Nadzvukový pasažier. Ilúzia možností: prečo potrebujeme nadzvukové osobné lietadlo Charakteristika lietadla s nadzvukovou rýchlosťou
Kedy môže vzlietnuť do neba nové nadzvukové osobné lietadlo? Obchodné prúdové lietadlo založené na bombardéri Tu-160: skutočné? Ako potichu prelomiť zvukovú bariéru?
Tu-160 - najväčší a najvýkonnejší v histórii vojenské letectvo nadzvukové lietadlá a lietadlá s variabilnou geometriou krídel. Medzi pilotmi dostal prezývku „Biela labuť“. Foto: AP
Majú nadzvukové osobné autá budúcnosť? - Spýtal som sa nie tak dávno vynikajúceho ruského leteckého konštruktéra Genrikha Novozhilova.
Samozrejme, že mám. Určite sa objaví aspoň nadzvukové obchodné lietadlo, - odpovedal Genrikh Vasilyevič. - Mal som možnosť viackrát hovoriť s americkými obchodníkmi. Jasne povedali: "Keby sa také lietadlo objavilo, pán Novožilov, tak, nech by bolo akokoľvek drahé, okamžite by ho od vás kúpili." Rýchlosť, nadmorská výška a dojazd sú tri faktory, ktoré sú vždy relevantné.
Áno, sú relevantné. Snom každého obchodníka je preletieť ráno oceán, urobiť veľkú vec a večer sa vrátiť domov. Moderné lietadlo nelietať rýchlejšie ako 900 km/h. Nadzvukový business jet bude mať cestovnú rýchlosť asi 1900 km za hodinu. Aké vyhliadky má svet podnikania!
To je dôvod, prečo ani Rusko, ani Amerika, ani Európa nikdy neopustili pokusy o vytvorenie nového nadzvukového osobného automobilu. Ale história tých, ktorí už lietali – sovietskeho Tu-144 a anglo-francúzskeho Concordu – nás veľa naučila.
V decembri tohto roku to bude pol storočia, čo Tu-144 uskutočnil svoj prvý let. A o rok neskôr vložka ukázala, čoho presne je schopná: prelomila zvukovú bariéru. Vo výške 11 km nabral rýchlosť 2,5 tisíc km/h. Táto udalosť sa zapísala do histórie. Na svete stále neexistujú žiadne analógy palubných dosiek pre cestujúcich, ktoré sú schopné zopakovať takýto manéver.
„Stoštyridsaťštyri“ otvorilo zásadne novú stránku v globálnom leteckom priemysle. Hovorí sa, že na jednom zo stretnutí v Ústrednom výbore CPSU dizajnér Andrei Tupolev oznámil Chruščovovi: auto sa ukázalo byť dosť nenásytné. Ale len mávol rukou: vašou úlohou je utrieť nos kapitalistom a máme petrolej - aspoň naplňte ...
Nos - stratený. Petrolej - zaplavený.
Európsky konkurent, ktorý vzlietol neskôr, však tiež nevynikal efektivitou. Takže v roku 1978 deväť „Concordov“ prinieslo svojim spoločnostiam stratu asi 60 miliónov dolárov. A situáciu zachránili len štátne dotácie. Napriek tomu anglicko-francúzske lietalo až do novembra 2003. Ale Tu-144 bol odpísaný oveľa skôr. prečo?
Po prvé, Chruščovov optimizmus nebol opodstatnený: vo svete vypukla energetická kríza a ceny petroleja sa prudko zvýšili. Nadzvukový prvorodený bol okamžite nazvaný „Boa constrictor aeroflotu okolo krku.“ Obrovská spotreba paliva vyradila aj konštrukčný dolet: Tu-144 nedoletel ani do Chabarovska, ani do Petropavlovska-Kamčatského, len z Moskvy do Alma-Aty.
A keby len toto. 200-tonové „železo“, križujúce husto obývané oblasti nadzvukovou rýchlosťou, doslova vyhodilo do vzduchu celý priestor pozdĺž trasy. Sťažnosti sa hrnuli: výnosy kravského mlieka klesli, kurčatá prestali znášať, kyslé dažde rozdrvené ... Kde je pravda, kde je lož - dnes nemôžete s istotou povedať. Faktom však zostáva: Concorde letel iba ponad oceán.
Nakoniec, a to najdôležitejšie, katastrofy. Jeden - v júni 1973 na parížskom aerosalóne v Le Bourget, ako sa hovorí, pred očami celej planéty: posádka skúšobného pilota Kozlova chcela demonštrovať schopnosti sovietskeho dopravného lietadla... Druhý - o päť rokov . Potom sa uskutočnil skúšobný let s motormi novej série: stačilo vytiahnuť lietadlo do požadovaného rozsahu.
Tragédii sa nevyhol ani „Concorde“: lietadlo sa zrútilo v júli 2000 pri štarte z letiska Charlesa de Gaulla. Je iróniou, že sa zrútil takmer tam, kde kedysi bol Tu-144. Zahynulo 109 ľudí na palube a štyria na zemi. Pravidelná osobná doprava sa obnovila až o rok neskôr. Nasledovala však ďalšia séria incidentov a na toto nadzvukové lietadlo sa dostala aj guľka.
31. decembra 1968 sa uskutočnil prvý let Tu-144, o dva mesiace skôr ako Concorde. A 5. júna 1969 vo výške 11 000 metrov naše lietadlo ako prvé na svete prelomilo zvukovú bariéru. foto: Sergej Mikheev / RG
Dnes, v novej fáze vývoja technológie, musia vedci nájsť rovnováhu medzi protichodnými faktormi: dobrou aerodynamikou nového nadzvukového lietadla, nízkou spotrebou paliva, ako aj prísnymi obmedzeniami hluku a sonického tresku.
Aké reálne je vytvoriť nové osobné nadzvukové lietadlo založené na bombardéri Tu-160? Z čisto inžinierskeho hľadiska je to dosť, hovoria odborníci. A z histórie sú príklady, keď vojenské lietadlá úspešne „sňali ramenné popruhy“ a odleteli „do civilu“: napríklad Tu-104 vznikol na základe diaľkového bombardéra Tu-16 a Tu-104. 114 bol založený na bombardéri Tu-95. V oboch prípadoch bolo treba prerobiť trup – zmeniť rozloženie krídla, zväčšiť priemer. V skutočnosti to boli nové lietadlá a celkom úspešné. Mimochodom, zaujímavý detail: keď Tu-114 prvýkrát letel do New Yorku, na nemom letisku nebol ani vhodný rebrík, ani traktor ...
Podobné práce si bude vyžadovať aspoň prestavba Tu-160. Nakoľko však bude toto riešenie nákladovo efektívne? Všetko treba dôkladne vyhodnotiť.
Koľko z týchto lietadiel potrebujete? Kto ich bude lietať a kde? Do akej miery budú komerčne dostupné pre cestujúcich? Ako skoro sa vrátia náklady na vývoj? .. Lístky na ten istý Tu-144 stoja 1,5-krát viac ako zvyčajne, ale ani takéto vysoké náklady nepokryli prevádzkové náklady.
Podľa odborníkov môže byť prvé ruské nadzvukové administratívne lietadlo (business jet) skonštruované za sedem až osem rokov, ak dôjde k oneskoreniu motora. Do takéhoto lietadla sa zmestí až 50 ľudí. Celkový dopyt na domácom trhu je projektovaný na úrovni 20-30 áut v cene 100-120 miliónov dolárov.
Sériové nadzvukové osobné lietadlá novej generácie sa môžu objaviť okolo roku 2030
Dizajnéri na oboch stranách oceánu pracujú na projektoch pre nadzvukové obchodné lietadlá. Každý hľadá nové dispozičné riešenia. Niekto ponúka atypický chvost, niekto - úplne nezvyčajné krídlo, niekto - trup so zakrivenou stredovou osou ...
Špecialisti TsAGI vyvíjajú projekt SDS / SPS („nadzvukové obchodné lietadlo / nadzvukové osobné lietadlo“): podľa plánu, transatlantické lety na vzdialenosť až 8600 km bude schopný vykonávať pri cestovnej rýchlosti minimálne 1900 km/h. Okrem toho bude salón transformovateľný - z 80-miestnej na 20-miestnu VIP triedu.
A minulé leto na leteckom dni v Žukovskom bol jedným z najzaujímavejších model vysokorýchlostného civilné lietadlá, ktorú vytvorili vedci z TsAGI v rámci medzinárodného projektu HEXAFLY-INT. Toto lietadlo musí letieť rýchlosťou viac ako 7-8 tisíc km / h, čo zodpovedá 7 alebo 8 Machom.
Aby sa však vysokorýchlostné civilné lietadlo stalo realitou, musí byť vyriešená obrovská škála úloh. Týkajú sa materiálov, vodíkovej elektrárne, jej integrácie s drakom lietadla a dosiahnutia vysokej aerodynamickej účinnosti samotného lietadla.
A čo je úplne isté: dizajnové prvky navrhnutého okrídleného stroja bude jednoznačne neštandardný.
Kompetentne
Sergey Chernyshev, generálny riaditeľ TsAGI, akademik Ruskej akadémie vied:
Úroveň zvukového tresku (prudký pokles tlaku v rázovej vlne) z Tu-144 bola 100-130 pascalov. Ale moderný výskum ukázal, že sa dá vychovať až do 15.-20. Navyše znížte hlasitosť sonického tresku na 65 decibelov, čo zodpovedá hluku veľkého mesta. Doteraz vo svete neexistujú žiadne oficiálne normy pre prípustnú úroveň zvukového tresku. A s najväčšou pravdepodobnosťou to bude určené najskôr v roku 2022.
Už sme navrhli vzhľad demonštrátora nadzvukového civilného lietadla budúcnosti. Vzorka by mala ukázať uskutočniteľnosť zníženia zvukového tresku pri nadzvukovej plavbe a hluku na letiskách. Zvažuje sa niekoľko možností: lietadlo pre 12-16 pasažierov, aj pre 60-80. Existuje variant veľmi malého obchodného lietadla - pre 6-8 cestujúcich. Ide o rôzne váhy. V jednom prípade bude stroj vážiť asi 50 ton av druhom - 100 - 120 atď. Ale začneme od prvého z určených nadzvukových lietadiel.
Podľa rôznych odhadov je dnes na trhu nerealizovaná potreba rýchlych letov pre podnikateľov v lietadlách s kapacitou 12 až 16 osôb. A, samozrejme, auto musí letieť vo vzdialenosti najmenej 7-8 tisíc kilometrov po transatlantických trasách. Cestovná rýchlosť bude Mach 1,8-2, čo je približne dvojnásobok rýchlosti zvuku. Táto rýchlosť je technologickou prekážkou pre použitie konvenčných hliníkových materiálov v konštrukcii draku lietadla. Snom vedcov je preto vyrobiť lietadlo výhradne z tepelných kompozitov. A existujú osvedčené postupy.
Jasné požiadavky na lietadlo musí určiť zákazník štartu a potom vo fázach predbežného návrhu a experimentálnych projektových prác je možná určitá zmena pôvodného vzhľadu lietadla získaná v štádiu predbežného návrhu. Zvukové princípy redukcie zvukového tresku však zostávajú nezmenené.
Krátkodobá osobná prevádzka nadzvukového Tu-144 bola obmedzená na lety z Moskvy do Alma-Aty. foto: Boris Korzin/ spravodaj TASS
Myslím, že nás delí 10-15 rokov od lietajúceho prototypu. V blízkej budúcnosti by sa podľa našich plánov mal objaviť lietajúci demonštrátor, na ktorého podobe sa pracuje. Jeho hlavnou úlohou je demonštrovať základné technológie na stavbu nadzvukového lietadla s nízkou úrovňou zvukového tresku. Toto je nevyhnutný krok v práci. V horizonte roku 2030 sa môže objaviť sériové nadzvukové lietadlo novej generácie.
Oleg Smirnov, ctený pilot ZSSR, predseda komisie dňa civilné letectvo Verejná rada Rostransnadzor:
Vyrobiť osobné nadzvukové lietadlo na základe Tu-160? Pre našich inžinierov - úplne skutočné. Žiaden problém. Navyše je tento stroj veľmi dobrý, s výbornými aerodynamickými vlastnosťami, dobrým krídlom a trupom. Dnes však každé osobné lietadlo musí v prvom rade spĺňať medzinárodné požiadavky na letovú spôsobilosť a technické požiadavky. Rozdiely, ak porovnáme bombardér a osobné lietadlo, sú viac ako 50 percent. Napríklad, keď niektorí hovoria, že pri prestavbe je potrebné „nafúknuť trup“, treba pochopiť, že samotný Tu-160 váži viac ako 100 ton. "Nafúknuť" znamená pridať väčšiu váhu. A to znamená – zvýšiť spotrebu paliva, znížiť rýchlosť a výšku, urobiť zariadenie absolútne neatraktívne pre akúkoľvek leteckú spoločnosť z hľadiska jeho prevádzkových nákladov.
Na vytvorenie nadzvukového lietadla pre obchodné letectvo potrebujeme novú avioniku, nové letecké motory, nové materiály, nové druhy paliva. Na Tu-144 kerozín, ako sa hovorí, tiekol ako rieka. Dnes je to nemožné. A čo je najdôležitejšie, po takomto lietadle by mal byť masívny dopyt. Jedno či dve autá objednané milionármi finančný problém nevyriešia. Letecké spoločnosti si ho budú musieť prenajať a „odpracovať“ náklady. na koho? Prirodzene, na cestujúcich. Z ekonomického hľadiska bude projekt neúspešný.
Sergey Melničenko, generálny riaditeľ ICAA "Bezpečnostné lety":
Za takmer 35 rokov, ktoré uplynuli od spustenia sériovej výroby Tu-160, technika pokročila a s tým bude treba počítať pri hĺbkovej modernizácii existujúcich lietadiel. Konštruktéri lietadiel tvrdia, že je oveľa jednoduchšie a lacnejšie postaviť nové lietadlo podľa nového konceptu, ako prestavať staré.
Ďalšia otázka: ak bude Tu-160 prestavaný špeciálne na biznis jet, budú oň mať ešte záujem arabskí šejkovia? Je tu však niekoľko „ale“. Lietadlo bude musieť získať medzinárodný certifikát (a za jeho vydaním stojí Európska únia a Spojené štáty americké), čo je veľmi problematické. Okrem toho budú potrebné nové ekonomické motory, ktoré nemáme. Tie, ktoré sú k dispozícii, nespotrebúvajú palivo, ale pijú.
Ak je lietadlo prerobené na prepravu ekonomických cestujúcich (čo je nepravdepodobné), potom je otázkou, kam letieť a koho prepraviť? Minulý rok sme sa len tesne priblížili k číslu 100 miliónov prepravených cestujúcich. V ZSSR boli tieto čísla oveľa vyššie. Počet letísk sa niekoľkonásobne znížil. Nie každý, kto by chcel letieť do európskej časti krajiny z Kamčatky a Prímoria, si to môže dovoliť. Letenky do „palivového lietadla“ budú drahšie ako do boeingov a airbusov.
Ak sa plánuje prestavba lietadla čisto pre záujmy vodcov veľkých spoločností, s najväčšou pravdepodobnosťou to tak bude. Ale potom sa táto otázka týka len ich, a nie ruskej ekonomiky a ľudí. Aj keď v tomto prípade je ťažké si predstaviť, že lety budú prevádzkované iba na Sibír alebo na Ďaleký východ. Problém s hlukom v okolí. A ak aktualizované lietadlo nie je povolené na Sardíniu, kto ho potom potrebuje?
Keď človek začal ovládať nebeské rozlohy, vždy sa snažil vylepšiť lietadlá čo najviac, aby boli spoľahlivejšie, rýchlejšie a priestrannejšie. Jeden z najpokročilejších vynálezov ľudstva v týmto smerom sú nadzvukové osobné lietadlá. Bohužiaľ, až na zriedkavé výnimky, väčšina projektov bola uzavretá alebo je momentálne v štádiu projektu. Jedným z týchto projektov je nadzvukové osobné lietadlo Tu-244, o ktorom budeme diskutovať nižšie.
rýchlejšie ako zvuk
Ale skôr, než začneme hovoriť priamo o Tu-244, poďme krátka odbočka v histórii prekonávania hranice rýchlosti zvuku ľudstvom, pretože toto lietadlo bude priamym pokračovaním vedeckého vývoja v tomto smere.
Významný impulz pre rozvoj letectva dala druhá svetová vojna. Vtedy sa objavili skutočné projekty lietadiel so schopnosťou dosahovať rýchlosti väčšie ako vrtuľové. Od druhej polovice 40. rokov minulého storočia sa aktívne udomácňujú vo vojenskom aj civilnom letectve.
Ďalšou úlohou bolo maximalizovať If you go to nadzvuková bariéra nebol náročný, jednoducho zvýšením výkonu motorov, jeho zdolanie bol potom značný problém, keďže pri takýchto rýchlostiach sa menia zákony aerodynamiky.
Napriek tomu prvé víťazstvo v pretekoch so zvukom bolo dosiahnuté už v roku 1947 na americkom experimentálnom lietadle, ale masové používanie nadzvukových technológií sa začalo až koncom 50. - začiatkom 60. rokov 20. storočia vo vojenskom letectve. Objavili sa produkčné modely ako MiG-19, North American A-5 Vigilante, Convair F-102 Delta Dagger a mnoho ďalších.
Osobné nadzvukové letectvo
Civilné letectvo však také šťastie nemá. Prvé nadzvukové osobné lietadlo sa objavilo až koncom 60-tych rokov. Okrem toho boli doteraz vytvorené iba dva sériové modely - sovietsky Tu-144 a francúzsko-britský Concorde. Tieto boli typické diaľkové lietadlá. Tu-144 bol v prevádzke od roku 1975 do roku 1978 a Concorde od roku 1976 do roku 2003. V súčasnosti sa teda na osobnú leteckú dopravu nevyužíva ani jedno nadzvukové lietadlo.
Projektov na stavbu super- a hypersonických dopravných lietadiel bolo veľa, no niektoré boli nakoniec uzavreté (Douglas 2229, Super-Caravelle, T-4 atď.), zatiaľ čo realizácia iných sa ťahala nekonečne dlho ( Reaction Engines A2, SpaceLiner, Next Generation Supersonic Transport). K tým druhým patrí aj projekt lietadla Tu-244.
Začiatok vývoja
Projekt na vytvorenie lietadla, ktoré malo nahradiť Tu-144, spustil Tupolev Design Bureau ešte v sovietskych časoch, začiatkom 70. rokov minulého storočia. Pri navrhovaní nového dopravného lietadla dizajnéri využili vývoj jeho predchodcu Concorde, ako aj materiály amerických kolegov, ktorí sa na práci podieľali. Všetok vývoj sa uskutočnil pod vedením Alexeja Andrejeviča Tupoleva.
V roku 1973 bolo projektované lietadlo pomenované Tu-244.
Ciele projektu
Hlavným cieľom tohto projektu bolo vytvoriť skutočne konkurencieschopné nadzvukové osobné lietadlo v porovnaní s podzvukovými prúdovými dopravnými lietadlami. Takmer jedinou výhodou prvého oproti druhému bol nárast rýchlosti. Vo všetkých ostatných ohľadoch nadzvukové dopravné lietadlá predčili ich pomalší konkurenti. Preprava cestujúcich jednoducho sa ekonomicky neoplatili. Lietanie na nich bolo navyše nebezpečnejšie ako na jednoduchých prúdových lietadlách. Práve posledný uvedený faktor sa mimochodom stal oficiálnym dôvodom, prečo bola prevádzka prvého nadzvukového lietadla Tu-144 ukončená len pár mesiacov po jeho začatí.
Vývojárom Tu-244 sa teda dostalo práve riešenia týchto problémov. Lietadlo muselo byť spoľahlivé, rýchle, no zároveň jeho prevádzka za účelom prepravy cestujúcich musela byť ekonomicky rentabilná.
technické údaje
Konečný model lietadla Tu - 244, prijatý na vývoj, mal mať nasledovné technické a prevádzkové vlastnosti.
Posádku dopravného lietadla tvorili traja ľudia. Kapacita kabíny bola obsadená na úrovni 300 cestujúcich. Je pravda, že v konečnej verzii projektu sa musel znížiť na 254 ľudí, ale v každom prípade to bolo oveľa viac ako v prípade Tu-154, do ktorého sa zmestilo iba 150 cestujúcich.
Plánovaná cestovná rýchlosť bola 2,175 tisíc km/h, teda dvojnásobne vyššia. To znamená, že lietadlo bolo plánované o niečo pomalšie ako jeho predchodca, ale vďaka tomu by sa výrazne zvýšila jeho kapacita, čo malo priniesť ekonomické výhody z prepravy cestujúcich. Pohyb zabezpečovali štyri.Dolet nového lietadla mal byť 7500-9200 km. Nosnosť - 300 ton.
Dopravné lietadlo malo mať dĺžku 88 m, výšku 15 m, pričom rozpätie krídel bolo 45 m a pracovná plocha 965 m 2 .
Hlavným vonkajším rozdielom od Tu-144 mala byť zmena konštrukcie nosa.
Pokračujúci vývoj
Projekt stavby nadzvukového dopravného lietadla druhej generácie Tu-244 nadobudol pomerne zdĺhavý charakter a niekoľkokrát prešiel výraznými zmenami. Napriek tomu sa Tupolev Design Bureau ani po rozpade ZSSR neprestal v tomto smere rozvíjať. Napríklad už v roku 1993 bola poskytnutá letecká výstava vo Francúzsku detailné informácie o vývoji. Ekonomická situácia krajiny v 90. rokoch však nemohla ovplyvniť osud projektu. V skutočnosti však jeho osud visel vo vzduchu dizajnérske práce pokračoval a neprišlo žiadne oficiálne oznámenie o jeho zatvorení. V tom čase sa k projektu začali aktívne pripájať americkí špecialisti, hoci kontakty s nimi boli nadviazané už v sovietskych časoch.
Na pokračovanie výskumu o vytvorení osobných nadzvukových lietadiel druhej generácie boli v roku 1993 dve lietadlá Tu-144 premenené na lietajúce laboratóriá.
Zatvorenie alebo zmrazenie?
Na pozadí pokračujúceho vývoja a vyhlásení, že do roku 2025 vstúpia do prevádzky civilného letectva lietadlá TU-244 v počte 100 kusov, absencia tohto projektu v štátnom programe rozvoja letectva na roky 2013-2025, ktorý bol prijaté v roku 2012, bolo celkom neočakávané. Treba povedať, že tomuto programu chýbalo aj množstvo ďalších pozoruhodných vývojov, ktoré sa dovtedy považovali za sľubné v leteckom priemysle, napríklad nadzvukové obchodné lietadlo Tu-444.
Táto skutočnosť by mohla naznačovať, že projekt Tu-244 bol buď definitívne uzavretý, alebo zmrazený na dobu neurčitú. V druhom prípade bude uvoľnenie týchto nadzvukových lietadiel možné až oveľa neskôr ako v roku 2025. K tejto záležitosti však neboli poskytnuté žiadne oficiálne objasnenia, čo ponecháva pomerne široké pole pre rôzne interpretácie.
vyhliadky
Vzhľadom na všetko uvedené možno konštatovať, že projekt Tu-244 sa v súčasnosti prinajmenšom vznáša vo vzduchu a možno je aj uzavretý. O osude projektu zatiaľ nebolo oficiálne zverejnené. Tiež nie sú vyjadrené dôvody, prečo bola pozastavená alebo trvalo zatvorená. Aj keď sa dá predpokladať, že môžu spočívať v nedostatku verejných financií na financovanie takéhoto vývoja, ekonomickej nerentabilnosti projektu, či v tom, že o 30 rokov by mohol jednoducho zastarať a teraz sú na programe sľubnejšie úlohy. Je však celkom možné, že všetky tri faktory môžu pôsobiť súčasne.
V roku 2014 vo fondoch masové médiá boli vytvorené predpoklady o obnovení projektu, ale zatiaľ nedostali oficiálne potvrdenie, ako aj zamietnutia.
Treba poznamenať, že zahraničný vývoj druhej generácie nadzvukových osobných lietadiel ešte nedospel do cieľa a realizácia mnohých z nich je veľkou otázkou.
Zároveň, kým neexistuje oficiálne vyjadrenie oprávnených osôb, nestojí za to úplne ukončiť projekt lietadla Tu-244.
Uverejnené v utorok, 29.09.2015 - 07:20 používateľom russianinterest...Originál prevzatý z filmu Speed ako sen. Rýchlosť je volanie
Možno 60. roky možno považovať za zlaté roky nadzvukového letectva. V tom čase sa zdalo, že len o niečo viac sa eskadry nadzvukových lietadiel stanú jedinou možnosťou vzdušného boja a nadzvukové parníky budú svojimi stopami sledovať našu oblohu a všetko prepojiť. veľké mestá a svetové hlavné mestá. Ukázalo sa však, že podobne ako v prípade vesmírneho priestoru s ľudskou posádkou, ani tu nemá človek na ružiach ustlané: osobné letectvo zamrzlo na približne 800 kilometrov za hodinu a okolo zvukovej bariéry občas visia vojenské lietadlá. odvážlivo letieť do vesmíru na krátky čas.oblasť nízkeho nadzvuku, v oblasti Mach 2 alebo o niečo viac.
S čím to súvisí? Nie, už vôbec nie s tým, že „netreba lietať rýchlo“ alebo „nikto to nepotrebuje“. Hovoríme skôr o tom, že svet sa v istom momente začal uberať cestou najmenšieho odporu a usúdil, že vedecko-technický pokrok je samojazdiaci vozík, ktorý už ide z kopca, a preto ho dotlačiť dodatočne stačí len plytvanie energiou navyše.
Položme si jednoduchú otázku – prečo je nadzvukový let taký náročný a nákladný? Začnime tým, že keď lietadlo prekoná nadzvukovú bariéru, povaha prúdenia okolo tela lietadla sa dramaticky zmení: aerodynamický odpor sa prudko zvýši, kinetické zahrievanie konštrukcie draku sa zvýši a v dôsledku posunutia aerodynamického zamerania prúdnicového telesa, dochádza k strate stability a ovládateľnosti lietadla.
Samozrejme, pre laika a nepripraveného čitateľa znejú všetky tieto pojmy dosť vyblednuté a nezrozumiteľné, ale ak to všetko zhrnieme do jednej frázy, vyjde nám: „je ťažké lietať nadzvukom“. Ale, samozrejme, nie je to v žiadnom prípade nemožné. Zároveň musia tvorcovia nadzvukových lietadiel okrem zvýšenia výkonu motora vedome meniť aj vonkajší vzhľad lietadla - objavujú sa v ňom charakteristické „rýchle“ priame čiary, ostré rohy na nose a na nábežných hranách, ktoré okamžite odlišuje nadzvukové lietadlo aj navonok od „hladkých „a“ uhladených „foriem podzvukových lietadiel.
Nos Tu-144 sa pri vzlete a pristávaní vychýlil dole, aby pilotom poskytol aspoň minimálny výhľad.
Navyše, keď je lietadlo optimalizované na nadzvukový let, má ešte jednu nepríjemnú vlastnosť: zle sa prispôsobí na podzvukový let a je dosť nemotorné v režimoch vzletu a pristátia, ktoré musí stále vykonávať pri dosť nízkych rýchlostiach. Tieto veľmi ostré línie a rýchle tvary, ktoré sú také dobré v nadzvukoch, ustupujú nízkym rýchlostiam, ktorými sa nadzvukové lietadlá nevyhnutne musia pohybovať na začiatku a na konci svojho letu. A ostré nosy nadzvukových strojov tiež neposkytujú pilotom úplný výhľad na pristávaciu dráhu.
Tu sú ako príklad nosy dvoch sovietskych nadzvukových lietadiel, ktoré sa nepredávajú v sérii - M-50 Myasishchev Design Bureau (v pozadí) a T-4 „objekt 100“ Sukhoi Design Bureau (blízko).
Úsilie dizajnérov je jasne viditeľné: ide buď o pokus o kompromis v kontúrach, ako M-50, alebo o posuvný nos vychyľujúci sa nadol, ako u T-4. Zaujímavosťou je, že T-4 sa mohol stať prvým sériovým nadzvukovým lietadlom, ktoré by lietalo úplne v horizontálnom nadzvukovom lete bez prirodzenej viditeľnosti cez prekryt kabíny: pri nadzvuku nosný kužeľ úplne zakrýval kokpit a všetku navigáciu vykonávali iba prístroje. Okrem toho malo lietadlo optický periskop. Súčasná úroveň rozvoja navigačných a telemetrických prostriedkov, mimochodom, umožňuje opustiť komplexnú konštrukciu posuvnej kapotáže nadzvukového lietadla - už ju možno zdvihnúť a pristáť iba pomocou prístrojov alebo dokonca bez účasti pilotov.
Z rovnakých podmienok a úloh vznikajú podobné konštrukcie. Anglo-francúzsky nos „Concorde“ sa počas vzletu a pristátia tiež posunul nadol.
Čo bránilo ZSSR vytvoriť v roku 1974 inovatívny protilodný bojový systém založený na nadzvukovom T-4, ktorý bol taký pokrokový, že na jeho konštrukciu bolo až 600 patentov?
Ide o to, že Sukhoi Design Bureau do polovice 70. rokov minulého storočia nemalo vlastné výrobné zariadenia na vykonávanie rozšírených štátnych skúšok „objektu 100“. Na tento proces nebol potrebný experimentálny, ale sériový závod, na úlohu ktorého bol KAPO (Kazanský letecký závod) celkom vhodný. Len čo sa však začalo pripravovať rozhodnutie o príprave Kazanského leteckého závodu na montáž pilotnej série T-4, akademik Tupolev si uvedomil, že prichádza o sériový závod, ktorý vyrábal „strategický nosič defektov“ Tu-22, prišiel s iniciatívnym návrhom na vytvorenie jeho modifikácie Tu-22M, u ktorej vraj bolo potrebné len mierne preprofilovať výrobu. Hoci v budúcnosti bol Tu-22M vyvinutý ako úplne nové lietadlo, rozhodnutie o presune kazaňského závodu do Suchoja vtedy nepadlo a T-4 skončilo v múzeu v Monine.
Taký veľký rozdiel medzi Tu-22 a Tu-22M je dedičstvom boja proti T-4.
Otázka nosového kužeľa nie je jediným kompromisom, ktorý musia tvorcovia nadzvukových lietadiel urobiť. Z mnohých dôvodov skončia s nedokonalým nadzvukovým vetroňom a priemerným podzvukovým lietadlom. Dosiahnutie nových hraníc letectvom z hľadiska rýchlosti a výšky je teda často spojené nielen s použitím vyspelejšieho alebo zásadne nového pohonného systému a nového usporiadania lietadiel, ale aj so zmenami ich geometrie počas letu. Na prvej generácii nadzvukových strojov nebola táto možnosť nikdy implementovaná, ale práve táto myšlienka variabilného zametacího krídla sa nakoniec v 70. rokoch stala takmer kánonom. Takéto zmeny v zábere krídla pri zlepšení vlastností lietadla pri vysokých rýchlostiach nemali zhoršiť ich kvality pri nízkych rýchlostiach a naopak.
Boeing 2707 mal byť prvým osobným nadzvukovým lietadlom s variabilne zahnutým krídlom.
Je zaujímavé, že osud Boeingu-2707 nezmarila jeho konštruktívna nedokonalosť, ale len množstvo politických problémov. Do roku 1969, keď bol vývojový program Boeingu 2707 v záverečnej fáze, si 26 leteckých spoločností objednalo 122 lietadiel Boeing 2707 za cenu takmer 5 miliárd USD. V tomto bode už program Boeingu opustil fázu návrhu a výskumu a začala sa výstavba dvoch prototypov modelu 2707. Na dokončenie konštrukcie a výrobu testovacích lietadiel potrebovala spoločnosť prilákať niekde medzi 1-2 miliardami. celkové náklady na program s výstavbou 500 lietadiel sa priblížili k 5 miliardám dolárov. Boli potrebné vládne pôžičky. V zásade v inom čase by si na to Boeing našiel vlastné prostriedky, ale 60. roky také neboli.
Koniec 60. rokov 20. storočia výrobná kapacita Boeing bol silne zaťažený vytvorením najväčšieho podzvukového osobného lietadla na svete – Boeingu 747, s ktorým lietame dodnes. Z tohto dôvodu sa model 2707 doslova niekoľko rokov „nepretlačil“ z „vzdušného dobytkárskeho nákladného auta“ a skončil za jeho zakriveným trupom. Výsledkom bolo, že do výroby 747 sa zapojilo všetko hotovostné financovanie a všetko vybavenie a 2707 financoval Boeing na zvyškovom základe.
Dva prístupy k osobnému letectvu - "Boeing-747" a "Boeing-2707" v jednom obrázku.
No ťažkosti pri stavbe 2707 boli oveľa vážnejšie než len technické problémy alebo výrobný program Boeingu. Od roku 1967 je v Spojených štátoch na vzostupe ekologické hnutie proti nadzvukovej osobnej doprave. Tvrdilo sa, že ich lety zničia ozónovú vrstvu a silný akustický šok, ku ktorému dochádza počas nadzvukového letu, bol považovaný za neprijateľný pre obývané oblasti. Pod tlakom verejnej mienky a následne Kongresu prezident Nixon vytvorí komisiu 12 členov, ktorá má rozhodnúť o financovaní programu SST, ktorý zahŕňal aj Boeing 2707. Na rozdiel od jeho očakávaní však komisia odmieta potrebu vytvoriť SST nielen z environmentálnych, ale aj ekonomických dôvodov. Na vytvorenie prvého lietadla bolo podľa ich výpočtov potrebné minúť 3 miliardy dolárov, čo by sa oplatilo až predajom 300 lietadiel. Finančná situácia Spojených štátov bola oslabená dlhou vojnou vo Vietname a nákladmi na lunárny závod.
Práce na modeli 2707 boli prerušené v roku 1971, po čom sa Boeing snažil vo výstavbe pokračovať na vlastné náklady asi rok. Okrem toho sa jednotlivci vrátane študentov a školákov snažili podporiť aj „Americké lietadlo snov“, ktoré vyzbieralo viac ako milión dolárov. Program to však nezachránilo. Koniec programu sa zhodoval s recesiou v leteckom priemysle a ropnou krízou, čo prinútilo Boeing prepustiť takmer 70 000 svojich zamestnancov v Seattli a 2707 dostalo prezývku „lietadlo, ktoré zjedlo Seattle“.
Dobrú noc, milý princ. Kokpit a časť trupu Boeingu 2707 v Hiller Aviation Museum.
Čo motivovalo tvorcov nadzvukových strojov? U vojenských zákazníkov je situácia vo všeobecnosti jasná. Bojovníci vždy potrebovali lietadlo, ktoré by letelo vyššie a rýchlejšie. Nadzvuková rýchlosť letu umožnila nielen rýchlejšie dosiahnuť nepriateľské územie, ale aj zvýšiť letový strop takéhoto lietadla do výšky 20-25 kilometrov, čo bolo dôležité pre prieskum a bombardéry. Pri vysokých rýchlostiach, ako si pamätáme, rastie aj vztlaková sila krídla, vďaka čomu by let mohol prebiehať v redšej atmosfére a v dôsledku toho aj vo väčšej výške.
V 60. rokoch, pred príchodom protilietadlových raketových systémov schopných zasiahnuť ciele na vysokých nadmorských výškach, hlavným princípom použitia bombardérov bolo letieť na cieľ v čo najvyššej výške a rýchlosti. Samozrejme, súčasné systémy protivzdušnej obrany uzatvárajú tento druh výklenku pre použitie nadzvukových lietadiel (napríklad komplex S-400 dokáže zostreľovať ciele priamo vo vesmíre, vo výške 185 kilometrov a vlastnou rýchlosťou 4,8 km). v skutočnosti ide o systém protiraketovej obrany, nie protivzdušnú obranu). Pri operáciách proti pozemným, povrchovým a vzdušným cieľom je však nadzvuková rýchlosť pomerne žiadaná a stále je prítomná v sľubných vojenských plánoch pre ruské aj západné lietadlá. Ide len o to, že realizácia pomerne zložitého nadzvukového letu je ťažko zlučiteľná s úlohou stealth a stealth, ktorú sa snažili vštepiť bombardérom a stíhačkám za posledných 30 rokov, a preto si musíte vybrať, ako sa hovorí , jedna vec - buď sa schovať, alebo preraziť.
Má však teraz Rusko spoľahlivé prostriedky proti americkým AUG? Aby sa k nim nepriblížili na 300 kilometrov, aby spustili Onyxy s nejakým nenápadným, no zraniteľným plavidlom? T-4 mal koherentný koncept vlastného štýlu ničenia skupiny lietadlových lodí, ale má ho Rusko teraz? Myslím, že nie - tak ako stále neexistujú hypersonické rakety Kh-33 a X-45.
Americký bombardér XB-70 "Valkyrie". Práve s nimi mal MiG-25 bojovať.
Kam sa bude uberať budúcnosť konštrukcie vojenských lietadiel, je otvorenou otázkou.
Chcem povedať ešte pár slov o civilných nadzvukových lietadlách.
Ich prevádzka umožnila nielen výrazne skrátiť čas letu na diaľkových letoch, ale aj využiť nezaťažený vzdušný priestor na vysoká nadmorská výška(asi 18 km), pričom hlavný vzdušný priestor využívaný parníkmi (výšky 9-12 km) bol už v 60. rokoch výrazne zaťažený. Nadzvukové lietadlá tiež lietali na priamych trasách (vonku letecké trasy a chodby). A to nehovorím o elementárnom: úspore času bežných pasažierov, ktorá tvorila približne polovicu letového času napríklad letu Európa – USA.
Zároveň ešte raz opakujem - projekt nadzvukových lietadiel, vojenských aj civilných, nie je v žiadnom prípade z praktického hľadiska nemožný alebo z ekonomického hľadiska akosi nereálny.
Len sme naraz odbočili „zlou cestou“ a valili sme vozík postupu nie do kopca, ale po najjednoduchšej a najpríjemnejšej ceste – dole a dole. Dokonca aj dnes sa vyvíjajú projekty pre nadzvukové osobné lietadlá pre rovnaký segment, pre ktorý bol vytvorený ďalší inovatívny koncept: Augusta-Westland tiltrotor AW609. Tento segment je segmentom obchodnej dopravy pre bohatú klientelu, keď lietadlo neprepraví päťtisíc pasažierov v beštiálnych podmienkach, ale tucet ľudí v podmienkach maximálnej efektívnosti a maximálneho komfortu. Zoznámte sa s Aero AS2. Ak budete mať šťastie, letieť bude v blízkej budúcnosti, v roku 2021:
Myslím si, že tam je už všetko dosť vážne - partnerstvo s Airbusom aj ohlásené investície vo výške 3 miliárd dolárov umožňujú považovať projekt nie za „pretvárku“, ale za serióznu aplikáciu. Stručne povedané, „úctyhodný Pán je pre vážených pánov“. A nie pre všetkých darebákov, ktorí dovolili, aby sa svet na konci dvadsiateho storočia otočil na ľahkú a pohodlnú cestu.
O tom som však už písal, nebudem sa opakovať. Teraz to nie je nič viac ako minulosť:
Teraz žijeme v inom svete. Vo svete bez nadzvukového letectva pre každého. Nie je to však najhoršia strata.
Jeden z príkladov existujúcich projektov nadzvukových lietadiel.
Dnes začnem malým predslovom 🙂.
Na tejto stránke už mám let lietadla. To znamená, že je najvyšší čas niečo napísať nadzvukový, hlavne že som to sľúbil urobiť :-). Onedlho som sa pustil do práce so značným zápalom, no uvedomil som si, že téma je rovnako zaujímavá ako objemná.
V poslednom čase moje články nežiarili stručnosťou, neviem, či je to výhoda alebo nevýhoda :-). Vydanie na tému " nadzvukový"Hrozí, že sa stanem ešte väčším, a nikto nevie, ako dlho by som to musel" vytvoriť :-).
Tak som sa rozhodol, že skúsim napísať nejaké články. Akási malá séria (tri alebo štyri kusy), v ktorej bude každý komponent venovaný jednému alebo dvom konceptom na danú tému nadzvukové rýchlosti. A bude to pre mňa jednoduchšie a čitateľov budem menej obťažovať :-) a Yandex a Google budú priaznivejšie (čo je dôležité, chápete :-)). No, čo z toho vzíde súdiť, samozrejme, ty ..
********************
Poďme si teda dnes povedať niečo o nadzvukových a nadzvukové lietadlo . Samotný pojem nadzvukový“ v našom jazyku (najmä v superlatívoch) bliká oveľa častejšie ako výraz „podzvukový“.
Na jednej strane je to vo všeobecnosti pochopiteľné. Podzvukové lietadlá sa už dávno stali niečím celkom obyčajným v našich životoch. A nadzvukové lietadlo, hoci prilietajú vzdušný priestor už 65 rokov, no stále sa zdá byť niečím výnimočným, zaujímavým a zaslúži si osobitnú pozornosť.
Na druhej strane je to celkom spravodlivé. Predsa lety do nadzvukový- dalo by sa povedať, že ide o samostatnú oblasť pohybu uzavretú určitou bariérou. Neskúsení ľudia si však môžu položiť otázku: „Čo je v skutočnosti také výnimočné na tomto nadzvukovom zvuku? Aký je rozdiel medzi lietadlom letiacim rýchlosťou 400 km/h alebo 1400 km/h? Dajte mu silnejší motor a všetko bude v poriadku!“ Približne v tejto sémantickej polohe bolo letectvo na úsvite svojho rozvoja.
Rýchlosť bola vždy konečným snom a spočiatku boli tieto ašpirácie celkom úspešne implementované. Už v roku 1945 dosiahol skúšobný pilot Messerschmitt L. Hoffmann vo vodorovnom lete na jednom z prvých lietadiel sveta s prúdovými motormi ME-262 vo vodorovnom lete vo výške 7200 m rýchlosť 980 km/h.
V skutočnosti však všetko zďaleka nie je také jednoduché. No predsa let nadzvukový sa od podzvukového líši nielen veľkosťou rýchlosti a nie až tak. Rozdiel je tu kvalitatívny.
Už od rýchlosti okolo 400 km/h sa postupne začína prejavovať taká vlastnosť vzduchu, ako je stlačiteľnosť. A v zásade nie je nič neočakávané. je plyn. A všetky plyny, ako viete, na rozdiel od kvapalín, sú stlačiteľné. Pri stlačení sa menia parametre plynu, ako napríklad hustota, tlak, teplota. Z tohto dôvodu už môžu rôzne fyzikálne procesy prebiehať v stlačenom plyne inak ako v riedkom.
Čím rýchlejšie lietadlo letí, tým viac sa spolu so svojimi aerodynamickými plochami stáva akýmsi piestom, ktorý v určitom zmysle stláča vzduch pred sebou. Prehnane, samozrejme, ale vo všeobecnosti presne tak :-).
S rastúcou rýchlosťou sa mení aerodynamický vzorec prúdenia okolo lietadla a čím rýchlejšie, tým viac :-). A ďalej nadzvukový je to kvalitatívne iné. Zároveň sa do popredia dostávajú nové koncepcie aerodynamiky, ktoré pre nízkorýchlostné lietadlá často jednoducho nedávajú zmysel.
Na charakterizáciu rýchlosti letu je teraz vhodné a potrebné použiť taký parameter, ako je Machovo číslo (Machovo číslo, pomer rýchlosti lietadla voči vzduchu v danom bode k rýchlosti zvuku v prúde vzduchu v tomto bode. ). Objaví sa a stane sa hmatateľný iný typ aerodynamického odporu (veľmi hmatateľný!) vlnový odpor(spolu s už zvýšeným konvenčným odporom).
Takéto javy ako vlnová kríza (s kritickým číslom M), nadzvuková bariéra, rázové vlny a rázové vlny.
Okrem toho sa v dôsledku posunutia bodu pôsobenia aerodynamických síl smerom dozadu zhoršujú charakteristiky ovládateľnosti a stability lietadla.
Pri približovaní sa k oblasti transsonických rýchlostí môže lietadlo pociťovať silné otrasy (typickejšie to bolo pre prvé lietadlo, ktoré zaútočilo na vtedajšiu záhadnú hranicu rýchlosti zvuku), podobné vo svojich prejavoch ďalšiemu veľmi nepríjemnému javu, ktorému museli letci čeliť. v ich profesionálnom rozvoji. Tento jav sa nazýva flutter (téma na iný článok :-)).
Nastáva taký nepríjemný moment, akým je zahrievanie vzduchu v dôsledku jeho prudkého brzdenia pred lietadlom (tzv. kinetické zahrievanie), ako aj zahrievanie v dôsledku viskózneho trenia vzduchu. Zároveň sú teploty dosť vysoké, okolo 300ºС. Pokožka lietadla sa na takéto teploty zahrieva pri dlhom nadzvukovom lete.
O všetkých vyššie uvedených pojmoch a javoch, ako aj dôvodoch ich vzniku si určite povieme podrobnejšie v ďalších článkoch. Ale teraz si myslím, že je to úplne jasné nadzvukový- to je niečo úplne iné ako lietanie podzvukovou (hlavne nízkou) rýchlosťou.
Aby sa lietadlo zžilo so všetkými novovznikajúcimi efektmi a javmi vo vysokých rýchlostiach a plne zodpovedalo svojmu účelu, musí sa lietadlo zmeniť aj kvalitatívne. Teraz by to malo byť nadzvukové lietadlo, teda lietadlo schopné letieť rýchlosťou presahujúcou rýchlosť zvuku v danom úseku vzdušného priestoru.
A pre neho nestačí len zvýšiť výkon motora (aj keď je to tiež veľmi dôležitý a povinný detail). Takéto lietadlá sa zvyčajne menia aj externe. V ich vzhľade sa objavujú ostré rohy a hrany, rovné čiary, na rozdiel od "hladkých" obrysov podzvukových lietadiel.
nadzvukové lietadlo majú v pôdoryse šikmé alebo trojuholníkové krídlo. Typickým a jedným z najznámejších lietadiel s delta krídlom je pozoruhodná stíhačka MIG-21 ( maximálna rýchlosť vo výške 2230 km/h, pri zemi 1300 km/h).
Nadzvukové lietadlo s trojuholníkovým krídlom MIG-21.
Jedným zo zametaných variantov je krídlo ogiválneho tvaru, ktoré má zvýšený koeficient vztlaku. V blízkosti trupu má špeciálny prítok určený na vytváranie umelých špirálových vírov.
MIG-21I s animovaným krídlom.
MIG-21I - animované krídlo.
Zvieracie krídlo TU-144.
Je zaujímavé, že krídlo tohto typu, neskôr inštalované na TU-144, bolo testované v lietajúcom laboratóriu založenom na rovnakom MIG-21 (MIG-21I).
Druhá možnosť je nadkritické krídlo. Má sploštený profil s určitou zakrivenou zadnou časťou, čo umožňuje oddialiť vznik vlnovej krízy pri vysokých rýchlostiach a môže byť ekonomicky výhodné pre vysokorýchlostné podzvukové lietadlá. Takéto krídlo sa používa najmä na lietadle SuperJet 100.
SuperJet 100. Príklad superkritického krídla. Ohyb profilu je jasne viditeľný (zadná časť)
Fotografie sú klikateľné.
Bežné osobné lietadlo letí rýchlosťou okolo 900 km/h. Prúdová stíhačka môže dosiahnuť približne trojnásobnú rýchlosť. Moderní inžinieri z Ruskej federácie a ďalších krajín sveta však aktívne vyvíjajú ešte rýchlejšie stroje - hypersonické lietadlá. Aké sú špecifiká príslušných konceptov?
Kritériá pre hypersonické lietadlo
Čo je to hypersonické lietadlo? Pod tým je zvykom rozumieť prístroj schopný letieť mnohonásobne vyššou rýchlosťou, než je rýchlosť zvuku. Prístupy výskumníkov k určovaniu jeho špecifického ukazovateľa sa líšia. Existuje rozšírená metodika, podľa ktorej by sa lietadlo malo považovať za hypersonické, ak je násobkom ukazovateľov rýchlosti najrýchlejších moderných nadzvukových vozidiel. Čo je asi 3-4 tisíc km / h. To znamená, že hypersonické lietadlo, ak budete postupovať podľa tejto metodiky, by malo dosiahnuť rýchlosť 6 000 km / h.
Bezpilotné a riadené vozidlá
Prístupy výskumníkov sa môžu líšiť aj z hľadiska určovania kritérií pre klasifikáciu konkrétneho prístroja ako lietadla. Existuje verzia, že za také možno považovať iba tie stroje, ktoré ovláda osoba. Existuje uhol pohľadu, podľa ktorého možno za lietadlo považovať aj bezpilotné vozidlo. Niektorí analytici preto klasifikujú stroje daného typu na tie, ktoré podliehajú ľudskej kontrole, a na tie, ktoré fungujú autonómne. Takéto rozdelenie môže byť opodstatnené, pretože bezpilotné prostriedky môžu byť oveľa pôsobivejšie Technické špecifikácie, napríklad z hľadiska preťaženia a rýchlosti.
Mnoho výskumníkov zároveň považuje hypersonické lietadlá za jeden koncept, pre ktorý je kľúčovým ukazovateľom rýchlosť. Nezáleží na tom, či pri kormidle aparátu sedí človek alebo stroj riadi robot – hlavné je, že lietadlo je dostatočne rýchle.
Vzlet – nezávislý alebo s pomocou zvonku?
Rozšírená je klasifikácia hypersonických lietadiel, ktorá je založená na ich klasifikácii ako tie, ktoré môžu vzlietnuť samostatne, alebo také, ktoré zahŕňajú umiestnenie na výkonnejšom nosiči – rakete alebo nákladnom lietadle. Existuje názor, podľa ktorého je legitímne označovať vozidlá daného typu najmä tie, ktoré sú schopné vzlietnuť samostatne alebo s minimálnym zapojením iných typov zariadení. Avšak tí výskumníci, ktorí veria, že hlavné kritérium charakterizujúce hypersonické lietadlo, rýchlosť, by malo byť prvoradé v akejkoľvek klasifikácii. Či už ide o klasifikáciu zariadenia ako bezpilotného, riadeného, schopného vzlietnuť samostatne alebo s pomocou iných strojov - ak príslušný ukazovateľ dosahuje vyššie uvedené hodnoty, potom to znamená, že hovoríme o hypersonickom lietadle.
Hlavné problémy hypersonických riešení
Koncepty hypersonických riešení sú staré mnoho desaťročí. Svetoví inžinieri počas rokov vývoja zodpovedajúceho typu vozidiel riešili množstvo významných problémov, ktoré objektívne bránia uvedeniu výroby „hypersoundu“ do prevádzky – podobne ako pri organizovaní výroby turbovrtuľových lietadiel.
Hlavným problémom pri navrhovaní hypersonických lietadiel je vytvorenie motora, ktorý môže byť dostatočne energeticky účinný. Ďalším problémom je zosúladenie potrebného aparátu. Faktom je, že rýchlosť hypersonického lietadla v hodnotách, ktoré sme uvažovali vyššie, znamená silné zahrievanie trupu v dôsledku trenia o atmosféru.
Dnes zvážime niekoľko vzoriek úspešných prototypov lietadiel zodpovedajúceho typu, ktorých vývojári dokázali urobiť významný pokrok, pokiaľ ide o úspešné riešenie zaznamenaných problémov. Pozrime sa teraz na najznámejší svetový vývoj v oblasti vytvárania hypersonických lietadiel daného typu.
z Boeingu
Najrýchlejším hypersonickým lietadlom na svete je podľa niektorých odborníkov americký Boeing X-43A. Počas testovania tohto zariadenia bolo zaznamenané, že dosiahlo rýchlosť presahujúcu 11 000 km / h. To je asi 9,6-krát rýchlejšie
Čo je špeciálne na hypersonickom lietadle X-43A? Charakteristiky tohto lietadla sú nasledovné:
Maximálna rýchlosť zaznamenaná v testoch je 11 230 km/h;
Rozpätie krídel - 1,5 m;
Dĺžka trupu - 3,6 m;
Motor - priamy prúd, nadzvukový spaľovací nápor;
Palivo - vzdušný kyslík, vodík.
Možno poznamenať, že predmetné zariadenie je jedným z najekologickejších. Faktom je, že použité palivo prakticky nezahŕňa uvoľňovanie škodlivých produktov spaľovania.
Hypersonické lietadlo X-43A bolo vyvinuté spoločným úsilím inžinierov NASA, ako aj Orbical Science Corporation a Minocraft. vytvorené asi 10 rokov. Do jeho rozvoja bolo investovaných približne 250 miliónov dolárov. Koncepčnou novinkou uvažovaného lietadla je, že bolo koncipované na testovanie najnovšej technológie na zabezpečenie chodu hnacieho ťahu.
Vyvinutý spoločnosťou Orbital Science
Orbital Science, ktorá sa, ako sme uviedli vyššie, podieľala na tvorbe X-43A, sa podarilo vytvoriť aj vlastné hypersonické lietadlo X-34.
Jeho maximálna rýchlosť je viac ako 12 000 km/h. Je pravda, že v priebehu praktických skúšok sa to nepodarilo - navyše nebolo možné dosiahnuť ukazovateľ, ktorý vykazovalo lietadlo X43-A. Predmetné lietadlo je urýchlené použitím rakety Pegasus, ktorá funguje na tuhé palivo. X-34 bol prvýkrát testovaný v roku 2001. Predmetné lietadlo je podstatne väčšie ako lietadlo od Boeingu – jeho dĺžka je 17,78 m, rozpätie krídel je 8,85 m. Maximálna výška let hypersonického vozidla od Orbical Science je 75 kilometrov.
Lietadlá zo Severnej Ameriky
Ďalším známym hypersonickým lietadlom je X-15 z produkcie North American. Analytici označujú tento prístroj ako experimentálny.
Je vybavený, čo dáva niektorým odborníkom dôvod ho v skutočnosti neklasifikovať ako lietadlo. Prítomnosť raketových motorov však umožňuje zariadeniu vykonávať najmä So, pri jednom z testov v tomto režime ho otestovali piloti. Účelom prístroja X-15 je študovať špecifiká hypersonických letov, hodnotiť určité konštrukčné riešenia, nové materiály a ovládacie prvky takýchto strojov v rôznych vrstvách atmosféry. Je pozoruhodné, že bol schválený už v roku 1954. X-15 letí rýchlosťou viac ako 7 000 km / h. Jeho letový dosah je viac ako 500 km, jeho výška presahuje 100 km.
Najrýchlejšie výrobné lietadlo
Hypersonické vozidlá, ktoré sme študovali vyššie, skutočne patria do kategórie výskumu. Bude užitočné zvážiť niektoré sériové vzorky lietadiel, ktoré sú svojimi charakteristikami blízke hypersonickým alebo sú (podľa tej či onej metodiky) hypersonické.
Medzi týmito strojmi je aj americký vývoj SR-71. Niektorí vedci nie sú naklonení klasifikovať toto lietadlo ako hypersonické, pretože jeho maximálna rýchlosť je asi 3,7 tisíc km / h. Medzi jeho najpozoruhodnejšie vlastnosti patrí jeho vzletová hmotnosť, ktorá presahuje 77 ton. Dĺžka zariadenia je viac ako 23 m, rozpätie krídel je viac ako 13 m.
Jedným z najrýchlejších vojenských lietadiel je ruský MiG-25. Zariadenie môže dosiahnuť rýchlosť viac ako 3,3 tisíc km / h. Maximálna vzletová hmotnosť ruské lietadlá- 41 ton.
Na trhu sériových riešení, ktoré sa svojimi charakteristikami približujú k hypersonickým, patrí medzi lídrov Ruská federácia. Čo sa však dá povedať o ruskom vývoji z hľadiska „klasických“ hypersonických lietadiel? Sú inžinieri z Ruskej federácie schopní vytvoriť riešenie, ktoré bude konkurencieschopné strojom Boeing a Orbital Scence?
Ruské hypersonické vozidlá
IN tento moment Ruské hypersonické lietadlo je vo vývoji. Ale je dosť aktívna. Hovoríme o lietadle Yu-71. Jeho prvé testy sa podľa správ z médií uskutočnili vo februári 2015 neďaleko Orenburgu.
Predpokladá sa, že lietadlo bude slúžiť na vojenské účely. Hypersonické vozidlo tak bude v prípade potreby schopné dodávať úderné zbrane na veľké vzdialenosti, monitorovať územie a tiež sa môže použiť ako prvok útočného letectva. Niektorí vedci sa domnievajú, že v rokoch 2020-2025. strategické raketové sily dostanú asi 20 lietadiel zodpovedajúceho typu.
V médiách sa objavujú informácie, že predmetné ruské hypersonické lietadlo bude umiestnené na balistickej rakete Sarmat, ktorá je tiež v štádiu projektovania. Niektorí analytici sa domnievajú, že vyvíjané hypersonické vozidlo Yu-71 nie je nič iné ako hlavica, ktorá sa bude musieť oddeliť od balistickej strely v poslednom letovom segmente, aby vďaka vysokej manévrovateľnosti charakteristickej pre lietadlo prekonala raketu. obranné systémy.
Projekt Ajax
Medzi najvýznamnejšie projekty súvisiace s vývojom hypersonických lietadiel patrí Ajax. Poďme si to naštudovať podrobnejšie. Hypersonické lietadlo Ajax je koncepčným vývojom sovietskych inžinierov. Vo vedeckej komunite sa o tom začalo hovoriť už v 80. rokoch. Medzi najpozoruhodnejšie vlastnosti patrí prítomnosť systému tepelnej ochrany, ktorý je určený na ochranu puzdra pred prehriatím. Vývojári aparátu Ajax teda navrhli riešenie jedného z „nadzvukových“ problémov, ktoré sme identifikovali vyššie.
Tradičná schéma tepelnej ochrany lietadla zahŕňa umiestnenie špeciálnych materiálov na telo. Vývojári Ajaxu navrhli iný koncept, podľa ktorého nemalo zariadenie chrániť pred vonkajším ohrevom, ale prepúšťať teplo do auta a zároveň zvyšovať jeho energetický zdroj. Hlavným konkurentom sovietskeho aparátu bolo hypersonické lietadlo Aurora, vytvorené v Spojených štátoch. Avšak vzhľadom na skutočnosť, že dizajnéri zo ZSSR výrazne rozšírili možnosti konceptu, novému vývoju bola pridelená najširšia škála úloh, najmä výskumu. Dá sa povedať, že Ajax je hypersonické viacúčelové lietadlo.
Pozrime sa podrobnejšie na technologické inovácie navrhnuté inžiniermi zo ZSSR.
Sovietski vývojári Ajaxu teda navrhli využiť teplo, ktoré vzniká v dôsledku trenia tela lietadla o atmosféru, na jeho premenu na užitočnú energiu. Technicky by to mohlo byť realizované umiestnením ďalších škrupín na prístroj. V dôsledku toho vzniklo niečo ako druhá budova. Jeho dutina mala byť vyplnená nejakým druhom katalyzátora, napríklad zmesou horľavého materiálu a vody. Tepelnoizolačná vrstva z pevného materiálu v Ajaxe mala byť nahradená tekutou, ktorá mala na jednej strane chrániť motor, na druhej strane by podporovala katalytickú reakciu, ktorá medzitým , môže byť sprevádzaný endotermickým efektom - pohybom tepla z vonkajších častí tela dovnútra. Teoreticky môže byť chladenie vonkajších častí prístroja čokoľvek. Prebytočné teplo malo byť zasa využité na zvýšenie účinnosti leteckého motora. Táto technológia by zároveň umožnila generovať voľný vodík ako výsledok reakcie paliva a látok.
Momentálne nie sú širokej verejnosti dostupné informácie o pokračovaní vývoja Ajaxu, no výskumníci považujú za veľmi sľubné uviesť sovietske koncepty do praxe.
Čínske hypersonické vozidlá
Čína sa stáva konkurentom Ruska a Spojených štátov na trhu hypersonických riešení. Medzi najznámejší vývoj inžinierov z Číny patrí lietadlo WU-14. Ide o hypersonický klzák namontovaný na balistickej rakete.
ICBM vypúšťa lietadlo do vesmíru, odkiaľ sa vozidlo prudko rúti nadol a vyvíja hypersonickú rýchlosť. Čínsky prístroj je možné namontovať na rôzne ICBM s dosahom 2 000 až 12 000 km. Zistilo sa, že počas testov bol WU-14 schopný dosiahnuť rýchlosť presahujúcu 12 000 km / h, čím sa podľa niektorých analytikov zmenil na najrýchlejšie hypersonické lietadlo.
Mnohí výskumníci sa zároveň domnievajú, že nie je celkom správne pripisovať čínsky vývoj triede lietadiel. Verzia je teda rozšírená, podľa ktorej by malo byť zariadenie klasifikované presne ako hlavica. A veľmi efektívne. Keď letíte dolu výraznou rýchlosťou, ani najmodernejšie systémy protiraketovej obrany nebudú schopné zaručiť zachytenie príslušného cieľa.
Možno poznamenať, že Rusko a Spojené štáty tiež vyvíjajú hypersonické vozidlá používané na vojenské účely. Ruská koncepcia, podľa ktorej má vytvárať stroje zodpovedajúceho typu, sa zároveň výrazne líši, ako svedčia údaje v niektorých médiách, od technologických princípov implementovaných Američanmi a Číňanmi. Vývojári z Ruskej federácie teda sústreďujú svoje úsilie v oblasti vytvárania lietadiel vybavených náporovým motorom, ktorý je možné spustiť zo zeme. Rusko v tomto smere plánuje spoluprácu s Indiou. Hypersonické zariadenia vytvorené podľa ruského konceptu sa podľa niektorých analytikov vyznačujú nižšou cenou a širším záberom.
Zároveň ruské hypersonické lietadlo, ktoré sme spomenuli vyššie (Yu-71), podľa niektorých analytikov naznačuje rovnaké umiestnenie na ICBM. Ak sa táto téza ukáže ako pravdivá, potom bude možné povedať, že inžinieri z Ruskej federácie pracujú súčasne v dvoch populárnych koncepčných oblastiach pri konštrukcii hypersonických lietadiel.
Zhrnutie
Takže pravdepodobne najrýchlejšie hypersonické lietadlo na svete, ak hovoríme o lietadlách, bez ohľadu na ich klasifikáciu, stále je to čínsky WU-14. Aj keď musíte pochopiť, že skutočné informácie o ňom, vrátane tých, ktoré súvisia s testami, môžu byť klasifikované. To je v súlade s princípmi čínskych vývojárov, ktorí sa často snažia svoju vojenskú technológiu za každú cenu utajiť. Rýchlosť najrýchlejšieho hypersonického lietadla je vyše 12 000 km/h. „Dobieha“ americký vývoj X-43A – mnohí odborníci ho považujú za najrýchlejší. Teoreticky môže hypersonické lietadlo X-43A, ako aj čínske WU-14, dobehnúť vývoj z Orbical Science, určený pre rýchlosti nad 12-tisíc km/h.
Charakteristiky ruského lietadla Yu-71 zatiaľ nie sú širokej verejnosti známe. Je možné, že sa budú blížiť parametrom čínskeho lietadla. Ruskí inžinieri tiež vyvíjajú hypersonické lietadlo schopné vzlietnuť nie na základe ICBM, ale nezávisle.
Súčasné projekty výskumníkov z Ruska, Číny a Spojených štátov sú nejakým spôsobom spojené s vojenskou sférou. Hypersonické lietadlá, bez ohľadu na ich možné zaradenie, sú považované predovšetkým za nosiče zbraní, s najväčšou pravdepodobnosťou jadrových. V prácach výskumníkov z celého sveta však existujú tézy, že „hyperzvuk“, podobne ako jadrová technológia, môže byť pokojne aj mierový.
Ide o vznik cenovo dostupných a spoľahlivých riešení, ktoré umožňujú organizovať sériovú výrobu strojov vhodného typu. Použitie takýchto zariadení je možné vo väčšine široký rozsah odvetvia hospodárskeho rozvoja. Najväčší dopyt po hypersonických lietadlách pravdepodobne nájdeme vo vesmírnom a výskumnom priemysle.
Keď sa náklady na výrobné technológie pre zodpovedajúce stroje zlacnia, dopravné podniky môžu začať prejavovať záujem o investovanie do takýchto projektov. Priemyselné korporácie, poskytovatelia rôznych služieb môžu začať považovať „hypersound“ za nástroj na zvýšenie konkurencieschopnosti podnikania z hľadiska organizácie medzinárodnej komunikácie.