Avioane supersonice: o istorie a dezvoltării. Aeronave supersonice de pasageri: de la ideea președintelui la realitate Aviația supersonică de pasageri

M = 1,2-5).

YouTube colegial

• 1 / 5

  În zilele noastre apar avioane noi, inclusiv cele realizate folosind tehnologia Stealth.

  Aeronavă supersonică de pasageri

  Doar două avioane supersonice de pasageri produse în serie sunt cunoscute pentru performanțe zboruri regulate: aeronava sovietică Tu-144, care a efectuat primul zbor la 31 decembrie 1968 și a fost în serviciu din 1978 până în 1978 și a finalizat două luni mai târziu - la 2 martie 1969 - primul său zbor al Concorde anglo-franceză (Concorde franceză - „consimțământ” ), care a efectuat zboruri transatlantice din 2003 până în 2003. Funcționarea lor a făcut posibilă nu numai reducerea semnificativă a timpului de zbor la zborurile pe distanțe lungi, ci și utilizarea spațiului aerian descărcat la altitudini mari (≈18 km), în timp ce principalul spațiu aerian utilizat de navele de transport (altitudini de 9-12 km) a fost deja puternic în acei ani.încărcat. De asemenea, avioanele supersonice au zburat pe rute îndreptate (în afara căilor aeriene).

  În ciuda eșecului implementării mai multor proiecte anterioare și existente de aeronave supersonice și transonice de pasageri (Boeing 2707, Boeing Sonic Cruiser, Douglas 2229, Lockheed L-2000, Tu-244, Tu-344, Tu-444, SSBJ etc.) și retragerea din exploatarea aeronavelor a celor două proiecte implementate, au fost dezvoltate anterior și există proiecte moderne de avioane de pasageri hipersonice (inclusiv suborbitale) (de exemplu, ZEHST, SpaceLiner) și de transport militar (aterizare) cu răspuns rapid. Avionul de afaceri de pasageri Aerion AS2 în curs de dezvoltare a fost comandat ferm în noiembrie 2015 pentru 20 de unități cu un cost total de 2,4 miliarde de dolari, livrările începând din 2023.

  Probleme teoretice

  Zborul cu viteză supersonică, spre deosebire de subsonic, se desfășoară în condiții de aerodinamică diferită, deoarece atunci când aeronava atinge viteza sunetului, aerodinamica liniei de curgere se schimbă calitativ, ceea ce crește brusc rezistența aerodinamică și, de asemenea, încălzirea cinetică a structurii. crește din frecarea fluxului de aer de intrare la viteză mare. , focalizarea aerodinamică este deplasată, ceea ce duce la pierderea stabilității și controlabilității aeronavei. În plus, un astfel de fenomen, necunoscut înainte de crearea primei aeronave supersonice, s-a manifestat ca „trag de val”.

  Prin urmare, atingerea vitezei sunetului și a zborului stabil efectiv la viteze apropiate și supersonice au fost imposibile din cauza unei simple creșteri a puterii motorului - erau necesare noi soluții de proiectare. Ca urmare, aspectul aeronavei s-a schimbat: au apărut linii drepte caracteristice, colțuri ascuțite, în contrast cu formele „netede” ale aeronavelor subsonice.

  De menționat că problema creării unei aeronave supersonice eficace nu poate fi considerată rezolvată până în prezent. Creatorii trebuie să facă un compromis între cerința de a crește viteza și de a menține caracteristici acceptabile de decolare și aterizare. Astfel, cucerirea de noi frontiere în ceea ce privește viteza și altitudinea de către aviație este asociată nu numai cu utilizarea unui sistem de propulsie mai avansat sau fundamental nou și cu o nouă dispunere structurală a aeronavelor, ci și cu modificări ale geometriei acestora în zbor. Astfel de modificări, în timp ce îmbunătățesc caracteristicile aeronavei la viteze mari, nu ar trebui să le degradeze calitatea la viteze mici și invers. Recent, creatorii refuză să reducă aria aripii și grosimea relativă a profilurilor lor, precum și să mărească unghiul de mișcare al aripii la aeronavele cu geometrie variabilă, revenind la aripile de mișcare mică și grosimi relativ mari, dacă valorile satisfăcătoare a vitezei maxime și a plafonului practic au fost deja atinse. Într-un astfel de caz, se consideră important ca aeronava supersonică să aibă performanțe bune de zbor la viteze mici și rezistență redusă la viteze mari, în special la altitudini mici.

  Zboară în jurul Pământului în câteva ore. Acesta nu este un mit, este o realitate dacă ești pasager într-un avion super-rapid.

  Boeing X-43

  Aeronava hipersonică X-43A este cea mai rapidă aeronavă din lume. Drona a arătat rezultate fantastice în timpul testării, a zburat cu o viteză de 11.230 de kilometri pe oră. Aceasta este de aproximativ 9,6 ori viteza sunetului.

  X-43A a fost proiectat și construit de specialiști de la NASA, Orbital Sciences Corporation și MicroCraft Inc. A fost nevoie de aproximativ zece ani de cercetare în domeniul motoarelor supersonice ramjet, care sunt capabile să accelereze aeronavele la viteze supersonice, pentru ca deținătorul recordului să se nască. Proiectul a luat un sfert de miliard de dolari.

  Cel mai rapid avion de pe planetă nu este diferit marime mare... Anvergura aripilor este de doar un metru și jumătate, în timp ce lungimea sa este de doar 3,6 metri. Cea mai rapidă aeronavă a fost echipată cu un motor ramjet experimental cu combustie supersonică (SCRamjet) pentru ardere supersonică. Și principala sa caracteristică este că nu există piese de frecare. Ei bine, combustibilul pe care zboară deținătorul recordului este un amestec de oxigen și hidrogen. Creatorii nu au alocat spațiu pentru rezervoare speciale pentru oxigen, acesta este luat direct din atmosferă. Acest lucru a făcut posibilă reducerea greutății aeronavei. Ca urmare, ca urmare a utilizării oxigenului cu hidrogen, motorul emite vapori de apă obișnuiți.

  Cel mai rapid avion din lume Boeing X-43 zboară cu o viteză de 11.230 km/h

  Este de remarcat faptul că cea mai rapidă aeronavă din lume a fost dezvoltată special pentru testare. cea mai recentă tehnologie, și anume o alternativă hipersonică la motoarele moderne cu turboreacție. Oamenii de știință cred că aeronave hipersonice va putea zbura în orice punct de pe Pământ în doar 3-4 ore.

  Orbital Sciences Corporation X-34

  Kh-34 este, de asemenea, cel mai rapid avion. Mai mult decât atât, poate dezvolta o viteză și mai mare decât cea precedentă, și anume 12144 de kilometri pe oră. Totuși, în lista celor mai rapizi, se află în continuare pe locul doi. Acest lucru se datorează faptului că în experimente a reușit să dezvolte o viteză mai mică de 11.230 de kilometri pe oră. Aeronava este accelerată cu ajutorul rachetei cu combustibil solid Pegasus, care este atașată aeronavei.

  Am testat pentru prima dată această aeronavă cea mai rapidă din lume în primăvara anului 2001. Și au fost nevoie de 7 ani și 250 de milioane de dolari pentru a construi și testa motorul Hyper-X. Testele lui Kh-34 s-au încheiat cu succes abia în primăvara anului 2004. Apoi, în timpul lansării peste Oceanul Pacific, lângă insula Sf. Nicolae, mașina a accelerat până la 11 mii de kilometri pe oră. Acest avion este mai mult decât un deținător de record. Lungimea aeronavei este de 17,78 metri, anvergura aripilor este de 8,85 metri, înălțimea este deja de 3,5 metri. Deși aeronava zboară rapid, greutatea sa este impresionantă de 1270 de kilograme. Înălțimea maximă pe care o poate urca este de 75 de kilometri.

  X-15 nord-american

  X-15 este deja un avion rachetă american experimental, este echipat cu motoare rachetă. Kh-15 a fost prima și timp de patruzeci de ani singura aeronavă hipersonică cu pilot din istorie care a efectuat zboruri suborbitale în spațiu cu piloți. Sarcina principală a acestei aeronave este de a studia condițiile de zbor la viteze hipersonice, precum și de a studia condițiile de intrare în atmosferă a vehiculelor înaripate. Este conceput pentru a evalua noi soluții de proiectare, acoperiri și aspecte psihofizice ale controlului în atmosfera superioară. Conceptul proiectului a fost aprobat în 1954. Și în zbor, a fost înregistrat un record de altitudine neoficial, care a fost deținut din 1963 până în 2004. Această aeronavă este capabilă să zboare cu o viteză de 7274 de kilometri pe oră.

  Cu toate acestea, în ciuda vitezei impresionante, avionul cântărește destul de decent - peste 15 mii de kilograme. Dar aceasta se ține cont de masa combustibilului. La aterizare, aeronava cântărește jumătate din greutate. Înălțimea la care se poate ridica X-15 este de aproape 110 de kilometri. Ei bine, distanța de zbor este de 543,4 kilometri.

  SR-71 ("Blackbird")

  SR-71 este un avion de recunoaștere supersonic strategic al Forțelor Aeriene ale Statelor Unite. Și aceasta este cea mai rapidă aeronavă, în plus, cea mai înaltă aeronavă de producție. Așa a rămas în ultimii 25 de ani. Are o dimensiune destul de compactă: lungime 32,76 metri, înălțime 5,64 metri și anvergura aripilor de 16,95 metri. Cu astfel de date, greutatea aeronavei este impresionantă, în timpul decolării este de peste 77 de mii de kilograme, cu toate acestea, o aeronavă goală cântărește aproximativ 27 de mii de kilograme. Ei bine, viteza maximă cu care SR-71 este capabil să zboare este de 3715 kilometri pe oră.

  MiG-25 ("Liliacul")

  Dar acesta este cel mai rapid avion militar cu reacție de pe planetă. Pe el au fost stabilite exact 29 de recorduri mondiale. Au fost proiectate și construite două tipuri de această aeronavă: un interceptor și un avion de recunoaștere. Aeronava are 23,82 metri lungime, aproape 6 metri înălțime și o anvergură a aripilor de 13,95 pentru o aeronavă de recunoaștere și 14,015 pentru un interceptor. Greutatea maximă la decolare a aeronavei este de 41.200 de kilograme, iar la aterizare este egală cu 18.800 de kilograme. MiG-25 zboară cu o viteză de 3395 de kilometri pe oră.

  Luptător-interceptor MIG-25 - cea mai rapidă aeronavă din Rusia

  MiG-31

  Este un avion interceptor supersonic cu două locuri conceput pentru a zbura în orice vreme și este o aeronavă cu rază lungă de acțiune. MiG-31 este primul avion de luptă sovietic din a 4-a generație. Este necesara interceptarea si distrugerea tintelor in aer la altitudini mari, medii, joase si extrem de joase, noaptea si ziua, in conditii meteorologice diferite, cu bruiaj radar activ si pasiv de la inamic, chiar si tinte termice false. Patru avioane MiG-31 pot controla un spațiu aerian de 800-900 de kilometri. O aeronavă are 21,62 metri lungime, 6,5 metri înălțime și o anvergură a aripilor de 13,45 metri. O mașină zboară cu o viteză de 3 mii de kilometri pe oră.

  McDonnell-Douglas F-15 ("Vultur")

  Și acesta este un luptător tactic american de generația a 4-a pentru orice vreme. Este capabil să câștige superioritatea aeriană. Vulturul a fost dat în exploatare în 1976. Există 22 de modificări de aeronave în total. F-15 au fost folosite în Golful Persic, Iugoslavia și Orientul Mijlociu. Luptătorul are o viteză maximă de 2650 de kilometri pe oră.

  General Dynamics F-111 ("Aardvark" sau "Pig")

  F-111 este un bombardier tactic cu două locuri. În 1996, a fost retras din Forțele Aeriene ale SUA. Viteza sa de deplasare este de 2645 de kilometri pe oră.
  Abonați-vă la canalul nostru în Yandex.Zen

  Luați în considerare crearea unei aeronave supersonice de pasageri. În opinia sa, linia ar putea fi construită pe baza bombardierului militar strategic Tu-160.

  La începutul anului 2018, Putin a propus deja revenirea la construcția unor astfel de avioane în Rusia. Cu toate acestea, atunci experții au fost sceptici cu privire la ideea președintelui, considerând proiectul prea scump. Mai târziu, compania Tupolev a spus că noul avion ar putea efectua primul zbor nu mai devreme de 2027. Costul tuturor lucrărilor la crearea unei aeronave în serie în companie a fost estimat la 105 miliarde de ruble.

  Info24 a discutat cu experți în aviație și a aflat dacă Rusia mai are nevoie de un nou avion supersonic de pasageri.

  Experiență dezamăgitoare

  În istoria construcției mondiale de avioane, au existat două avioane supersonice de pasageri: franco-britanic Concorde și sovietic Tu-144. Aceste aeronave ar putea atinge viteze de peste 2,4 mii km/h, în timp ce viteza maximă a Airbus A320 este de 840 km/h. În același timp, costul unui zbor, de exemplu, din Europa către Statele Unite, a ajuns la 7 mii de dolari. Zborurile erau populare printre oamenii de afaceri.

  Tu-144 a fost dezvoltat la Biroul de Proiectare Tupolev în anii 1960. A început să fie folosit în traficul de pasageri din 1977, dar după mai multe accidente, biroul de proiectare a decis să înghețe proiectul.

  Aeronavă supersonică de pasageri TU-144. Foto: RIA Novosti, wikimedia.org

  Cam în aceeași perioadă, compania franceză Aérospatiale și britanicul BAC au dezvoltat un proiect comun numit Concorde. Au fost produse în total 20 de avioane supersonice, care au fost împărțite între British Airways și Air France. Peste 27 de ani de zboruri regulate și charter, peste 3 milioane de pasageri au folosit zboruri supersonice.

  La 5 iulie 2000, una dintre aeronavele Concorde s-a prăbușit în timpul decolare pe aeroportul Charles de Gaulle din Paris. Atunci au murit 113 persoane. După aceea, zborurile aeronavelor supersonice au fost suspendate timp de un an și jumătate. În 2003, acestea au fost complet oprite din cauza preturi mari pentru combustibil.

  De atunci, lumea nu mai folosește avioane supersonice de pasageri.

  „Nu economie, ci prestigiu”

  Maxim Pyadushkin, directorul general al revistei Aviatransportnoe Obozreniye, a declarat Info24 că producția de avioane supersonice se confruntă nu numai cu obstacole tehnice, ci și cu alte obstacole.

  „Același „Concorde” a fost operat la supersonic doar peste Oceanul Atlantic, deoarece, de exemplu, în Statele Unite, din cauza undei de șoc, este interzis să zboare pe uscat la viteze supersonice. Aceste avioane au avut o utilizare foarte limitată și problema nu a fost încă rezolvată. Ultimele „Concorde” au fost livrate practic degeaba, la un preț simbolic, acolo se vorbea nu despre economie, ci despre prestigiu. Dar au fost opriți și la scurt timp după accidentul de la Paris”, a spus Pyadushkin.

  
  Avionul supersonic franco-britanic Concorde de la British Airways. Foto: Les Chatfield, Flickr

  De ce are nevoie statul

  Aleksey Sinitskiy, redactor-șef al revistei Aviatransportnoe Obozreniye, consideră că prin dezvoltarea propriei aeronave supersonice, Rusia poate stimula dezvoltarea altor industrii.

  „În producția unor astfel de căptușeli există un număr mare de probleme care nu au fost rezolvate sau încă nerezolvate. Desigur, munca pe aceste probleme este importantă, necesară și interesantă pentru crearea unei noi generații de motoare foarte eficiente, așa că trebuie depusă muncă. Dar, în opinia mea, aceasta nu este o direcție principală și nici o direcție strategică a aviației civile. Există probleme mult mai banale care, chiar dacă sună mai puțin romantice, trebuie totuși abordate. Dar este cu totul altă chestiune dacă luăm în considerare aviația civilă ca o oportunitate de stimulare a dezvoltării economice.

  dezvoltarea producției de aeronave implică îmbunătățiri în alte industrii. prin urmare, este important din punct de vedere strategic pentru Rusia, mai ales dacă nu te concentrezi pe înlocuirea importurilor, ci, de exemplu, găsești propriile domenii de specializare și alegi domenii în care ar fi posibil să oferi produse competitive la scară globală.

  Acest lucru nu se aplică neapărat întregii aeronave, ci, de exemplu, unei unități pe care am face-o mai bine decât oricine altcineva din lume ”, a spus Sinitsky într-o conversație cu Info24.

  Deși avioanele Concorde au fost vândute companiilor aeriene la un preț ridicol, expertul nu crede că s-au pierdut banii: au fost cercetări serioase, industria a câștigat cunoștințe și tehnologie. În plus, a fost unul dintre primele experimente în cooperare internațională, care a condus ulterior la un sistem unificat de construcție a aeronavelor europene.

  Neprofitabil și incomod

  În același timp, Sinitsky nu neagă că este extrem de dificil să se efectueze zboruri pe avioanele supersonice.

  „Dacă conducerea țării trebuie să îmbunătățească accesibilitatea la transport, atunci acesta este un lucru. Dar, în același timp, experiența mondială arată că eficiența prevalează asupra vitezei. Același program Concorde a dovedit că zborurile economice au fost în multe privințe mult mai solicitate, în timp ce zborul supersonic, datorită generării unui val de compactare sub aeronavă, este neeconomic prin definiție. Există multe întrebări cu privire la economia transportului supersonic, inclusiv cât de convenabil va fi pentru pasageri. De exemplu, un zbor de la Vladivostok la Moscova va fi incomod în timp din cauza unei modificări a fusurilor orare - va trebui fie să zburați la o oră nepotrivită, fie să ajungeți la o sosire incomodă. În plus, dacă aveți ceva confort într-un avion obișnuit, atunci într-un avion supersonic va fi mai aglomerat ”, a spus expertul.

  
  Imagine: Info24

  Expertul portalului Avia.ru Vladimir Karnozov, însă, este sigur că este posibil ca zborurile să fie profitabile. Adevărat, pentru aceasta este „important” pentru ei să zboare nu numai peste Atlantic, ci și prin Oceanul Pacific- de exemplu, din Japonia, China și Australia până în SUA și Canada.

  „Se crede că Concorde a fost neprofitabil, dar acest lucru nu este în întregime adevărat. Proiectul s-a dovedit a fi neprofitabil din cauza opoziției puternice din partea Statelor Unite [cu privire la standardele de mediu], care s-a dovedit a fi eficientă și pentru că veniturile din exploatarea comercială a lui Concorde s-au format în principal din vânzarea biletelor pentru zboruri către aeroporturi din New York și alte orașe mari americane... Concorde a zburat cu escale din Franța în America Latină și din Anglia în Orientul Mijlociu și mai departe Asia de Sud-Est, dar aceste rute au adus venituri substanțial mai mici. Ca urmare a opoziției SUA, industria vest-europeană a produs mai puține avioane decât era planificat, iar programul a fost anulat înainte de termen”, a spus expertul în aviație.

  Pentru cei care vorbesc despre livrările gratuite ale Concorde către companiile aeriene și își bazează argumentele cu privire la insolvența navelor de linie pe aceasta, Karnozov sugerează să compare costul primei aeronave și prețurile pentru avioanele subsonice din acea epocă. Potrivit acestuia, aceasta este o sumă uriașă de bani pe care companiile aeriene plănuiau să o returneze din cauza multor ani de operare pe zboruri din Europa către Statele Unite, unde mașina a funcționat profitabil.

  
  Aeronava supersonică Concorde. Foto: nara.getarchive.net

  „Dacă deschideți publicații de aviație străine, atunci în ultimii 7-10 ani acest subiect (crearea aeronavelor supersonice de pasageri - aproximativ Info24) sunt discutate constant, în principal în legătură cu aeronavele de afaceri. Dar problemele în dezvoltarea unor astfel de aeronave nu are legătură cu tehnica. Chiar sub influența SUA autoritățile aviatice ale țărilor lumea occidentală a prezentat cerințe supraevaluate pentru parametrii de mediu ai „supersonic” (avion supersonic, din engleza supersonic - supersonic - aproximativ Info24), în special - nivelul de zgomot la sol și amploarea boom-ului sonic. Nu există nicio modalitate de a influența statele, iar cerințele de certificare sunt prezentate pentru următoarea generație de „supersonici” la prezentarea acestora. Dacă nu se găsește o soluție la nivel politic, atunci nimic din ideea de a crea un avion supersonic de pasageri nu va funcționa. Și dacă cerințele sunt atenuate, atunci se va dovedi un proiect foarte interesant ”, a spus Karnozov.

  El a adăugat că costul creării unei astfel de aeronave depinde foarte mult de cerințele pentru care va fi creată. Potrivit expertului, dacă cerințele sunt „rezonabile”, atunci prețul proiectului se va ridica la câteva miliarde de dolari, dar dacă crearea unui avion de linie supersonic este „ajustată” la cerințele Statelor Unite, atunci „bugetul de zeci , sau chiar sute de miliarde de dolari vor fi insuficiente”.

  Cine poate zbura cu astfel de avioane

  Zborurile supersonice sunt extrem de scumpe - de exemplu, un zbor de la Londra la New York poate costa 7.000 de dolari. Toți experții sunt de acord că, dacă astfel de zboruri sunt solicitate, va fi doar în rândul oamenilor de afaceri.

  „Dacă vorbim de segmentul de transport de afaceri, atunci poate exista o cerere de viteză. Dar consumul de combustibil în astfel de avioane va fi foarte mare, motiv pentru care costul poate fi destul de mare chiar și pentru oamenii bogați”, a spus el. Info24 Fedor Borisov, cercetător principal la Institutul de Transport și Politică de Transport, Școala Superioară de Economie a Universității Naționale de Cercetare.

  
  Imagine: Info24

  Vladimir Karnozov este și el de acord cu el. Potrivit expertului, aeronave supersonice necesare pentru „segmentul superior, cei care zboară în clasa business și clasa întâi astăzi”.

  Încercările de a crea un nou „supersonic”

  Maxim Pyadushkin a spus că există oameni și companii care încearcă să intre pe piața avioanelor supersonice, dar se concentrează pe aviația de afaceri și un cerc foarte limitat de oameni își vor cumpăra aeronavele.

  
  Imagine: Info24

  „Astfel de proiecte au început ca startup-uri, entuziaști s-au adunat pentru a face desene. Dar nicio startup nu poate crea singur un avion. De exemplu, Aerion, susținut de Boeing și de alți producători importanți. Acest proiect este probabil cel mai avansat. Acest lucru dă speranță că, din moment ce marii producători au crezut în acest lucru, aeronava o va putea aduce la testare, prototip și, de fapt, zbor”, a spus expertul în aviație.

  În urmă cu exact 15 ani, ultimele trei avioane supersonice Concorde ale British Airways și-au făcut zborul de rămas bun. În acea zi, 24 octombrie 2003, aceste aeronave, zburând la joasă altitudine deasupra Londrei, au aterizat la Heathrow și au completat astfel scurta istorie a aviației supersonice de pasageri. Cu toate acestea, astăzi designerii de avioane din întreaga lume se gândesc din nou la posibilitatea unor zboruri rapide - de la Paris la New York în 3,5 ore, de la Sydney la Los Angeles în 6 ore, de la Londra la Tokyo în 5 ore. Dar înainte de a reveni aeronavele supersonice la internațional rute de pasageri, dezvoltatorii vor trebui să rezolve multe probleme, printre care una dintre cele mai importante este reducerea zgomotului vehiculelor care zboară rapid.

  O scurtă istorie a zborului rapid

  Aviația de pasageri a început să prindă contur în anii 1910, când a apărut primul avion special conceput pentru a transporta oameni pe calea aerului. Prima dintre acestea a fost limuzina franceză Bleriot XXIV de la Bleriot Aeronautique. A fost folosit pentru călătorii cu avionul de agrement. Doi ani mai târziu, în Rusia a apărut S-21 „Grand”, creat pe baza bombardierului greu „Russian Knight” de Igor Sikorsky. A fost construit la Fabrica de trăsuri ruso-baltice. Apoi, aviația a început să se dezvolte treptat: mai întâi au început zborurile între orașe, apoi între țări și apoi între continente. Avioanele au făcut posibilă ajungerea la destinație mai repede decât cu trenul sau vaporul.

  În anii 1950, progresul în dezvoltarea motoarelor cu reacție s-a accelerat semnificativ, iar zborurile supersonice au devenit disponibile pentru aviația militară, deși pentru o perioadă scurtă de timp. Viteza supersonică este de obicei numită mișcare de până la cinci ori mai mare decât viteza sunetului, care se modifică în funcție de mediul de propagare și de temperatura acestuia. La presiunea atmosferică normală la nivelul mării, sunetul circulă cu o viteză de 331 de metri pe secundă sau 1191 de kilometri pe oră. Pe măsură ce urci, densitatea și temperatura aerului scade, iar viteza sunetului scade și ea. De exemplu, la o altitudine de 20 de mii de metri, este deja aproximativ 295 de metri pe secundă. Dar deja la o altitudine de aproximativ 25 de mii de metri și pe măsură ce se ridică la peste 50 de mii de metri, temperatura atmosferei începe să crească ușor în comparație cu straturile inferioare și, odată cu aceasta, crește și viteza locală a sunetului.

  Creșterea temperaturii la aceste altitudini se explică, printre altele, prin concentrația mare de ozon din aer, care formează un scut de ozon și absoarbe o parte din energia solară. Drept urmare, viteza sunetului la o altitudine de 30 de mii de metri deasupra mării este de aproximativ 318 de metri pe secundă, iar la o altitudine de 50 de mii - aproape 330 de metri pe secundă. În aviație, numărul Mach este utilizat pe scară largă pentru a măsura viteza de zbor. În termeni simpli, exprimă viteza locală a sunetului pentru o anumită altitudine, densitate și temperatură a aerului. Deci, viteza unui zbor condiționat, egală cu două numere Mach, la nivelul mării va fi de 2383 de kilometri pe oră, iar la o altitudine de 10 mii de metri - 2157 de kilometri pe oră. Pentru prima dată, bariera sunetului cu o viteză de 1,04 Mach (1066 de kilometri pe oră) la o altitudine de 12,2 mii de metri a fost depășită de pilotul american Chuck Yeager în 1947. Acesta a fost un pas important spre dezvoltarea zborului supersonic.

  În anii 1950, designerii de avioane din mai multe țări din întreaga lume au început să lucreze la proiecte pentru avioane supersonice de pasageri. Drept urmare, în anii 1970 au apărut Concorde-ul francez și Tu-144 sovietic. Acestea au fost primele și încă singurele aeronave supersonice de pasageri din lume. Ambele tipuri de aeronave au folosit motoare turborreactor convenționale optimizate pentru zboruri supersonice pe termen lung. Tu-144 au fost operate până în 1977. Avioanele zburau cu o viteză de 2,3 mii de kilometri pe oră și puteau transporta până la 140 de pasageri. Cu toate acestea, biletele pentru zborurile lor costă în medie de 2,5-3 ori mai scump decât de obicei. Cererea scăzută pentru zboruri rapide, dar costisitoare, precum și dificultățile generale în operarea și întreținerea Tu-144 au dus la faptul că acestea au fost pur și simplu eliminate din zborurile de pasageri. Cu toate acestea, aeronavele au fost folosite de ceva timp în zboruri de testare, inclusiv în baza unui contract cu NASA.

  Concorde a durat mult mai mult - până în 2003. Zborurile pe navele franceze erau, de asemenea, scumpe și nu erau foarte populare, dar Franța și Marea Britanie au continuat să le opereze. Costul unui bilet pentru un astfel de zbor a fost, din punct de vedere al prețurilor de astăzi, de aproximativ 20 de mii de dolari. Concordeul francez a zburat cu o viteză de puțin peste două mii de kilometri pe oră. Avionul ar putea acoperi distanța de la Paris la New York în 3,5 ore. În funcție de configurație, Concorde putea transporta de la 92 la 120 de persoane.

  Povestea Concordelor s-a încheiat brusc și rapid. În 2000, a avut loc prăbușirea avionului Concorde, care a ucis 113 persoane. Un an mai târziu, a început o criză în călătoriile aeriene de pasageri, cauzată de atacurile teroriste din 11 septembrie 2001 (două avioane deturnate de terorişti cu pasageri s-au prăbuşit în turnurile lumii). centru comercial la New York, altul, al treilea, la Pentagon din comitatul Arlington, iar al patrulea a căzut pe un câmp lângă Shanksville din Pennsylvania). Apoi, perioada de garanție pentru aeronavele Concorde, în care era angajat Airbus, a expirat. Toți acești factori combinați au făcut ca operațiunea aeronavelor supersonice de pasageri să fie extrem de neprofitabilă, iar în vara și toamna anului 2003, Air France și British Airways au scos pe rând toate Concorde-urile.

  
  

  După închiderea programului Concorde în 2003, mai existau speranțe pentru repunerea în funcțiune a aeronavelor supersonice de pasageri. Designerii au sperat în noi motoare eficiente din punct de vedere al combustibilului, calcule aerodinamice și sisteme de proiectare asistate de computer care ar putea face zborurile supersonice la prețuri accesibile din punct de vedere economic. Dar în 2006 și 2008, Organizația Aviației Civile Internaționale a adoptat noi standarde de zgomot aeronavelor care interzic, printre altele, orice zbor supersonic deasupra zonelor terestre populate din Timp liniștit... Această interdicție nu se aplică special alocate pentru aviaţia militară coridoarele aeriene. Lucrările la proiecte pentru noi avioane supersonice au stagnat, dar astăzi au început să capete din nou avânt.
  

  Supersonic liniștit

  Astăzi, mai multe întreprinderi și organizații guvernamentale din întreaga lume sunt implicate în dezvoltarea aeronavelor supersonice de pasageri. Astfel de proiecte, în special, sunt realizate de companiile rusești Sukhoi și Tupolev, Institutul Central Aerohidrodinamic Zhukovsky, Dassault francez, Agenția Japoneză de Cercetare Aerospațială, concernul european Airbus, americanul Lockheed Martin și Boeing, precum și câteva startup-uri. , inclusiv Aerion și Boom Technologies. În general, designerii au fost împărțiți condiționat în două tabere. Reprezentanții primului dintre ei cred că nu va fi posibilă în viitorul apropiat să se dezvolte o aeronavă supersonică „liniștită” corespunzătoare nivelului de zgomot al avioanelor subsonice, ceea ce înseamnă că este necesară construirea unei aeronave rapide de pasageri care va trece la supersonic acolo unde este permis. Această abordare, cred designerii din prima tabără, va reduce în continuare timpul de zbor de la un punct la altul.

  Designerii din a doua tabără s-au concentrat în principal pe combaterea undelor de șoc. În zbor cu viteză supersonică, planorul avionului generează multe unde de șoc, dintre care cele mai semnificative iau naștere în nas și în zona cozii. În plus, undele de șoc apar de obicei pe marginile de înainte și de fugă ale aripii, pe marginile de avans ale empenajului, în zonele turbitoarelor de flux și pe marginile prizelor de aer. O undă de șoc este o zonă în care presiunea, densitatea și temperatura mediului experimentează un salt brusc și puternic. Observatorii de la sol percep astfel de valuri ca o bubuitură puternică sau chiar o explozie - din acest motiv sunt interzise zborurile supersonice deasupra părții populate a pământului.

  Efectul unei explozii sau al unui pop foarte puternic este produs de așa-numitele unde de șoc de tip N generate de o bombă sau un planor de luptă supersonic. Pe graficul creșterii presiunii și a densității, astfel de valuri seamănă cu litera N a alfabetului latin datorită creșterii puternice a presiunii la frontul de undă, cu o scădere bruscă a presiunii după aceasta și normalizarea ulterioară. În experimente de laborator, cercetătorii de la Agenția Japoneză de Explorare Aerospațială au descoperit că schimbarea formei corpului aeronavei poate netezi vârfurile din graficul undelor de șoc, transformându-l într-o undă de tip S. O astfel de undă are o cădere de presiune lină și nu atât de semnificativă ca în unda N. Experții NASA cred că undele S vor fi percepute de observatori ca o trântire îndepărtată a ușii unei mașini.

  
  

  Undă N (roșu) înainte de optimizarea aerodinamică a unui planor supersonic și similitudinea undei S după optimizare

  În 2015, designerii japonezi au asamblat planorul fără pilot D-SEND 2, a cărui formă aerodinamică a fost proiectată în așa fel încât să reducă numărul undelor de șoc care apar pe acesta și intensitatea acestora. În iulie 2015, dezvoltatorii au testat planorul la poligonul de rachete Esrange din Suedia și au observat o scădere semnificativă a cantității de unde de șoc generate pe suprafața noului planor. În timpul testului, D-SEND 2, care nu era echipat cu motoare, a fost lăsat jos balon cu aer cald de la o înălțime de 30,5 mii de metri. În timpul căderii, planorul de 7,9 metri a câștigat viteză la Mach 1,39 și a zburat pe lângă baloane atașate echipate cu microfoane la diferite înălțimi. În același timp, cercetătorii au măsurat nu numai intensitatea și numărul undelor de șoc, ci au analizat și influența stării atmosferei asupra apariției lor timpurii.

  Potrivit agenției nipone, boom-ul sonic de la aeronave comparabile ca dimensiuni cu aeronavele supersonice de pasageri Concorde și realizate conform schemei D-SEND 2, atunci când zboară cu viteză supersonică, va fi la jumătate mai intens ca înainte. De la planoare obișnuite aeronave moderne Japonezul D-SEND 2 are un nas non-axisimetric. Chila aparatului este deplasată spre prova, iar ansamblul coadă orizontal este rotit complet și are un unghi de montare negativ față de axa longitudinală a corpului aeronavei, adică capetele cozii sunt sub punctul de atașare și nu deasupra, ca de obicei. Aripa planorului are o înclinare normală, dar este făcută în trepte: se împerechează lin cu fuzelaj, iar o parte din marginea sa anterioară este situată la fuzelaj într-un unghi ascuțit, dar mai aproape de marginea de fuziune, acest unghi crește brusc.

  O schemă similară este în prezent creată de startup-ul supersonic american Aerion și dezvoltată de Lockheed Martin comandat de NASA. Cu accent pe reducerea numărului și intensității undelor de șoc, este proiectat și rusul (Avion Supersonic Business / Supersonic Passenger Aircraft). Unele dintre proiectele de avioane rapide de pasageri sunt programate să fie finalizate în prima jumătate a anilor 2020, dar reglementările aviației nu au fost încă revizuite până atunci. Aceasta înseamnă că noua aeronavă va efectua inițial zboruri supersonice doar pe apă. Cert este că, pentru a elimina restricția privind zborurile supersonice peste terenuri populate, dezvoltatorii vor trebui să efectueze multe teste și să își prezinte rezultatele autorităților aviatice, inclusiv Administrației Federale a Aviației din SUA și Agenției Europene pentru Siguranța Aviației.

  
  

  S-512 / Spike Aerospace

  Motoare noi

  Motoarele sunt un alt obstacol serios în calea creării unei aeronave supersonice de pasageri în serie. Designerii au găsit deja multe modalități de a face motoarele cu turboreacție mai economice decât erau acum zece până la douăzeci de ani. Este vorba despre utilizarea cutiilor de viteze care îndepărtează cuplajul rigid al ventilatorului și turbinei din motor și utilizarea materialelor compozite ceramice, care permit optimizarea echilibrului de temperatură în zona fierbinte a centralei, și chiar introducerea unui suplimentar - al treilea - circuit de aer pe lângă cele deja existente două, interne și externe. În domeniul creării de motoare subsonice economice, designerii au obținut deja rezultate uimitoare, iar noile dezvoltări în curs promit economii semnificative. Puteți citi mai multe despre cercetarea promițătoare în resursa noastră.

  Dar, în ciuda tuturor acestor evoluții, este încă dificil să numim zborul supersonic economic. De exemplu, promițătoarea aeronavă supersonică de pasageri a startup-ului Boom Technologies va primi trei motoare turboventilatoare din familia JT8D de la Pratt & Whitney sau J79 de la GE Aviation. În zborul de croazieră, consumul specific de combustibil al acestor motoare este de aproximativ 740 de grame pe kilogram-forță pe oră. În acest caz, motorul J79 poate fi echipat cu un post-arzător, care crește consumul de combustibil la două kilograme pe kilogram-forță pe oră. Acest consum este comparabil cu consumul de combustibil al motoarelor, de exemplu, al avionului de luptă Su-27, ale cărui sarcini diferă semnificativ de transportul de pasageri.

  Pentru comparație, consumul specific de combustibil al singurelor motoare cu turbofan serie D-27 instalate pe aeronava de transport ucraineană An-70 este de numai 140 de grame pe kilogram-forță pe oră. Motorul american CFM56, un „clasic” al avioanelor Boeing și Airbus, are un consum specific de combustibil de 545 de grame pe kilogram-forță pe oră. Aceasta înseamnă că, fără o reproiectare serioasă a designului motoarelor de avioane cu reacție, zborurile supersonice nu vor deveni suficient de ieftine pentru a se răspândi și vor fi solicitate doar în aviația de afaceri - consumul mare de combustibil duce la prețuri mai mari ale biletelor. De asemenea, nu va funcționa pentru a reduce costul ridicat al transportului aerian supersonic în volume - aeronavele proiectate astăzi sunt concepute pentru a transporta de la 8 la 45 de pasageri. Avioanele obișnuite pot găzdui mai mult de o sută de persoane.

  Cu toate acestea, la începutul lunii octombrie a acestui an, GE Aviation proiectează un nou motor cu reacție cu turboventilator Affinity. Aceste centrale electrice sunt planificate să fie montate pe promițătoarea aeronavă supersonică de pasageri AS2 de către Aerion. Noua centrală electrică combină constructiv caracteristicile motoarelor cu reacție cu un raport de bypass scăzut pentru avioanele de luptă și centralele cu un raport de bypass ridicat pentru aeronavele de pasageri. În același timp, nu există tehnologii noi și inovatoare în Affinity. Noul motor este clasificat de GE Aviation ca o centrală electrică de ocolire medie.

  Motorul se bazează pe un generator de gaz cu turbofan CFM56 modificat, care, la rândul său, se bazează structural pe generatorul de gaz de la F101, centrala electrică pentru bombardierele supersonice B-1B Lancer. Power Point va primi un sistem electronic digital de management al motorului actualizat cu întreaga responsabilitate. Dezvoltatorii nu au dezvăluit niciun detaliu despre designul motorului promițător. Cu toate acestea, GE Aviation se așteaptă ca consumul specific de combustibil al motoarelor Affinity să nu fie mult mai mare sau chiar comparabil cu cel al motoarelor moderne cu turboventilator ale aeronavelor subsonice convenționale de pasageri. Cum se va realiza acest lucru pentru zborul supersonic nu este clar.

  
  

  Tehnologii Boom / Boom

  Proiecte

  În ciuda numeroaselor proiecte de avioane supersonice de pasageri din lume (inclusiv chiar și proiectul irealizabil de transformare a bombardierului strategic Tu-160 într-un avion supersonic de pasageri, propus de președintele rus Vladimir Putin), AS2 al startup-ului american Aerion, S-512 , poate fi considerat cel mai apropiat de testele de zbor și de producția la scară mică.Spaniol Spike Aerospace și Boom American Boom Technologies. Este planificat ca primul să zboare cu o viteză de 1,5 Mach, al doilea - 1,6 Mach, iar al treilea - 2,2 Mach. Aeronava X-59, creată de Lockheed Martin la ordinul NASA, va fi un demonstrator de tehnologie și un laborator de zbor, nefiind planificată lansarea lui în producție.

  Boom Technologies a anunțat deja că va încerca să facă zborurile cu aeronave supersonice foarte ieftine. De exemplu, Boom Technologies a estimat costul unui zbor pe ruta New York - Londra la cinci mii de dolari. Atât costă astăzi să zbori pe această rută în clasa business a unei nave subsonice obișnuite. Liner Boom deasupra pământului populat va zbura cu viteză subsonică și va merge la supersonic peste ocean. Aeronava cu o lungime de 52 de metri și o anvergură a aripilor de 18 metri va putea transporta până la 45 de pasageri. Până la sfârșitul anului 2018, Boom Technologies intenționează să selecteze unul dintre câteva proiecte noi de avioane pentru implementare în metal. Primul zbor al navei este planificat pentru 2025. Compania a amânat acești termeni; Boom a fost programat inițial să decoleze în 2023.

  Conform calculelor preliminare, lungimea aeronavei AS2, proiectată pentru 8-12 pasageri, va fi de 51,8 metri, iar anvergura aripilor - 18,6 metri. Greutatea maximă la decolare a unei aeronave supersonice va fi de 54,8 tone. AS2 va zbura deasupra apei cu o viteză de croazieră de 1,4-1,6 Mach, încetinind la 1,2 pe uscat. O viteză de zbor puțin mai mică pe uscat, cuplată cu o formă aerodinamică specială a planorului, va permite, așa cum se așteaptă dezvoltatorii, să se evite aproape complet formarea undelor de șoc. Raza de zbor a aeronavei la o viteză de 1,4 Mach număr va fi de 7,8 mii de kilometri și 10 mii de kilometri - la o viteză de 0,95 Mach număr. Primul zbor al aeronavei este planificat pentru vara anului 2023, iar primul zbor transatlantic va avea loc în luna octombrie a aceluiași an. Dezvoltatorii săi vor marca 20 de ani de la ultimul zbor al lui Concorde.

  În cele din urmă, Spike Aerospace intenționează să înceapă testele de zbor ale unui prototip cu drepturi depline S-512 cel târziu în 2021. Livrările primelor aeronave de producție către clienți sunt programate pentru 2023. Potrivit proiectului, S-512 va putea transporta până la 22 de pasageri la viteze de până la Mach 1,6. Raza de zbor a acestei aeronave va fi de 11,5 mii de kilometri. Din octombrie anul trecut, Spike Aerospace are mai multe modele reduse de avioane supersonice. Scopul lor este de a testa proiectarea și eficacitatea comenzilor de zbor. Toate cele trei aeronave promițătoare de pasageri sunt construite cu accent pe o formă aerodinamică specială care va reduce intensitatea undelor de șoc generate în timpul zborului supersonic.

  În 2017, volumul aviației transportul de pasageri la nivel mondial s-au ridicat la patru miliarde de oameni, dintre care 650 de milioane au efectuat zboruri lungi de la 3,7 la 13 mii de kilometri. 72 de milioane de pasageri cu distanță lungă au zburat prima și în clasa business. Acești 72 de milioane de oameni îi vizează în primul rând dezvoltatorii de avioane supersonice de pasageri, crezând că vor plăti cu plăcere ceva mai mulți bani pentru oportunitatea de a petrece aproximativ jumătate din timp în aer decât de obicei. Cu toate acestea, supersonic aviația de pasageri este probabil să înceapă să se dezvolte activ după 2025. Cert este că zborurile de cercetare ale laboratorului X-59 vor începe abia în 2021 și vor dura câțiva ani.

  Rezultatele cercetării obținute în timpul zborurilor X-59, inclusiv peste aşezări- de către voluntari (rezidenții lor au convenit ca avioane supersonice să survoleze peste ei în zilele lucrătoare; după zboruri, observatorii le vor spune cercetătorilor despre percepția lor asupra zgomotului), este planificat să fie înaintat Administrației Federale a Aviației din SUA pentru examinare. Așa cum era de așteptat, pe baza acestora, poate revizui interdicția zborurilor supersonice deasupra părții populate a pământului, dar acest lucru nu se va întâmpla până în 2025.

  
  

  Vasily Sychev

  Pe 6 februarie 1950, în timpul unui alt test, avionul de luptă sovietic MiG-17 în zbor orizontal a depășit viteza sunetului, accelerând până la aproape 1070 km/h. Acest lucru l-a transformat în primul avion supersonic produs în masă. Dezvoltatorii Mikoyan și Gurevich au fost în mod clar mândri de creația lor.

  Pentru zborurile de luptă, MiG-17 a fost considerat aproape sonic, deoarece viteza sa de croazieră nu depășea 861 km/h. Dar acest lucru nu a împiedicat luptătorul să devină unul dintre cele mai răspândite din lume. În diferite momente, a fost în serviciu cu Germania, China, Coreea, Polonia, Pakistan și zeci de alte țări. Acest monstru a luat parte chiar și la luptele din Războiul din Vietnam.

  MiG-17 este departe de a fi singurul reprezentant al genului aeronavelor supersonice. Vă vom povesti despre încă o duzină de nave aeriene care au depășit și unda sonoră și au devenit celebre în întreaga lume.

  Bell X-1

  Forțele aeriene americane au echipat special Bell X-1 cu un motor de rachetă, deoarece doreau să-l folosească pentru a studia problemele zbor supersonic... Pe 14 octombrie 1947, dispozitivul a accelerat la 1541 km/h (Mach 1,26), a depășit bariera predeterminată și s-a transformat într-o stea pe cer. Astăzi, modelul de record se află în Muzeul Smithsonian din State.

  Sursa: NASA

  X-15 nord-american

  Nord-americanul X-15 este, de asemenea, alimentat de motoare rachete. Dar, spre deosebire de omologul său american Bell X-1, această aeronavă a atins o viteză de 6167 km/h (Mach 5,58), devenind prima și timp de 40 de ani singura din istoria omenirii (din 1959) cu echipaj hipersonic. aeronave care au efectuat zboruri spațiale suborbitale cu echipaj. Cu ajutorul lui, a fost studiată chiar și reacția atmosferei la intrarea corpurilor înaripate în ea. În total, au fost produse trei unități de planoare rachetă Kh-15.

  
  

  Sursa: NASA

  Lockheed SR-71 Blackbird

  Este un păcat să nu folosești avioane supersonice în scopuri militare. Prin urmare, Forțele Aeriene ale SUA au proiectat Lockheed SR-71 Blackbird, un avion strategic de recunoaștere cu o viteză maximă de 3.700 km/h (Mach 3,5). Principalele avantaje sunt accelerația rapidă și manevrabilitatea ridicată, ceea ce i-a permis să evite rachetele. De asemenea, SR-71 a fost prima aeronavă care a fost echipată cu tehnologii pentru reducerea semnăturii radar.

  Au fost construite în total 32 de unități, dintre care 12 s-au prăbușit. Scos din serviciu în 1998.

  
  

  Sursa: af.mil

  MiG-25

  Nu putem decât să ne amintim MiG-25 intern - un interceptor de luptă supersonic de mare altitudine din a 3-a generație, cu o viteză maximă de 3000 km / h (Mach 2,83). Avionul era atât de cool încât până și japonezii îl râvniu. Prin urmare, pe 6 septembrie 1976, pilotul sovietic Viktor Belenko a fost nevoit să deturneze un MiG-25. După aceea, de-a lungul a mulți ani în multe părți ale Uniunii, avioanele au început să se alimenteze incomplet. Scopul este să îi împiedice să ajungă la cel mai apropiat aeroport străin.

  
  

  Sursa: Alexey Beltyukov

  MiG-31

  Oamenii de știință sovietici nu au încetat să lucreze pentru binele aerului patriei. Prin urmare, în 1968, a început proiectarea MiG-31. Și pe 16 septembrie 1975, a vizitat pentru prima dată cerul. Acest avion de luptă interceptor cu rază lungă de acțiune supersonică cu două locuri, pentru orice vreme, a accelerat la o viteză de 2500 km/h (Mach 2,35) și a devenit prima a patra generație de avioane de luptă sovietice.

  MiG-31 este conceput pentru a intercepta și distruge ținte aeriene la altitudini extrem de joase, joase, medii și mari, zi și noapte, în condiții meteorologice simple și dificile, cu bruiaj radar activ și pasiv, precum și ținte termice false. Patru MiG-31 pot controla spațiul aerian cu o lungime de până la 900 de kilometri. Acesta nu este un avion, ci mândria Uniunii, care este încă în serviciu cu Rusia și Kazahstan.

  
  

  Sursa: Vitaly Kuzmin

  Lockheed / Boeing F-22 Raptor

  Cel mai scump avion supersonic a fost construit de americani. Ei au modelat un luptător multirol din a cincea generație care a devenit cel mai scump dintre colegii lor. Lockheed / Boeing F-22 Raptor este în prezent singurul avion de vânătoare din a cincea generație în serviciu și primul avion de vânătoare de producție cu o viteză de croazieră supersonică de 1890 km/h (Mach 1,78). Viteza maximă este de 2570 km/h (Mach 2,42). Până acum, nimeni nu l-a depășit în aer.

  
  

  Sursa: af.mil

  Su-100 / T-4

  Su-100 / T-4 ("țesut") a fost dezvoltat ca un avion de luptă pentru portavioane. Dar inginerii Biroului de Proiectare Sukhoi au reușit nu numai să-și atingă obiectivul, ci și să simuleze un transportator de rachete bombardier-recunoaștere, pe care ulterior au vrut să-l folosească chiar și ca avion de pasageri și accelerator pentru sistemul aerospațial Spiral. Viteza maximă a lui T-4 este de 3200 km/h (Mach 3).