnych norm dotyczących dopuszczalnego poziomu boomu dźwiękowego na świecie. I najprawdopodobniej zostanie to ustalone nie wcześniej niż w 2022 roku.
Zaproponowaliśmy już pojawienie się demonstratora naddźwiękowego cywilnego samolotu przyszłości. Próbka powinna wykazać wykonalność zmniejszenia grzmotu dźwiękowego podczas lotu z prędkością naddźwiękową i hałasu na lotnisku. Rozważane jest kilka opcji: samolot dla 12-16 pasażerów, także dla 60-80. Istnieje wariant bardzo małego samolotu biznesowego - dla 6-8 pasażerów. To są różne wagi. W jednym przypadku maszyna będzie ważyła około 50 ton, w drugim - 100-120 itd. Ale zaczniemy od pierwszego z wyznaczonych samolotów naddźwiękowych.
Według różnych szacunków, dziś na rynku istnieje niezrealizowana potrzeba szybkich lotów dla ludzi biznesu samolotami o pojemności 12-16 osób. I oczywiście samochód musi latać w odległości co najmniej 7-8 tysięcy kilometrów po trasach transatlantyckich. Prędkość przelotowa wyniesie 1,8-2 Macha, czyli około dwa razy więcej niż prędkość dźwięku. Ta prędkość jest technologiczną barierą dla wykorzystania konwencjonalnych materiałów aluminiowych w konstrukcji płatowca. Dlatego marzeniem naukowców jest wykonanie samolotu w całości z kompozytów termicznych. I są dobre praktyki.
Klient startowy musi określić jasne wymagania dla samolotu, a następnie na etapie projektu wstępnego i eksperymentalnych prac projektowych możliwa jest pewna zmiana w początkowym wyglądzie samolotu uzyskanym na etapie projektu wstępnego. Ale zasady dźwiękowe redukcji boomu dźwiękowego pozostają niezmienione.
Krótkoterminowe operacje pasażerskie naddźwiękowego Tu-144 ograniczały się do lotów z Moskwy do Ałma-Aty. Zdjęcie: Boris Korzin / Kronika filmowa TASS
Myślę, że jesteśmy 10-15 lat od latającego prototypu. W niedalekiej przyszłości, zgodnie z naszymi planami, powinien pojawić się latający demonstrator, którego wygląd jest w trakcie opracowywania. Jego głównym zadaniem jest zademonstrowanie podstawowych technologii budowy samolotu naddźwiękowego o niskim poziomie bumu dźwiękowego. Jest to niezbędny krok w pracy. Produkcyjny samolot naddźwiękowy nowej generacji może pojawić się na horyzoncie 2030 roku.
Oleg Smirnow, Honorowy Pilot ZSRR, Przewodniczący Komisji ds lotnictwo cywilne Rada Publiczna Rostransnadzor:
Zrobić pasażerski samolot naddźwiękowy na bazie Tu-160? Dla naszych inżynierów - absolutnie realne. Bez problemu. Poza tym maszyna ta jest bardzo dobra, ma świetne właściwości aerodynamiczne, dobre skrzydło i kadłub. Jednak dzisiaj każdy samolot pasażerski musi przede wszystkim spełniać międzynarodowe wymagania dotyczące zdatności do lotu i techniczne. Rozbieżności, jeśli porównamy bombowiec i samolot pasażerski, wynoszą ponad 50 procent. Na przykład, gdy niektórzy mówią, że podczas przeróbki konieczne jest „napompowanie kadłuba”, należy zrozumieć, że sam Tu-160 waży ponad 100 ton. „Napompuj” to dodanie większej wagi. A to oznacza - aby zwiększyć zużycie paliwa, zmniejszyć prędkość i wysokość, uczynić urządzenie absolutnie nieatrakcyjnym dla każdej linii lotniczej pod względem kosztów eksploatacji.
Aby stworzyć naddźwiękowy samolot dla lotnictwa biznesowego, potrzebujemy nowej awioniki, nowych silników lotniczych, nowych materiałów, nowych rodzajów paliwa. Na Tu-144 nafta, jak mówią, płynęła jak rzeka. Dziś jest to niemożliwe. A co najważniejsze, powinno być ogromne zapotrzebowanie na taki samolot. Jeden czy dwa samochody zamówione przez milionerów nie rozwiążą problemu finansowego. Linie lotnicze będą musiały go wydzierżawić i „odpracować” koszty. na kogo? Oczywiście na pasażerach. Z ekonomicznego punktu widzenia projekt zakończy się porażką.
Sergey Melnichenko, dyrektor generalny ICAA „Bezpieczne loty”:
W ciągu prawie 35 lat, które upłynęły od rozpoczęcia seryjnej produkcji Tu-160, technologia poszła do przodu i trzeba będzie to uwzględnić w głębokiej modernizacji istniejących samolotów. Konstruktorzy samolotów twierdzą, że znacznie łatwiej i taniej jest zbudować nowy samolot według nowej koncepcji niż przebudować stary.
Kolejne pytanie: jeśli Tu-160 zostanie przebudowany specjalnie na samolot biznesowy, czy arabscy szejkowie nadal będą nim zainteresowani? Jest jednak kilka „ale”. Samolot będzie musiał uzyskać międzynarodowy certyfikat (a za jego wydaniem stoją Unia Europejska i Stany Zjednoczone), co jest bardzo problematyczne. Ponadto potrzebne będą nowe ekonomiczne silniki, których nie mamy. Te, które są dostępne, nie zużywają paliwa, ale piją.
Jeśli samolot zostanie przerobiony na transport pasażerów ekonomicznych (co jest mało prawdopodobne), to pytanie brzmi, gdzie lecieć i kogo przewozić? W zeszłym roku dopiero co zbliżyliśmy się do liczby 100 milionów przewiezionych pasażerów. W ZSRR liczby te były znacznie wyższe. Liczba lotnisk zmniejszyła się kilkukrotnie. Nie każdy, kto chciałby polecieć do europejskiej części kraju z Kamczatki i Primorye, może sobie na to pozwolić. Bilety na „paliwo-pijący samolot” będą droższe niż na boeingi i airbusy.
Jeśli planowana jest przebudowa samolotu wyłącznie w interesie liderów dużych firm, to najprawdopodobniej tak się stanie. Ale wtedy to pytanie dotyczy tylko ich, a nie rosyjskiej gospodarki i narodu. Chociaż w tym przypadku trudno sobie wyobrazić, że loty będą obsługiwane tylko na Syberię lub na Daleki Wschód. Problem z hałasem w okolicy. A jeśli zaktualizowany samolot nie jest dozwolony na Sardynię, to kto go potrzebuje?
Po tym, jak człowiek zaczął opanowywać przestrzenie nieba, zawsze starał się ulepszać samoloty tak bardzo, jak to możliwe, aby uczynić je bardziej niezawodnymi, szybszymi i bardziej przestronnymi. Jeden z najbardziej zaawansowanych wynalazków ludzkości w ten kierunek są naddźwiękowe samolot pasażerski. Ale niestety, z nielicznymi wyjątkami, większość projektów została zamknięta lub znajduje się obecnie na etapie projektu. Jednym z takich projektów jest naddźwiękowy samolot pasażerski Tu-244, który omówimy poniżej.
szybciej niż dźwięk
Ale zanim zaczniemy mówić bezpośrednio o Tu-244, zróbmy to krótka dygresja w historii ludzkości pokonanie prędkości dźwięku, ponieważ ten samolot będzie bezpośrednią kontynuacją naukowych osiągnięć w tym kierunku.
Znaczącego impulsu dla rozwoju lotnictwa nadała II wojna światowa. Wtedy właśnie pojawiły się realne projekty samolotów zdolnych do osiągania prędkości większych niż śmigła. Od drugiej połowy lat 40. ubiegłego wieku są one aktywnie przyjmowane zarówno w lotnictwie wojskowym, jak i cywilnym.
Kolejnym zadaniem było maksymalizacja Jeśli pójdziesz do bariera naddźwiękowa nie było trudne, po prostu zwiększając moc silników, to pokonanie go było poważnym problemem, ponieważ prawa aerodynamiki zmieniają się przy takich prędkościach.
Mimo to pierwsze zwycięstwo w wyścigu z dźwiękiem odniesiono już w 1947 roku na amerykańskim samolocie eksperymentalnym, ale masowe zastosowanie technologii naddźwiękowych rozpoczęło się dopiero na przełomie lat 50. i 60. XX wieku w lotnictwie wojskowym. Pojawiły się modele produkcyjne takie jak MiG-19, North American A-5 Vigilante, Convair F-102 Delta Dagger i wiele innych.
Pasażerskie lotnictwo naddźwiękowe
Ale lotnictwo cywilne nie ma tyle szczęścia. Pierwsze naddźwiękowe samoloty pasażerskie pojawiły się dopiero pod koniec lat 60. Co więcej, do tej pory powstały tylko dwa modele produkcyjne – radziecki Tu-144 i francusko-brytyjski Concorde. To były typowe samoloty dalekiego zasięgu. Tu-144 był eksploatowany od 1975 do 1978 roku, a Concorde od 1976 do 2003 roku. Tak więc w tej chwili żaden naddźwiękowy samolot nie jest używany do pasażerskiego transportu lotniczego.
Projektów budowy naddźwiękowych i hipersonicznych samolotów było wiele, ale niektóre z nich ostatecznie zamknięto (Douglas 2229, Super-Caravelle, T-4 itp.), podczas gdy realizacja innych przeciągała się w nieskończoność ( Silniki reakcji A2, SpaceLiner, transport naddźwiękowy nowej generacji). Do tych ostatnich należy również projekt samolotu Tu-244.
Początek rozwoju
Projekt stworzenia samolotu, który miał zastąpić Tu-144, został zapoczątkowany przez Biuro Konstrukcyjne Tupolewa jeszcze w czasach sowieckich, na początku lat 70. ubiegłego wieku. Projektując nowy samolot pasażerski, projektanci wykorzystali rozwiązania jego poprzednika, Concorde, a także materiały amerykańskich kolegów, którzy brali udział w pracach. Wszystkie zmiany zostały przeprowadzone pod kierownictwem Aleksieja Andriejewicza Tupolewa.
W 1973 roku projektowany samolot otrzymał nazwę Tu-244.
Cele projektu
Głównym celem tego projektu było stworzenie prawdziwie konkurencyjnego naddźwiękowego samolotu pasażerskiego w porównaniu z poddźwiękowymi samolotami odrzutowymi. Niemal jedyną przewagą pierwszego nad drugim był wzrost prędkości. Pod wszystkimi innymi względami naddźwiękowe samoloty pasażerskie były lepsze od swoich wolniejszych konkurentów. Transport pasażerski po prostu nie opłacały się ekonomicznie. Ponadto latanie na nich było bardziej niebezpieczne niż na prostych samolotach z napędem odrzutowym. Nawiasem mówiąc, ten ostatni czynnik stał się oficjalnym powodem zakończenia eksploatacji pierwszego samolotu naddźwiękowego Tu-144 zaledwie kilka miesięcy po jej rozpoczęciu.
Tak więc właśnie rozwiązanie tych problemów zostało postawione przed twórcami Tu-244. Samolot miał być niezawodny, szybki, ale jednocześnie jego eksploatacja do przewozu pasażerów musiała być ekonomicznie opłacalna.
Specyfikacje
Ostateczny model samolotu Tu-244, przyjęty do prac rozwojowych, miał posiadać następujące charakterystyki techniczne i eksploatacyjne.
Załoga samolotu składała się z trzech osób. Pojemność kabiny została podjęta w tempie 300 pasażerów. To prawda, że \u200b\u200bw ostatecznej wersji projektu należało go zmniejszyć do 254 osób, ale w każdym razie było to znacznie więcej niż Tu-154, który mógł pomieścić tylko 150 pasażerów.
Planowana prędkość przelotowa wynosiła 2,175 tys. km/h, czyli dwukrotnie więcej. Oznacza to, że samolot miał być nieco wolniejszy niż jego poprzednik, ale dzięki temu znacznie zwiększyłby swoją pojemność, co miało zapewnić korzyści ekonomiczne z transportu pasażerskiego. Ruch zapewniały 4. Zasięg lotu nowego samolotu miał wynosić 7500-9200 km. Nośność - 300 ton.
Samolot miał mieć długość 88 m, wysokość 15 m, rozpiętość skrzydeł 45 m, a powierzchnię roboczą 965 m 2 .
Główną zewnętrzną różnicą w stosunku do Tu-144 miała być zmiana w konstrukcji nosa.
Ciągły rozwój
Projekt budowy naddźwiękowego samolotu pasażerskiego drugiej generacji Tu-244 miał dość przewlekły charakter i kilkakrotnie przechodził znaczące zmiany. Niemniej jednak nawet po rozpadzie ZSRR Biuro Projektowe Tupolewa nie przestało rozwijać się w tym kierunku. Na przykład już w 1993 roku na pokazie lotniczym we francji został przedstawiony dokładna informacja o rozwoju. Jednak sytuacja gospodarcza kraju w latach 90. nie mogła nie wpłynąć na losy projektu. W rzeczywistości jednak jego los wisiał w powietrzu Praca projektowa kontynuowano i nie było oficjalnego ogłoszenia o jego zamknięciu. W tym czasie amerykańscy specjaliści zaczęli aktywnie przyłączać się do projektu, choć kontakty z nimi nawiązywano jeszcze w czasach sowieckich.
Aby kontynuować badania nad stworzeniem pasażerskich naddźwiękowych samolotów pasażerskich drugiej generacji, w 1993 roku dwa samoloty Tu-144 przekształcono w latające laboratoria.
Zamknąć czy zamrozić?
Na tle trwających prac rozwojowych i zapowiedzi, że do 2025 roku samoloty TU-244 wejdą do eksploatacji lotnictwa cywilnego w ilości 100 sztuk, brak tego projektu w państwowym programie rozwoju lotnictwa na lata 2013-2025, który został przyjęty w 2012 roku, był dość nieoczekiwany. Trzeba powiedzieć, że w programie tym brakowało również wielu innych znaczących osiągnięć, które do tej pory uważano za obiecujące w przemyśle lotniczym, na przykład naddźwiękowy samolot lotnictwa biznesowego Tu-444.
Fakt ten może wskazywać, że projekt Tu-244 został ostatecznie zamknięty lub zamrożony na czas nieokreślony. W tym drugim przypadku wypuszczenie tych naddźwiękowych samolotów będzie możliwe dopiero znacznie później niż w 2025 roku. Nie podano jednak żadnych oficjalnych wyjaśnień w tej sprawie, co pozostawia dość szerokie pole do różnych interpretacji.
horyzont
Biorąc to wszystko pod uwagę, można stwierdzić, że projekt Tu-244 obecnie co najmniej wisi w powietrzu, a być może nawet jest zamknięty. Nie ma jeszcze oficjalnego komunikatu o losach projektu. Nie podano również powodów, dla których został zawieszony lub zamknięty na stałe. Choć można przypuszczać, że mogą one leżeć w braku środków publicznych na sfinansowanie takich przedsięwzięć, nieopłacalności ekonomicznej projektu lub w tym, że za 30 lat może on po prostu stać się przestarzały, a teraz na porządku dziennym są bardziej obiecujące zadania. Jest jednak całkiem możliwe, że wszystkie trzy czynniki mogą wpływać jednocześnie.
W 2014 roku w funduszach środki masowego przekazu poczyniono przypuszczenia o wznowieniu projektu, ale do tej pory nie uzyskały one oficjalnego potwierdzenia, jak również zaprzeczeń.
Należy zauważyć, że zagraniczne opracowania naddźwiękowych samolotów pasażerskich drugiej generacji nie dotarły jeszcze do mety, a wdrożenie wielu z nich jest dużym pytaniem.
Jednocześnie, dopóki nie ma oficjalnego oświadczenia osób uprawnionych, nie warto całkowicie kłaść kresu projektowi samolotu Tu-244.
Opublikowano wt., 29.09.2015 - 07:20 przez russianinterest...Oryginał zaczerpnięty z Speed like a dream. Szybkość to powołanie
Być może lata 60. można uznać za złote lata lotnictwa naddźwiękowego. Wtedy wydawało się, że jeszcze trochę eskadry naddźwiękowych samolotów staną się jedyną opcją walki powietrznej, a ponaddźwiękowe liniowce prześledzą swoje ślady po naszym niebie, łącząc wszystko duże miasta i światowych stolicach. Okazało się jednak, że podobnie jak w przypadku przestrzeni załogowej podejście człowieka do dużych prędkości wcale nie jest usłane różami: lotnictwo pasażerskie zamroziło się z prędkością około 800 kilometrów na godzinę, a samoloty wojskowe od czasu do czasu wiszą wokół bariery dźwiękowej ośmielił się polecieć w kosmos na krótki czas, w obszarze niskiej prędkości naddźwiękowej, w obszarze Mach 2 lub nieco więcej.
Z czym to jest związane? Nie, wcale nie z tym, że „nie trzeba szybko latać” albo „nikt tego nie potrzebuje”. Mówimy raczej o tym, że w pewnym momencie świat zaczął iść po linii najmniejszego oporu i uznał, że postęp naukowo-techniczny to samobieżny wózek, który już jedzie w dół, dlatego jego dodatkowe pchanie jest dopiero strata dodatkowej energii.
Zadajmy sobie proste pytanie – dlaczego lot naddźwiękowy jest tak trudny i kosztowny? Zacznijmy od tego, że kiedy statek powietrzny pokonuje barierę naddźwiękową, charakter opływu wokół kadłuba samolotu zmienia się diametralnie: gwałtownie wzrasta opór aerodynamiczny, wzrasta kinetyczne nagrzewanie konstrukcji płatowca, a na skutek przesunięcia aerodynamicznego skupienie opływowego ciała powoduje utratę stabilności i sterowności samolotu.
Oczywiście dla laika i nieprzygotowanego czytelnika wszystkie te terminy brzmią raczej wyblakłe i niezrozumiałe, ale jeśli podsumujemy to wszystko w formie jednego zdania, okaże się: „trudno latać naddźwiękami”. Ale oczywiście nie jest to w żaden sposób niemożliwe. Jednocześnie, oprócz zwiększenia mocy silnika, twórcy samolotów naddźwiękowych muszą świadomie zmieniać wygląd zewnętrzny samolotu – pojawiają się w nim charakterystyczne „szybkie” proste linie, ostre rogi na nosie i na krawędziach natarcia, które natychmiast odróżnia samolot naddźwiękowy nawet na zewnątrz od „gładkich” i „eleganckich” form samolotów poddźwiękowych.
Dziób Tu-144 odchylał się w dół podczas startu i lądowania, aby zapewnić pilotom przynajmniej minimalny widok.
Ponadto, gdy samolot jest zoptymalizowany do lotu naddźwiękowego, ma jeszcze jedną nieprzyjemną cechę: staje się słabo przystosowany do lotu poddźwiękowego i raczej niezgrabny w trybach startu i lądowania, które wciąż musi wykonywać przy dość niskich prędkościach. Te bardzo ostre linie i szybkie formy, które są tak dobre w naddźwiękowych, ustępują niskim prędkościom, z którymi samoloty naddźwiękowe nieuchronnie muszą się poruszać na początku i na końcu lotu. A ostre nosy maszyn naddźwiękowych również nie dają pilotom pełnego widoku pasa startowego.
Oto na przykład nosy dwóch radzieckich samolotów naddźwiękowych, które nie są sprzedawane w serii - M-50 Myasishchev Design Bureau (w tle) i T-4 „Obiekt 100” Biura Projektowego Suchoj (zbliżenie).
Wyraźnie widać starania konstruktorów: jest to albo próba osiągnięcia kompromisu w konturach, jak w M-50, albo wysuwany nos pochylony w dół, jak w T-4. Co ciekawe, T-4 mógł równie dobrze stać się pierwszym seryjnym samolotem naddźwiękowym, który latałby całkowicie w poziomym locie naddźwiękowym bez naturalnej widoczności przez baldachim kokpitu: przy prędkości naddźwiękowej stożek dziobowy całkowicie zakrywał kokpit, a cała nawigacja odbywała się wyłącznie za pomocą przyrządów , dodatkowo samolot miał peryskop optyczny. Nawiasem mówiąc, obecny poziom rozwoju środków nawigacyjnych i telemetrycznych pozwala na rezygnację ze skomplikowanej konstrukcji przesuwanej owiewki dziobowej samolotu naddźwiękowego - można go już podnosić i lądować tylko za pomocą przyrządów, a nawet bez udziału piloci.
Z tych samych warunków i zadań powstają podobne konstrukcje. Angielsko-francuski nos „Concorde” również opuszczał się podczas startu i lądowania.
Co przeszkodziło ZSRR w stworzeniu w 1974 r. nowatorskiego systemu przeciwokrętowego opartego na naddźwiękowym T-4, który był tak zaawansowany, że na jego konstrukcję zgłoszono aż 600 patentów?
Rzecz w tym, że biuro projektowe Suchoj do połowy lat 70. nie posiadało własnych zakładów produkcyjnych do przeprowadzania rozszerzonych testów państwowych „Obiektu 100”. Do tego procesu potrzebny był nie eksperymentalny, ale seryjny zakład, do roli którego KAPO (Kazan Aviation Plant) był całkiem odpowiedni. Jednak gdy tylko zaczęto przygotowywać decyzję o przygotowaniu Kazańskich Zakładów Lotniczych do montażu partii pilotażowej T-4, akademik Tupolew, zdając sobie sprawę, że traci seryjny zakład, który wyprodukował „strategiczny defekt przewoźnika” Tu-22 wyszedł z inicjatywą stworzenia jego modyfikacji Tu-22M, dla której rzekomo wystarczyło jedynie nieco przeprofilować produkcję. Chociaż w przyszłości Tu-22M był rozwijany jako zupełnie nowy samolot, decyzja o przeniesieniu kazańskich zakładów do Suchoj nie została wówczas podjęta, a T-4 trafił do muzeum w Monino.
Tak duża różnica między Tu-22 a Tu-22M to pozostałość po walce z T-4.
Kwestia stożka dziobowego to nie jedyny kompromis, na jaki muszą pójść twórcy samolotów naddźwiękowych. Z wielu powodów kończą zarówno niedoskonałym szybowcem naddźwiękowym, jak i przeciętnym samolotem poddźwiękowym. Osiąganie przez lotnictwo nowych granic prędkości i wysokości wiąże się więc często nie tylko z zastosowaniem bardziej zaawansowanego lub zasadniczo nowego układu napędowego i nowego układu statków powietrznych, ale także ze zmianami ich geometrii w locie. W pierwszej generacji maszyn naddźwiękowych ta opcja nigdy nie została zaimplementowana, ale to właśnie idea zmiennej geometrii skrzydła stała się niemal kanonem w latach 70. Takie zmiany w odchyleniu skrzydła, poprawiając właściwości samolotu przy dużych prędkościach, nie powinny były pogarszać ich właściwości przy małych prędkościach i odwrotnie.
Boeing 2707 miał być pierwszym pasażerskim samolotem naddźwiękowym ze skrzydłem o zmiennym skoku.
Ciekawe, że losu Boeinga-2707 nie zrujnowała jego konstrukcyjna niedoskonałość, a jedynie szereg kwestii politycznych. Do 1969 roku, kiedy program rozwoju Boeinga 2707 był na końcowym etapie, 26 linii lotniczych zamówiło 122 samoloty Boeing 2707 za prawie 5 miliardów dolarów. W tym momencie program Boeinga wyszedł już z fazy projektowania i badań i rozpoczęła się budowa dwóch prototypów modelu 2707. Aby ukończyć budowę i wyprodukować samoloty testowe, firma musiała przyciągnąć około 1-2 miliardów. całkowity koszt programu budowy 500 samolotów zbliżył się do 5 miliardów dolarów. Potrzebne były pożyczki rządowe. W zasadzie w innym czasie Boeing znalazłby na to własne środki, ale lata 60. nie były takie.
koniec lat 60 zdolność produkcyjna Boeing był mocno obciążony stworzeniem największego poddźwiękowego samolotu pasażerskiego na świecie - Boeinga 747, którym latamy do dziś. Z tego powodu model 2707 dosłownie przez kilka lat „nie „stłoczył się” z „powietrznej ciężarówki do przewozu bydła” i znalazł się za swoim zakrzywionym kadłubem. W rezultacie całe finansowanie gotówkowe i cały sprzęt były zaangażowane w produkcję 747, a 2707 został sfinansowany przez Boeinga na zasadzie rezydualnej.
Dwa podejścia do lotnictwa pasażerskiego - "Boeing-747" i "Boeing-2707" na jednym rysunku.
Ale trudności związane ze stworzeniem 2707 były znacznie poważniejsze niż tylko problemy techniczne czy program produkcyjny Boeinga. Od 1967 roku w Stanach Zjednoczonych nasila się ruch środowiskowy przeciwko naddźwiękowemu transportowi pasażerskiemu. Twierdzono, że ich loty zniszczą warstwę ozonową, a potężny wstrząs akustyczny występujący podczas lotu naddźwiękowego uznano za nie do przyjęcia dla obszarów zaludnionych. Pod naciskiem opinii publicznej, a następnie Kongresu, prezydent Nixon powołuje 12-osobową komisję do decydowania o finansowaniu programu SST, w skład którego wchodził Boeing 2707. Ale wbrew jego oczekiwaniom komisja odrzuca potrzebę tworzenia SST nie tylko ze względów środowiskowych, ale także ekonomicznych. Na stworzenie pierwszego samolotu, według ich wyliczeń, trzeba było wydać 3 miliardy dolarów, co zwróciłoby się dopiero przy sprzedaży 300 samolotów. Kondycję finansową Stanów Zjednoczonych osłabiła długa wojna w Wietnamie i koszt wyścigu księżycowego.
Prace nad modelem 2707 przerwano w 1971 roku, po czym Boeing próbował kontynuować budowę na własny koszt przez około rok. Ponadto osoby prywatne, w tym studenci i uczniowie, również starały się wesprzeć „Samolot American Dream”, który zebrał ponad milion dolarów. Ale to nie uratowało programu. Koniec programu zbiegł się w czasie z recesją w przemyśle lotniczym i kryzysem naftowym, co zmusiło Boeinga do zwolnienia prawie 70 000 pracowników w Seattle, a 2707 nazwano „samolotem, który zjadł Seattle”.
Dobranoc słodki książe. Kokpit i część kadłuba Boeinga 2707 w Hiller Aviation Museum.
Co motywowało twórców naddźwiękowych maszyn? W przypadku klientów wojskowych sytuacja jest ogólnie jasna. Wojownicy zawsze potrzebowali samolotu, który latałby wyżej i szybciej. Naddźwiękowa prędkość lotu umożliwiła nie tylko szybsze dotarcie do terytorium wroga, ale także zwiększenie pułapu lotu takiego samolotu do wysokości 20-25 kilometrów, co było ważne dla rozpoznania i bombowców. Przy dużych prędkościach, jak pamiętamy, rośnie również siła nośna skrzydła, dzięki czemu lot mógł odbywać się w bardziej rozrzedzonej atmosferze, a co za tym idzie, na większej wysokości.
W latach 60., przed pojawieniem się przeciwlotniczych systemów rakietowych zdolnych do rażenia celów na duże wysokości, główną zasadą użycia bombowców było lecieć do celu na jak największej wysokości i prędkości. Oczywiście obecne systemy obrony powietrznej zamykają tego rodzaju niszę dla użycia samolotów naddźwiękowych (przykładowo kompleks S-400 może zestrzelić cele bezpośrednio w kosmosie, na wysokości 185 kilometrów i z własną prędkością 4,8 km /s, będąc w rzeczywistości systemem obrony przeciwrakietowej, a nie przeciwlotniczej). Jednak w operacjach przeciwko celom naziemnym, naziemnym i powietrznym prędkość ponaddźwiękowa jest dość pożądana i nadal jest obecna w obiecujących planach wojskowych zarówno dla rosyjskich, jak i zachodnich samolotów. Po prostu realizacja dość złożonego lotu naddźwiękowego jest prawie nie do pogodzenia z zadaniem stealth i stealth, które próbują zaszczepić w bombowcach i myśliwcach przez ostatnie 30 lat, dlatego trzeba wybierać, jak mówią , jedno - albo się schować, albo się przedrzeć.
Jednak czy Rosja ma teraz niezawodne środki przeciwko amerykańskim AUG? Żeby nie zbliżać się do nich na 300 kilometrów, żeby wystrzelić Onyxy jakimś niepozornym, ale wrażliwym statkiem? T-4 miał spójną koncepcję własnego stylu niszczenia grupy lotniskowców, ale czy Rosja ma ją teraz? Myślę, że nie - tak jak wciąż nie ma pocisków hipersonicznych Kh-33 i X-45.
Amerykański bombowiec XB-70 "Walkiria". To właśnie z nimi MiG-25 musiał walczyć.
Kwestia, w którą stronę potoczy się przyszłość konstrukcji samolotów wojskowych, pozostaje kwestią otwartą.
Chcę powiedzieć jeszcze kilka słów o cywilnych samolotach naddźwiękowych.
Ich działanie umożliwiło nie tylko znaczne skrócenie czasu lotu na trasach długodystansowych, ale także wykorzystanie nieobciążonej przestrzeni powietrznej do wysoki pułap(około 18 km), podczas gdy główna przestrzeń powietrzna wykorzystywana przez liniowce (wysokości 9-12 km) była już znacznie obciążona jeszcze w latach 60. Również samoloty naddźwiękowe latały po prostych trasach (na zewnątrz trasy lotnicze i korytarze). I to nie mówiąc już o elementarnym: oszczędności czasu zwykłych pasażerów, co stanowiło około połowy czasu lotu np. na trasie Europa-USA.
Jednocześnie jeszcze raz powtarzam – projekt samolotu ponaddźwiękowego, zarówno wojskowego, jak i cywilnego, nie jest bynajmniej niemożliwy z praktycznego punktu widzenia ani jakoś nierealny z ekonomicznego punktu widzenia.
Po prostu kiedyś skręciliśmy „w złą stronę” i potoczyliśmy wózek postępu nie pod górę, ale po najłatwiejszej i najprzyjemniejszej ścieżce - w dół iw dół. Nawet dzisiaj opracowywane są projekty naddźwiękowych samolotów pasażerskich dla tego samego segmentu, dla którego powstała inna innowacyjna koncepcja: tiltrotor Augusta-Westland AW609. Segment ten to segment przewozów biznesowych dla zamożnych klientów, kiedy samolot przewozi nie pięć tysięcy pasażerów w bestialskich warunkach, ale kilkanaście osób w warunkach maksymalnej wydajności i maksymalnego komfortu. Poznaj Aerio AS2. Jeśli masz szczęście, poleci w najbliższej przyszłości, w 2021 roku:
Myślę, że tam już wszystko jest dość poważne – zarówno partnerstwo z Airbusem, jak i zapowiadane inwestycje w wysokości 3 miliardów dolarów pozwalają uznać projekt nie za „szopkę”, ale za poważną aplikację. Krótko mówiąc, „szacowany Pan jest dla szanowanych dżentelmenów”. I nie dla tych wszystkich łajdaków, którzy pozwolili światu końca XX wieku skręcić na łatwą i wygodną drogę.
Jednak o tym już pisałem, nie będę się powtarzał. Teraz to nic więcej niż przeszłość:
Teraz żyjemy w innym świecie. W świecie bez lotnictwa naddźwiękowego dla wszystkich. Jednak nie to jest najgorszą stratą.
Jeden z przykładów istniejących projektów samolotów naddźwiękowych.
Dziś zacznę od małego wstępu 🙂.
Na tej stronie mam już lot samolotu. Czyli najwyższy czas coś napisać naddźwiękowy, zwłaszcza, że obiecałam to zrobić :-). Któregoś dnia zabrałem się do pracy ze sporym zapałem, ale zdałem sobie sprawę, że temat jest równie ciekawy, co obszerny.
Ostatnio moje artykuły nie błyszczą zwięzłością, nie wiem czy to zaleta czy wada :-). Wydanie na ten temat” naddźwiękowy"Zagroziło, że stanę się jeszcze większe i nikt nie wie, jak długo będę musiał" to "tworzyć" :-).
Postanowiłem więc spróbować stworzyć kilka artykułów. Rodzaj małej serii (trzy lub cztery części), w której każdy element będzie poświęcony jednej lub dwóm koncepcjom na dany temat prędkości naddźwiękowe. I będzie mi łatwiej, a ja będę mniej przeszkadzał czytelnikom :-), a Yandex i Google będą bardziej przychylne (co jest ważne, rozumiesz :-)). Cóż, co z tego wyniknie, osądzisz, oczywiście, ty ..
********************
Porozmawiajmy więc dzisiaj o naddźwiękowych i samoloty naddźwiękowe . Samo pojęcie naddźwiękowy„w naszym języku (zwłaszcza w superlatywach) miga znacznie częściej niż termin „poddźwiękowy”.
Z jednej strony jest to generalnie zrozumiałe. Samoloty poddźwiękowe już dawno stały się czymś zwyczajnym w naszym życiu. A samoloty naddźwiękowe, chociaż wlatują kubatura już 65 lat, ale wciąż wydają się czymś wyjątkowym, ciekawym i zasługującym na szczególną uwagę.
Z drugiej strony jest to całkiem sprawiedliwe. W końcu loty do naddźwiękowy- można powiedzieć, że jest to wydzielony obszar ruchu zamknięty pewną barierą. Jednak niedoświadczeni ludzie mogą mieć pytanie: „Co tak naprawdę jest tak wyjątkowego w tym naddźwiękowym dźwięku? Jaka jest różnica między samolotem lecącym z prędkością 400 km/h a 1400 km/h? Daj mu mocniejszy silnik i wszystko będzie dobrze!” Mniej więcej w tej pozycji semantycznej znajdowało się lotnictwo u zarania swojego rozwoju.
Szybkość zawsze była największym marzeniem i początkowo te aspiracje zostały z powodzeniem zrealizowane. Już w 1945 roku pilot testowy Messerschmitt L. Hoffmann w locie poziomym na jednym z pierwszych na świecie samolotów z silnikami odrzutowymi ME-262 osiągnął prędkość 980 km/h w locie poziomym na wysokości 7200 m.
Jednak w rzeczywistości wszystko nie jest takie proste. W końcu lot naddźwiękowy różni się od poddźwiękowego nie tylko wielkością prędkości, a nie tak bardzo. Różnica jest tutaj jakościowa.
Już od prędkości około 400 km/h zaczyna się stopniowo pojawiać taka właściwość powietrza jak ściśliwość. I w zasadzie nie ma nic nieoczekiwanego. jest gazem. A wszystkie gazy, jak wiadomo, w przeciwieństwie do cieczy, są ściśliwe. Podczas sprężania zmieniają się parametry gazu, takie jak np. gęstość, ciśnienie, temperatura. Z tego powodu różne procesy fizyczne mogą już przebiegać inaczej w gazie sprężonym niż w rozrzedzonym.
Im szybciej samolot leci, tym bardziej wraz z powierzchniami aerodynamicznymi staje się rodzajem tłoka, w pewnym sensie sprężającego powietrze przed sobą. Oczywiście przesadzone, ale ogólnie dokładnie tak :-).
Wraz ze wzrostem prędkości zmienia się aerodynamiczny wzór opływu samolotu i im szybciej tym bardziej :-). I dalej naddźwiękowy jest jakościowo inny. Jednocześnie na pierwszy plan wysuwają się nowe koncepcje aerodynamiki, które często po prostu nie mają sensu w przypadku samolotów o małej prędkości.
Aby scharakteryzować prędkość lotu, wygodne i konieczne staje się teraz użycie takiego parametru, jak liczba Macha (liczba Macha, stosunek prędkości samolotu względem powietrza w danym punkcie do prędkości dźwięku w strumieniu powietrza w tym punkcie ). Pojawia się inny rodzaj oporu aerodynamicznego, który staje się namacalny (bardzo namacalny!) odporność na fale(wraz ze zwiększonym już konwencjonalnym oporem).
Takie zjawiska jak kryzys falowy (o liczbie krytycznej M), bariera naddźwiękowa, fale uderzeniowe i fale uderzeniowe.
Ponadto właściwości sterowności i stabilności samolotu pogarszają się z powodu przesunięcia do tyłu punktu przyłożenia sił aerodynamicznych.
Zbliżając się do obszaru prędkości transonicznych, samolot może odczuwać silne wstrząsy (było to bardziej typowe dla pierwszego samolotu szturmem na tajemniczą wówczas granicę prędkości dźwięku), podobne w swoich przejawach do innego bardzo nieprzyjemnego zjawiska, z którym musieli się zmierzyć lotnicy w ich rozwoju zawodowym. Zjawisko to nazywamy flutterem (to temat na inny artykuł :-)).
Jest taki nieprzyjemny moment, jak nagrzewanie się powietrza w wyniku jego gwałtownego hamowania przed samolotem (tzw. ogrzewanie kinetyczne), a także ogrzewanie w wyniku lepkiego tarcia powietrza. Jednocześnie temperatury są dość wysokie, około 300ºС. Skóra samolotu nagrzewa się do takich temperatur podczas długiego lotu naddźwiękowego.
Na pewno o wszystkich wyżej wymienionych koncepcjach i zjawiskach, a także przyczynach ich występowania, bardziej szczegółowo porozmawiamy w innych artykułach. Ale w tej chwili myślę, że jest to całkiem jasne naddźwiękowy- to coś zupełnie innego niż latanie z prędkością poddźwiękową (zwłaszcza niską).
Aby sprostać wszystkim nowo pojawiającym się efektom i zjawiskom przy dużych prędkościach i w pełni odpowiadać swojemu przeznaczeniu, samolot musi również zmieniać się jakościowo. Teraz powinno być samoloty naddźwiękowe, czyli statek powietrzny zdolny do lotu z prędkością przekraczającą prędkość dźwięku w danej sekcji przestrzeni powietrznej.
A dla niego nie wystarczy samo zwiększenie mocy silnika (choć to też bardzo ważny i obowiązkowy szczegół). Takie samoloty zwykle zmieniają się również zewnętrznie. W ich wyglądzie pojawiają się ostre rogi i krawędzie, linie proste, w przeciwieństwie do „gładkich” konturów samolotów poddźwiękowych.
samoloty naddźwiękowe mieć skośne lub trójkątne skrzydło w planie. Typowym i jednym z najbardziej znanych samolotów typu delta wing jest niezwykły myśliwiec MIG-21 ( maksymalna prędkość na wysokości 2230 km/h, przy ziemi 1300 km/h).
Naddźwiękowy samolot z trójkątnym skrzydłem MIG-21.
Jednym z wariantów skośnych jest skrzydło w kształcie ostrołuku, które ma zwiększony współczynnik siły nośnej. Ma specjalny napływ w pobliżu kadłuba, przeznaczony do tworzenia sztucznych wirów spiralnych.
MIG-21I z animowanym skrzydłem.
MIG-21I - animowane skrzydło.
Zwierzęce skrzydło TU-144.
Ciekawostką jest, że skrzydło tego typu, montowane później na TU-144, było testowane na latającym laboratorium opartym na tym samym MIG-21 (MIG-21I).
Druga opcja to skrzydło nadkrytyczne. Ma spłaszczony profil z pewną zakrzywioną tylną częścią, co umożliwia opóźnienie wystąpienia kryzysu falowego przy dużych prędkościach i może być ekonomicznie korzystne dla szybkich samolotów poddźwiękowych. Skrzydło takie stosowane jest m.in. w samolocie SuperJet 100.
SuperJet 100. Przykład skrzydła nadkrytycznego. Wyraźnie widoczne zagięcie profilu (część tylna)
Zdjęcia są klikalne.
Zwykły samolot pasażerski leci z prędkością około 900 km/h. Myśliwiec odrzutowy może osiągnąć około trzykrotnie większą prędkość. Jednak współcześni inżynierowie z Federacji Rosyjskiej i innych krajów świata aktywnie rozwijają jeszcze szybsze maszyny - samoloty hipersoniczne. Jaka jest specyfika poszczególnych koncepcji?
Kryteria dla samolotu hipersonicznego
Co to jest samolot hipersoniczny? Przez to zwykle rozumie się urządzenie zdolne do latania z prędkością wielokrotnie wyższą niż prędkość dźwięku. Podejścia badaczy do określenia jego konkretnego wskaźnika są różne. Istnieje szeroko rozpowszechniona metodologia, zgodnie z którą statek powietrzny należy uznać za naddźwiękowy, jeśli jest wielokrotnością wskaźników prędkości najszybszych nowoczesnych pojazdów naddźwiękowych. Które wynoszą około 3-4 tys. km/h. Oznacza to, że samolot hipersoniczny, jeśli zastosujesz się do tej metodologii, powinien osiągnąć prędkość 6 tysięcy km / h.
Pojazdy bezzałogowe i sterowane
Podejścia badaczy mogą różnić się także w kwestii określenia kryteriów klasyfikacji danej aparatury jako statku powietrznego. Istnieje wersja, w której tylko te maszyny, które są kontrolowane przez osobę, można uznać za takie. Istnieje punkt widzenia, zgodnie z którym pojazd bezzałogowy można również uznać za statek powietrzny. Dlatego niektórzy analitycy klasyfikują omawiane maszyny tego typu na te, które podlegają kontroli człowieka i te, które działają autonomicznie. Taki podział można uzasadnić, gdyż pojazdy bezzałogowe mogą mieć o wiele większe wrażenie Specyfikacja techniczna, na przykład pod względem przeciążeń i prędkości.
Jednocześnie wielu badaczy uważa samoloty hipersoniczne za jedną koncepcję, dla której kluczowym wskaźnikiem jest prędkość. Nie ma znaczenia, czy za sterami aparatu siedzi człowiek, czy maszyną steruje robot – najważniejsze, żeby samolot był wystarczająco szybki.
Start - samodzielny czy z pomocą z zewnątrz?
Rozpowszechniona jest klasyfikacja samolotów hipersonicznych, która opiera się na klasyfikacji ich na te, które mogą samodzielnie wystartować lub takie, które wiążą się z umieszczeniem na potężniejszym nośniku – rakiecie lub samolocie transportowym. Istnieje punkt widzenia, zgodnie z którym zasadne jest odwoływanie się do pojazdów rozpatrywanego typu głównie takich, które są w stanie wystartować samodzielnie lub przy minimalnym zaangażowaniu innego rodzaju sprzętu. Jednak ci badacze, którzy uważają, że główne kryterium charakteryzujące samolot hipersoniczny, czyli prędkość, powinno mieć nadrzędne znaczenie w każdej klasyfikacji. Niezależnie od tego, czy chodzi o zaklasyfikowanie urządzenia jako bezzałogowego, sterowanego, zdolnego do samodzielnego startu lub przy pomocy innych maszyn – jeśli odpowiedni wskaźnik osiągnie powyższe wartości, oznacza to, że mówimy o samolocie hipersonicznym.
Główne problemy rozwiązań hipersonicznych
Koncepcje rozwiązań hipersonicznych mają wiele dziesięcioleci. Przez lata rozwoju odpowiedniego typu pojazdów światowi inżynierowie rozwiązywali szereg istotnych problemów, które obiektywnie uniemożliwiają uruchomienie produkcji „naddźwięków” - podobnie jak w przypadku organizacji produkcji samolotów turbośmigłowych.
Główną trudnością w projektowaniu samolotów hipersonicznych jest stworzenie silnika, który może być wystarczająco energooszczędny. Kolejnym problemem jest ustawienie niezbędnej aparatury. Faktem jest, że prędkość samolotu hipersonicznego w wartościach, które rozważaliśmy powyżej, oznacza silne nagrzewanie kadłuba w wyniku tarcia o atmosferę.
Dzisiaj rozważymy kilka próbek udanych prototypów samolotów odpowiedniego typu, których twórcy byli w stanie poczynić znaczne postępy w pomyślnym rozwiązaniu wskazanych problemów. Przyjrzyjmy się teraz najsłynniejszym światowym osiągnięciom w zakresie tworzenia hipersonicznych samolotów tego typu.
od Boeinga
Według niektórych ekspertów najszybszym samolotem hipersonicznym na świecie jest amerykański Boeing X-43A. Tak więc podczas testów tego urządzenia zarejestrowano, że osiągnął prędkość przekraczającą 11 tysięcy km / h. To około 9,6 razy szybciej
Co jest specjalnego w samolocie hipersonicznym X-43A? Charakterystyka tego samolotu jest następująca:
Maksymalna prędkość zarejestrowana w testach to 11 230 km/h;
Rozpiętość skrzydeł - 1,5 m;
Długość kadłuba - 3,6 m;
Silnik - bezpośredni przepływ, naddźwiękowy silnik spalinowy Ramjet;
Paliwo - tlen atmosferyczny, wodór.
Można zauważyć, że omawiane urządzenie jest jednym z najbardziej przyjaznych dla środowiska. Faktem jest, że stosowane paliwo praktycznie nie wiąże się z wydzielaniem szkodliwych produktów spalania.
Samolot hipersoniczny X-43A został opracowany wspólnym wysiłkiem inżynierów NASA, Orbical Science Corporation i Minocraft. tworzony od około 10 lat. W jego rozwój zainwestowano około 250 milionów dolarów. Konceptualna nowość rozważanego samolotu polega na tym, że został on pomyślany w celu przetestowania najnowszej technologii zapewniającej działanie ciągu napędowego.
Opracowany przez Orbital Science
Firma Orbital Science, która, jak wspomnieliśmy powyżej, brała udział w tworzeniu X-43A, zdołała również stworzyć własny samolot hipersoniczny, X-34.
Jego maksymalna prędkość to ponad 12 000 km/h. Co prawda w toku prób praktycznych nie udało się tego osiągnąć – ponadto nie udało się osiągnąć wskaźnika pokazanego przez samolot X43-A. Rozpędzanie samolotu odbywa się za pomocą rakiety Pegasus, która działa na paliwo stałe. X-34 został po raz pierwszy przetestowany w 2001 roku. Omawiany samolot jest znacznie większy od samolotu Boeinga - jego długość wynosi 17,78 m, rozpiętość skrzydeł 8,85 m. Maksymalna wysokość przelot pojazdu hipersonicznego firmy Orbical Science wynosi 75 kilometrów.
Samoloty z Ameryki Północnej
Innym dobrze znanym samolotem hipersonicznym jest X-15, produkowany przez North American. Analitycy określają to urządzenie jako eksperymentalne.
Jest wyposażony, co daje niektórym ekspertom powód, aby nie klasyfikować go w rzeczywistości jako samolotu. Jednak obecność silników rakietowych pozwala urządzeniu w szczególności działać, więc podczas jednego z testów w tym trybie został przetestowany przez pilotów. Zadaniem aparatu X-15 jest badanie specyfiki lotów naddźwiękowych, ocena niektórych rozwiązań konstrukcyjnych, nowych materiałów i cech kontrolnych takich maszyn w różnych warstwach atmosfery. Warto zauważyć, że został zatwierdzony w 1954 roku. X-15 leci z prędkością ponad 7 tys. km/h. Jego zasięg lotu wynosi ponad 500 km, a wysokość przekracza 100 km.
Najszybszy produkowany samolot
Pojazdy hipersoniczne, które badaliśmy powyżej, w rzeczywistości należą do kategorii badawczej. Przydatne będzie rozważenie niektórych seryjnych próbek samolotów, które mają cechy zbliżone do hipersonicznych lub są (zgodnie z jedną lub inną metodologią) hipersoniczne.
Wśród tych maszyn jest amerykański rozwój SR-71. Niektórzy badacze nie są skłonni klasyfikować tego samolotu jako hipersonicznego, ponieważ jego maksymalna prędkość wynosi około 3,7 tys. km / h. Wśród jego najbardziej godnych uwagi cech jest masa startowa, która przekracza 77 ton. Długość urządzenia to ponad 23 m, rozpiętość skrzydeł ponad 13 m.
Jednym z najszybszych samolotów wojskowych jest rosyjski MiG-25. Urządzenie może osiągnąć prędkość ponad 3,3 tys. km/h. Maksymalna masa startowa samoloty rosyjskie- 41 ton.
Tak więc na rynku rozwiązań seryjnych, zbliżonych cechami do hipersonicznych, Federacja Rosyjska należy do liderów. Ale co można powiedzieć o rosyjskich osiągnięciach w zakresie „klasycznych” samolotów hipersonicznych? Czy inżynierowie z Federacji Rosyjskiej są w stanie stworzyć rozwiązanie konkurencyjne dla maszyn Boeinga i Orbital Scence?
Rosyjskie pojazdy hipersoniczne
W ten moment Trwają prace nad rosyjskim samolotem hipersonicznym. Ale jest dość aktywna. Mowa o samolocie Yu-71. Jego pierwsze testy, według doniesień mediów, przeprowadzono w lutym 2015 roku pod Orenburgiem.
Zakłada się, że samolot będzie wykorzystywany do celów wojskowych. W ten sposób pojazd hipersoniczny będzie mógł w razie potrzeby przenosić broń uderzeniową na znaczne odległości, monitorować terytorium, a także być wykorzystywany jako element lotnictwa szturmowego. Niektórzy badacze uważają, że w latach 2020-2025. Strategiczne Siły Rakietowe otrzymają około 20 samolotów odpowiedniego typu.
W mediach pojawiają się informacje, że rosyjski samolot hipersoniczny, o którym mowa, zostanie umieszczony na pocisku balistycznym Sarmat, który również jest na etapie projektowania. Niektórzy analitycy uważają, że opracowywany pojazd hipersoniczny Yu-71 to nic innego jak głowica, która w końcowym segmencie lotu będzie musiała oddzielić się od pocisku balistycznego, aby dzięki wysokiej manewrowości charakterystycznej dla samolotu pokonać pocisk systemy obronne.
Projekt Ajaks
Wśród najbardziej znaczących projektów związanych z rozwojem samolotów hipersonicznych jest Ajax. Przeanalizujmy to bardziej szczegółowo. Samolot hipersoniczny Ajax jest koncepcyjnym rozwinięciem sowieckich inżynierów. W środowisku naukowym rozmowy na ten temat zaczęły się jeszcze w latach 80. Wśród najbardziej godnych uwagi cech jest obecność systemu ochrony termicznej, który ma chronić obudowę przed przegrzaniem. W ten sposób twórcy aparatu Ajax zaproponowali rozwiązanie jednego z „hipersonicznych” problemów, które zidentyfikowaliśmy powyżej.
Tradycyjny schemat ochrony termicznej samolotu polega na umieszczeniu na korpusie specjalnych materiałów. Twórcy Ajaksu zaproponowali inną koncepcję, zgodnie z którą nie miało to chronić urządzenia przed nagrzewaniem się z zewnątrz, ale wpuszczać ciepło do samochodu, jednocześnie zwiększając jego zasoby energetyczne. Głównym konkurentem aparatu radzieckiego był hipersoniczny samolot Aurora, stworzony w Stanach Zjednoczonych. Jednak ze względu na to, że projektanci z ZSRR znacznie rozszerzyli możliwości koncepcji, nowemu opracowaniu powierzono najszerszy zakres zadań, w szczególności badań. Można powiedzieć, że Ajax to hipersoniczny samolot wielozadaniowy.
Rozważmy bardziej szczegółowo innowacje technologiczne zaproponowane przez inżynierów z ZSRR.
Tak więc radzieccy twórcy Ajaksu zaproponowali wykorzystanie ciepła, które powstaje w wyniku tarcia korpusu samolotu o atmosferę, do przekształcenia go w użyteczną energię. Technicznie rzecz biorąc, można to zrealizować, umieszczając dodatkowe osłony na urządzeniu. W rezultacie powstało coś w rodzaju drugiego budynku. Jego wnęka miała być wypełniona jakimś katalizatorem, na przykład mieszaniną materiału palnego i wody. Warstwa termoizolacyjna wykonana ze stałego materiału w Ajaksie miała zostać zastąpiona płynną, która z jednej strony miała chronić silnik, z drugiej sprzyjać reakcji katalitycznej, która z kolei , może towarzyszyć efekt endotermiczny - ruch ciepła z zewnętrznych części ciała do wewnątrz. Teoretycznie chłodzenie zewnętrznych części aparatu może być dowolne. Z kolei nadmiar ciepła miał być wykorzystany w celu zwiększenia sprawności silnika samolotu. Jednocześnie technologia ta umożliwiłaby generowanie wolnego wodoru w wyniku reakcji paliwa i związków.
W tej chwili nie ma dostępnych informacji dla ogółu społeczeństwa na temat kontynuacji rozwoju Ajaksu, ale badacze uważają za bardzo obiecujące wprowadzenie w życie radzieckich koncepcji.
Chińskie pojazdy hipersoniczne
Chiny stają się konkurencją dla Rosji i Stanów Zjednoczonych na rynku rozwiązań hipersonicznych. Do najbardziej znanych osiągnięć inżynierów z Chin należy samolot WU-14. Jest to szybowiec hipersoniczny zamontowany na pocisku balistycznym.
Międzykontynentalna międzykontynentalna rakieta balistyczna wystrzeliwuje samolot w kosmos, skąd pojazd ostro nurkuje w dół, rozwijając prędkość hipersoniczną. Chińska aparatura może być montowana na różnych międzykontynentalnych rakietach balistycznych o zasięgu od 2 000 do 12 000 km. Stwierdzono, że podczas testów WU-14 był w stanie osiągnąć prędkość przekraczającą 12 tys. km/h, stając się tym samym zdaniem niektórych analityków najszybszym samolotem hipersonicznym.
Jednocześnie wielu badaczy uważa, że nie do końca słuszne jest przypisywanie chińskiego rozwoju klasie samolotów. Tak więc wersja jest szeroko rozpowszechniona, zgodnie z którą urządzenie należy dokładnie sklasyfikować jako głowicę bojową. I bardzo skuteczny. Lecąc w dół z określoną prędkością, nawet najnowocześniejsze systemy obrony przeciwrakietowej nie będą w stanie zagwarantować przechwycenia odpowiedniego celu.
Można zauważyć, że Rosja i Stany Zjednoczone również opracowują pojazdy hipersoniczne wykorzystywane do celów wojskowych. Jednocześnie rosyjska koncepcja, według której ma tworzyć maszyny odpowiedniego typu, różni się znacznie, o czym świadczą dane w niektórych mediach, od zasad technologicznych wdrożonych przez Amerykanów i Chińczyków. Tak więc programiści z Federacji Rosyjskiej koncentrują swoje wysiłki na tworzeniu samolotów wyposażonych w silnik strumieniowy zdolny do startu z ziemi. Rosja planuje współpracę w tym kierunku z Indiami. Urządzenia hipersoniczne stworzone według rosyjskiej koncepcji, według niektórych analityków, charakteryzują się niższym kosztem i szerszym zakresem.
Jednocześnie rosyjski samolot hipersoniczny, o którym wspominaliśmy powyżej (Yu-71), według niektórych analityków sugeruje takie samo rozmieszczenie na międzykontynentalnych rakietach balistycznych. Jeśli ta teza okaże się prawdziwa, to będzie można powiedzieć, że inżynierowie z Federacji Rosyjskiej pracują równolegle w dwóch popularnych obszarach koncepcyjnych przy budowie samolotów hipersonicznych.
Streszczenie
Tak więc prawdopodobnie najszybszy samolot hipersoniczny na świecie, jeśli mówimy o samolotach, niezależnie od ich klasyfikacji, to nadal jest to chiński WU-14. Chociaż musisz zrozumieć, że prawdziwe informacje na jego temat, w tym te związane z testami, mogą zostać utajnione. Jest to zgodne z zasadami chińskich deweloperów, którzy często za wszelką cenę starają się utrzymać swoją technologię wojskową w tajemnicy. Prędkość najszybszego samolotu hipersonicznego wynosi ponad 12 000 km/h. "Dogoni" amerykański rozwój X-43A - wielu ekspertów uważa go za najszybszy. Teoretycznie hipersoniczny samolot X-43A, podobnie jak chiński WU-14, może dogonić rozwój firmy Orbical Science, przeznaczony do prędkości ponad 12 tys. km/h.
Charakterystyka rosyjskiego samolotu Yu-71 nie jest jeszcze znana ogółowi społeczeństwa. Niewykluczone, że zbliżą się one parametrami do chińskiego samolotu. Rosyjscy inżynierowie opracowują również samolot hipersoniczny zdolny do startu nie na bazie międzykontynentalnych międzykontynentalnych rakiet balistycznych, ale samodzielnie.
Obecne projekty badaczy z Rosji, Chin i Stanów Zjednoczonych są niejako związane ze sferą militarną. Samoloty naddźwiękowe, bez względu na ich możliwą klasyfikację, uważane są przede wszystkim za nośniki broni, najprawdopodobniej nuklearnej. Jednak w pracach badaczy z całego świata pojawiają się tezy, że „naddźwięki”, podobnie jak technologia jądrowa, mogą być pokojowe.
Chodzi o pojawienie się niedrogich i niezawodnych rozwiązań, które pozwolą zorganizować masową produkcję maszyn odpowiedniego typu. Zastosowanie takich urządzeń jest jak najbardziej możliwe szeroki zasięg gałęzie rozwoju gospodarczego. Największe zapotrzebowanie na samoloty hipersoniczne będzie prawdopodobnie występowało w przemyśle kosmicznym i badawczym.
Wraz ze spadkiem kosztów technologii produkcji odpowiednich maszyn firmy transportowe mogą zacząć wykazywać zainteresowanie inwestowaniem w takie projekty. Korporacje przemysłowe, dostawcy różnych usług mogą zacząć postrzegać „hiperdźwięki” jako narzędzie do zwiększania konkurencyjności biznesu w zakresie organizacji komunikacji międzynarodowej.