Pasagerul supersonic. Avion de supraveghere - Istoria zborului de zbor pe viteza supersonică

Exact acum 15 ani, cele trei ultimii aeronave de pasageri supersonice Concorde British Airlines British Airways a făcut un zbor de rămas bun. În acea zi, la 24 octombrie 2003, aceste aeronave care zboară la o înălțime mică asupra Londrei, a aterizat în Heathrow și cei au completat istoria scurtă a aviației de pasageri supersonice. Cu toate acestea, astăzi, designerii de aeronave din întreaga lume se gândesc din nou la posibilitatea zborurilor rapide - de la Paris la New York timp de 3,5 ore, de la Sydney la Los Angeles - în 6 ore, de la Londra la Tokyo în 5 ore. Dar, înainte ca aeronava supersonică să revină la rutele internaționale de călători, dezvoltatorii vor trebui să rezolve multe sarcini, dintre care unul dintre cele mai importante este reducerea zgomotului aeronavelor rapide.

Scurt istoric al zborurilor rapide

Aviația de pasageri a început să se formeze în anii 1910, când a apărut prima aeronavă, special concepută pentru a transporta oamenii pe calea aerului. Cel mai întâi a devenit Birieitul francez Xxiv Limuzina de la Birieot Aeronautique. A fost folosit pentru plimbările de distracție. Doi ani mai târziu, S-21 "Grand" a apărut în Rusia, creată pe baza unui bombarder greu "Rusă Vityaz" Igor Sikorsky. El a fost construit pe planta de vagon rus-baltic. Mai mult, aviația a început să dezvolte pași de șapte mile: primele zboruri între orașe, apoi între țări și apoi între continente. Avioanele au permis să ajungă la destinație mai repede decât cu trenul sau nava.

În anii 1950, progresele înregistrate în dezvoltarea motoarelor cu jet a fost accelerată în mod semnificativ, iar pentru combaterea aviației au devenit disponibile, deși zboruri pe scurt, zboruri pe viteza supersonică. Viteza supersonică este făcută pentru a apela mișcarea de până la cinci ori mai rapidă decât viteza sonoră, care variază în funcție de mediul de distribuție și de temperatura acestuia. Cu presiune atmosferică normală la nivelul mării, sunetul se întinde la o viteză de 331 metri pe secundă sau 1191 kilometri pe oră. Pe măsură ce înălțimea este setată, densitatea și temperatura aerului scade, viteza sonoră este redusă. De exemplu, la o altitudine de 20 de metri, este deja aproximativ 295 de metri pe secundă. Dar, la o altitudine de aproximativ 25 de metri și, pe măsură ce se afla la mai mult de 50 de mii de metri, temperatura atmosferei începe să crească treptat comparativ cu straturile inferioare, iar viteza locală de sunet crește cu ea.

Creșterea temperaturii la aceste înălțimi este explicată, incluzând o concentrație ridicată în aerul de ozon, formând scutul de ozon și absorbind porțiunea de energie solară. Ca rezultat, viteza sunetului la o altitudine de 30 mii de metri deasupra mării este de aproximativ 318 de metri pe secundă, și la o altitudine de 50 mii - aproape 330 de metri pe secundă. În aviație pentru măsurarea vitezei de zbor, numărul de Maha este utilizat pe scară largă. Dacă spunem simplist, exprimă viteza locală de sunet pentru o temperatură specifică, densitate și temperatură a aerului. Deci, viteza zborului condiționat egală cu două numere de mach, la nivelul mării va fi de 2383 kilometri pe oră și la o altitudine de 10 mii de metri - 2157 kilometri pe oră. Pentru prima dată, bariera de sunet la viteza de 1,04 Maha (1066 kilometri pe oră) la o altitudine de 12,2 mii de metri a depășit pilotul american Chuck Yegen în 1947. A fost un pas important spre dezvoltarea zborurilor supersonice.

În anii 1950, designerii de aeronave din mai multe țări din lume au început să lucreze la proiecte de aeronave de pasageri supersonice. Drept urmare, Concorde franceză și Soviet TU-144 au apărut în anii 1970. Acestea au fost primele și încă singurele aeronave supersonice de pasageri din lume. Ambele tipuri de aeronave au folosit motoarele Turbojet obișnuite optimizate pentru funcționarea pe termen lung în modul de zbor supersonic. TU-144 a fost operat până în 1977. Avioanele au zburat la viteze de 2,3 mii kilometri pe oră și ar putea transporta până la 140 de pasageri. Cu toate acestea, biletele pentru zborurile lor au costat o medie de 2,5-3 ori mai scumpe. Cererea redusă pentru zboruri rapide, dar scumpe, precum și dificultățile comune în funcționarea și întreținerea TU-144 au condus la faptul că au fost pur și simplu îndepărtate din zborurile de călători. Cu toate acestea, aeronavele au fost utilizate de ceva timp în zborurile de testare, inclusiv în contractul cu NASA.

Concorde a servit semnificativ mai mult - până în 2003. Zborurile pe căptușeală franceză au fost, de asemenea, scumpe și nu au folosit foarte popular, dar Franța și Regatul Unit au continuat să le opereze. Costul unui bilet pentru un astfel de zbor a fost, în ceea ce privește prețurile de astăzi, aproximativ 20 de mii de dolari. Concorde franceză a zburat la viteze de peste două mii de kilometri pe oră. Distanța de la Paris la New York, avionul ar putea fi acoperită în 3,5 ore. În funcție de configurația Concorde, acestea ar putea transporta de la 92 la 120 de persoane.

Povestea "Concords" sa încheiat în mod neașteptat și rapid. În 2000, a existat un accident de avion Concorde, în care au murit 113 de persoane. Un an mai târziu, criza cauzată de atacurile teroriste la 11 septembrie 2001 a început în transportul aerian de pasageri (două aeronave tratate cu pasageri în Turnul World Trade Center din New York, altul, al treilea, în clădirea Pentagon din Arlington , iar al patrulea a căzut în câmpul nu departe de Shenksville din Pennxilvania). Apoi a expirat serviciul de garanție a serviciului de garanție al avionului Concorde, care a fost angajat în Airbus. Toți acești factori au făcut exploatarea aeronavelor de pasageri supersonice cu extrem de neprofitabile, iar în vara anului 2003, Air France și British Airways, la rândul lor, au scris toate "Concords".

După închiderea programului Concorde în 2003, speranța de întoarcere a aviației de pasageri supersonice a fost încă rămasă. Designerii sperau pentru noi motoare eficiente din punct de vedere al costurilor, calcule aerodinamice și sisteme automate de design capabile să facă zboruri pe viteza supersonică disponibilă din punct de vedere economic. Dar, în 2006 și 2008, organizarea internațională a aviației civile a adoptat noi standarde de zgomot aviatic, interzicând, printre altele, orice zboruri supersonice asupra așezărilor de sushi în timp de pace. Această interdicție nu se aplică coridoarelor de aer special dedicate aviației militare. Lucrați pe proiecte de noi aeronave supersonice stimulate, dar astăzi au început să câștige din nou impuls.

Supersvussian liniștit

Astăzi, mai multe întreprinderi și organizații guvernamentale din lume sunt implicate în dezvoltarea aeronavelor de pasageri supersonice din lume. Astfel de proiecte, în special, companiile rusești "uscate" și "Tupolev", Institutul Central Aero Hydrodinamic numit după Zhukovsky, Dassult Franceză, Agenția de Cercetare Aerospațială Japonia, Airbus, American Lockheed Martin și Boeing, precum și mai multe startupuri, inclusiv Tehnologii aeronului și boom-ului. În general, designerii au fost împărțiți convențional în două tabere. Reprezentanții primului dintre aceștia cred că pentru a dezvolta o "liniște", care corespund zgomotului de căptușeală subson, aeronava supersonică nu va putea construi o aeronavă rapidă de pasageri, care va trece la suprapuneri în cazul în care este permisă. O astfel de abordare, designeri proiectați din prima tabără, va permite în continuare să reducă timpul de zbor de la un punct la altul.

Designerii din a doua tabără se concentrează în mod predominant asupra luptei împotriva undelor de șoc. În timpul zborului la viteza supersonică, planul aeronavei formează multe valuri de șoc, dintre care cele mai importante apar în nas și în zona Caudal Cove. În plus, undele de șoc apar de obicei pe marginile din față și din spate ale aripii, pe marginile din față ale coastei coada, în zonele de curgere și pe marginile admisilor de aer. Valul de șoc este o zonă în care presiunea, densitatea și temperatura testului mediu un salt ascuțit și puternic. Observatorii de pe pământ astfel de valuri sunt percepute ca un bumbac puternic sau chiar o explozie - tocmai din cauza acestui lucru, sunt interzise zborurile supersonice asupra așezării sushiului.

Efectul exploziei sau bumbacului foarte puternic produce valuri de șoc din așa-numitul tip de n, formate la bombardament sau pe gliderul unui luptător supersonic. Pe graficul creșterii presiunii și densității, astfel de valuri seamănă cu litera N a alfabetului latin datorită unei creșteri ascuțite a presiunii asupra frontului de undă, cu o picătură ascuțită de presiune după aceasta și o normalizare ulterioară. În cursul experimentelor de laborator, cercetătorii agenției japoneze de cercetare aerospațială au aflat că schimbarea formei planorului poate netezi vârfurile de pe graficul de șoc, transformându-l în valul de tip S. Un astfel de val are un neted și nu atât de semnificativ, ca un n-val, scădere de presiune. Experții NASA cred că valurile S vor fi percepute de observatori ca bumbac cu o ușă de mașină.

N-val (roșu) înainte de optimizarea aerodinamică a gliderului superonic și similitudinea valului S după optimizare

În 2015, designerii japonezi au colectat un glider fără pilot D-Trimite 2, a cărui formă aerodinamică a fost proiectată astfel încât să reducă numărul de valuri de șoc care apar asupra acesteia și intensitatea acestora. În iulie 2015, dezvoltatorii au experimentat un planor pe poligonul de rachetă "Esranindzh" din Suedia și a observat o reducere semnificativă a numărului de valuri de șoc formate pe suprafața noului planor. În timpul testului D-Trimiteți 2, fără motoare, a scăzut de la un balon de la o înălțime de 30,5 mii de metri. În timpul căderii, gliderul de 7,9 metri lungime a marcat o viteză de 1,39 minute de mach și a zburat peste aerostate situate la diferite înălțimi echipate cu microfoane. În același timp, cercetătorii au măsurat nu numai intensitatea și numărul de valuri de șoc, dar au analizat, de asemenea, efectele statului atmosferei asupra apariției lor timpurii.

Potrivit agenției japoneze, o lovitură de sunet de la aeronave comparabilă cu dimensiunile cu aeronavele de pasageri supersonice Concorde și realizată conform schemei D-Trimite 2, sub zbor pe o viteză supersonică va fi de două ori mai intensă decât înainte. De la Gliders de aeronave convenționale moderne, japonezii D-Trimite 2 nu este un aranjament aximmetric al nasului. Chila dispozitivului este deplasată la partea nazală, iar coada orizontală a penajului este efectuată de tot ceea ce este liberă și are un unghi negativ de instalare în raport cu axa longitudinală a gliderului, adică punctele de fixare sunt sub nivelul Punct de atașament și nu mai mare, ca de obicei. Aripa gliderinului are o bluză normală, dar se face pasul: se blochează fără probleme cu fuselajul, iar o parte din marginea frontală este situată la fuselaj sub un unghi acut, dar mai aproape de marginea din spate, acest unghi crește brusc.

Într-o schemă similară, este creată în prezent o pornire super-sunet de aeron americană și, dezvoltată de Lockheed Martin privind Ordinul NASA. Cu un accent pe reducerea numărului și intensității undelor de șoc, este proiectată atât aeronava rusă (aeronavă de afaceri supersonică / aeronavei de pasageri). Unele dintre proiectele de aeronave rapide de pasageri sunt planificate să fie finalizate în prima jumătate a anilor 2020, însă regulile aviației până în acel moment sunt revizuite încă. Aceasta înseamnă că noua aeronavă va efectua zboruri supersonice numai peste apă. Faptul este că, pentru a elimina restricțiile pe zborurile supersonice asupra soluționării sushi, dezvoltatorii vor trebui să dețină o mulțime de teste și să-și prezinte rezultatele pentru a fi luate în considerare de către autoritățile aviatice, inclusiv Departamentul Federal al Aviației Civile din SUA și Agenția Europeană de Siguranță a Flight.

S-512 / Spike Aerospace

Motoare noi

Un alt obstacol major în calea creării unei aeronave supersonice de pasageri seriale sunt motoare. Constructorii au găsit deja multe modalități de a face motoarele TurboJet mai economice decât au fost zece sau douăzeci de ani în urmă. Aceasta este utilizarea cutiilor de viteze care îndepărtează o turbină rigidă a ventilatorului și a turbinei și utilizarea materialelor compozite ceramice care permit optimizarea echilibrului de temperatură în zona fierbinte a centralei electrice și chiar introducerea unui contur suplimentar - al treilea aer în al treilea rând În plus față de cele două existente, interne și externe. În domeniul creării motoarelor subsonice economice, designerii au obținut deja rezultate uimitoare, iar cele mai importante noi evoluții promite și la toate economiile semnificative. Puteți citi mai multe despre cercetarea promițătoare în materialul nostru.

Dar, în ciuda tuturor acestor evoluții, zborul supersonic este încă mai scump pentru a fi economic încă. De exemplu, o aeronavă promițătoare de pasageri super-sunet a pornirii tehnologiilor Boom va primi trei turbofields din familia JT8D de Pratt & Whitney sau J79 GE Aviation. În zborul de croazieră, consumul specific de combustibil de către aceste motoare este de aproximativ 740 grame pe kilogram-forță pe oră. În același timp, motorul J79 poate fi echipat cu o cameră postburdendă, când utilizarea consumului de combustibil crește la două kilograme pe kilogram-forță pe oră. Acest consum este comparabil cu consumul de combustibil prin motoare, de exemplu, Su-27 luptător, ale cărui sarcini diferă semnificativ de transportul de pasageri.

Pentru comparație, consumul specific de combustibil al unității motoarelor de turbopovintante din lume D-27, instalat pe lucrătorul ucrainean de transport, AN-70 este de numai 140 de grame pe kilogram - pentru forță pe oră. Motorul american CFM56, "Clasic" Boeing și Airbus, are un consum specific de combustibil de 545 grame pe kilogram-forță pe oră. Aceasta înseamnă că, fără prelucrarea serioasă a designului motoarelor de avioane cu jet, zborurile supersonice nu vor fi suficient de ieftine pentru a obține răspândirea larg răspândită și cu excepția faptului că în aviația de afaceri - consumul ridicat de combustibil duce la o creștere a prețurilor la bilete. Pentru a reduce costul ridicat al volumelor de transport aerian supersonic, nu va funcționa - aeronava proiectată astăzi sunt concepute pentru transportul de la 8 la 45 de pasageri. Avioanele obișnuite pot găzdui mai mult de o sută de oameni.

Cu toate acestea, la începutul lunii octombrie a anului curent, proiectul GE Aviation a noii afinitate a motorului cu jet de turbofan. Aceste centrale electrice sunt planificate să fie plasate pe aeronaonul de aeronavă Promition Supersonic AS2. Noua centrală electrică combină constructiv caracteristicile motoarelor cu jet cu un grad scăzut de dublu circuit pentru combaterea aeronavelor și centralele electrice cu un grad ridicat de circuit dublu pentru avioanele de călători. În același timp, în afinitate nu există tehnologii noi și descoperite. Noul avion al motorului GE se referă la centralele electrice cu un grad mediu de dublu circuit.

Baza motorului este un generator de gaz modificat al motorului Turboel CFM56, care, la rândul său, este în mod structural pe baza generatorului de gaze de la F101, centrala electrică pentru bombardierele supersonice B-1B Lancer. Centrala electrică va primi un sistem de control al motorului digital modernizat, cu responsabilitate deplină. Orice detalii despre proiectarea motorului promițător, dezvoltatorii nu au dezvăluit. Cu toate acestea, în GE Aviația se așteaptă ca consumul specific de combustibil al motoarelor de afinitate să nu fie mult mai mare sau chiar comparabil cu consumul de combustibil cu motoare turbocicole moderne de aeronavă obișnuită de pasageri subsonici. Cum va fi realizat acest lucru pentru zborul supersonic, nu este clar.

Tehnologii Boom / Boom

Proiecte

În ciuda numeroaselor proiecte ale aeronavelor de pasageri supersonice din lume (inclusiv modificarea nerealizabilă a proiectului TU-160 Strategic bombardier din căptușeală supersonică de pasageri propusă de președintele rus Vladimir Putin), AS2 al aeronionului american de pornire, S-512 poate fi considerate cele mai apropiate de testele de zbor și de producția în sectorul mic. Spike Aerospace și Boom American Boom Technologies. Se planifică că primul va efectua zboruri la viteza de 1,5 minute de Mach, al doilea este de 1,6 minute de Mach, iar al treilea - 2,2 zile de mach. Aeronava X-59 creată de Lockheed Martin de ordinul NASA va fi un demonstrator de tehnologie și un laborator de zbor, nu este planificat să o conducă în serie.

Boom Technologies au afirmat deja că vor încerca să facă zboruri la avioanele cluster foarte ieftine. De exemplu, costul zborului de pe New York - Londra în tehnologiile Boom a evaluat cinci mii de dolari. Atât de mult astăzi este un zbor pe acest traseu în clasa de afaceri a unei căi subsonice obișnuite. Linia de braț deasupra terenului populat va zbura la viteza subsonică și va trece pe suprastructură peste ocean. Aeronava cu o lungime de 52 de metri și o aripă de 18 metri va putea transporta până la 45 de pasageri. Până la sfârșitul anului 2018, Boom Technologies intenționează să aleagă unul dintre mai multe proiecte ale noii aeronave pentru implementarea în metal. Primul zbor al căptușelii este planificat pentru 2025. Aceste termene au transferat compania; Inițial, boomul a fost planificat să ridice în aer în 2023.

Conform calculelor preliminare, lungimea aeronavei AS2, proiectată pentru 8-12 pasageri, va fi de 51,8 metri, iar spanul aripii este de 18,6 metri. Greutatea maximă de decolare a aeronavei supersonice va fi de 54,8 tone. AS2 va efectua zboruri deasupra apei la viteza de croazieră de 1,4-1,6 numere Maha, încetinind până la 1.2 deasupra terenului. O rată de zbor ușor mai mică față de teren cu o formă aerodinamică specială a unui glider va permite modul de calculare a dezvoltatorilor, evita aproape complet formarea undelor de șoc. Gama de zbor a aeronavei la o viteză de 1,4 minute de mach va fi de 7,8 mii kilometri și 10 mii de kilometri - la o viteză de 0,95 minute de mach. Primul zbor al aeronavei este programat pentru vara anului 2023, iar până în octombrie a aceluiași an - primul zbor transatlantic. Dezvoltatorii săi vor ridica cea de-a 20-a aniversare a ultimului zbor "Concord".

În cele din urmă, Spike Aerospace intenționează să înceapă testele de zbor ale prototipului complet S-512 până la 2021. Livrările primei aeronave seriale către clienți sunt programate pentru 2023. Conform proiectului, S-512 va putea transporta până la 22 de pasageri la viteze de până la 1,6 minute. Gama de zbor a acestei aeronave va fi de 11,5 mii kilometri. Din octombrie anul trecut, Spike Aerospace are mai multe modele de aeronave supersonice reduse. Scopul lor este de a verifica soluțiile de proiectare și eficacitatea elementelor de control al zborului. Toate cele trei aeronave de pasageri promițătoare sunt create cu accent pe o formă aerodinamică specială, care va reduce intensitatea undelor de șoc formate în timpul zborului supersonic.

În 2017, volumul traficului de călători din aviatie din întreaga lume a fost de patru miliarde de oameni, dintre care 650 de milioane au comis zboruri lungi cu o lungime de 3,7-13 kilometri. 72 milioane de pasageri "cu rază lungă de acțiune" au zburat prima clasă și de afaceri. Este vorba de acești 72 de milioane de oameni că dezvoltatorii aeronavelor de pasageri supersonice sunt destinate în primul rând, crezând că vor plăti cu plăcere un pic mai mulți bani pentru capacitatea de a cheltui aproximativ jumătate de timp în aer decât de obicei. Cu toate acestea, aviația de pasageri supersonică este cel mai probabil să înceapă să se dezvolte activ după 2025. Faptul este că zborurile de cercetare ale laboratorului X-59 vor începe numai în 2021 și vor dura mai mulți ani.

Rezultatele cercetării obținute în timpul zborurilor X-59, inclusiv asupra localităților - voluntarii (rezidenții lor au convenit că aeronavele supersonice au zburat în zilele lucrătoare în timpul săptămânii; după zborurile, observatorii vor spune cercetătorilor despre percepția zgomotului lor), este planificată să se transfere la luarea în considerare a Departamentului Federal al Aviației Civile din SUA. După cum era de așteptat, pe baza lor, poate revizui interzicerea zborurilor supersonice asupra așezării terenurilor, dar nu se va întâmpla înainte de 2025.

Vasily Sychev.

M \u003d 1,2-5).

Enciclopedic YouTube.

• 1 / 5

  În zilele noastre apar noi aeronave, inclusiv cele efectuate pe tehnologia de reducere a vizibilității de brevete.

  Aeronavă supersonică de pasageri

  Există doar două aeronave supersonice de pasageri fabricate în serie care au operat zboruri regulate: aeronavele sovietice TU-144, care a făcut primul zbor la 31 decembrie 1968 și fostul în 1978 și care a îndeplinit două luni mai târziu - 2 martie 1969 - Primul său zbor de Anglo French "Concord" (Fr. Concorde - "consimțământ"), care a făcut zboruri transatlantice din 2003. Operațiunea lor a permis nu numai să reducă în mod semnificativ timpul de zbor pe zboruri de lungă durată, dar, de asemenea, să utilizeze un spațiu aerian descărcat la altitudini mari (≈18 km), în timp ce spațiul principal de aer utilizat de căptușeală (înălțimea de 9-12 km) a fost deja în acei ani încărcați. De asemenea, aeronavele supersonice a făcut zboruri de-a lungul rutelor ascunse (în afara căilor respiratorii).

  În ciuda implicării altor proiecte anterioare și existente ale aeronavelor de pasageri și aeronave apropiate (Boeing 2707, Boeing Sonic Cruiser, Douglas 2229, Lockheed L-2000, TU-244, TU-344, TU-444, SSBJ etc. ), iar concluzia de la operarea aeronavei a două proiecte implementate a fost elaborată mai devreme și există proiecte moderne de avioane de pasageri hipersonice (inclusiv subborital) (de exemplu, Zehst, Spaceliner) și aeronave de transport rapidă (de aterizare). Agion AS2 Jet de afaceri de pasageri dezvoltat în noiembrie 2015 a fost efectuat o comandă solidă pentru 20 de unități. Costul total de 2,4 miliarde de dolari cu începutul livrărilor în 2023.

  Probleme teoretice

  Zborul pe viteza supersonică, spre deosebire de subson, fluxurile în condiții de altă aerodinamică, deoarece atunci când viteza aerului ajunge la viteză, aerodinamica înfășurării se schimbă calitativ, datorită căreia rezistența aerodinamică crește brusc, crescând și încălzirea cinetică a designului Din raidul de frecare la debite ridicate de aer, focalizarea aerodinamică este schimbată, ceea ce duce la pierderea stabilității și a aeronavelor controlate. În plus, un astfel de aspect necunoscut a apărut înainte de crearea primei aeronave supersonice, ca "rezistență la val".

  Prin urmare, realizarea vitezei sonore și a zborului stabil valabil pe viteze de aproximativ și supersonice au fost imposibile din cauza unei creșteri simple a puterii motorului - au fost necesare noi soluții constructive. Ca urmare, apariția aeronavei sa schimbat: au apărut linii drepte caracteristice, colțuri ascuțite, spre deosebire de formele "netede" ale aeronavelor subsonice.

  Trebuie remarcat faptul că problema creării unei aeronave supersonice eficiente nu poate fi considerată permisă până acum. Creatorii trebuie să compromită între cerința de creștere a vitezei și conservării caracteristicilor de funcționare acceptabile. Astfel, cucerirea aviației de noi frontiere în viteză și înălțime este asociată nu numai utilizând o instalare mai avansată sau mai fundamentală a motorului și un nou aspect de proiectare a aeronavelor, ci și schimbări în geometria lor în zbor. Astfel de modificări, îmbunătățind caracteristicile aeronavei la viteze mari, nu ar trebui să se agraveze calitatea lor la viteze reduse și invers. Recent, creatorii refuză să reducă zona aripii și grosimea relativă a profilurilor lor, precum și o creștere a unghiului de jachetă a aripii în avioane cu o geometrie variabilă, revenind la aripile de bluze mici și O grosime relativă mare, dacă au fost deja obținute valori satisfăcătoare ale vitezei maxime și a plafonului practic. În acest caz, este considerat important ca avionul supersonic să aibă date bune de zbor la viteze reduse și rezistență scăzută la viteze mari, în special la altitudini scăzute.

  Un exemplu de proiecte existente de aeronave supersonice.

  Astăzi voi începe cu o mică prefață 🙂.

  Pe acest site am deja zbor de aeronavă. Adică a fost de mult timp să scrie ceva și despre supersonicMai mult, am promis că o fac :-). A doua zi am luat lucrul cu zel considerabil, dar mi-am dat seama că subiectul era la fel de interesant ca volumul.

  Articolele mele recent nu strălucesc brevitatea, nu cunosc demnitatea sau dezavantajul :-). O eliberare pe subiect " supersonic"A fost amenințat că devin și mai mult și este necunoscut cât de mult timp ar trebui să" creez ":-).

  Așa că am decis să încerc să fac mai multe articole. O serie mică (trei-patru bucăți), în care fiecare componentă va fi dedicată la un două concepte pe această temă viteze supersonice. Și va fi mai ușor pentru mine, iar cititorii vor înscrie mai puțin cititori :-), iar Yandex cu Google va fi mai favorabil (ceea ce este important, înțelegi :-)). Ei bine, ce va veni la judecată, desigur, tu ..

  ********************

  Deci, să vorbim astăzi despre supersonic și aeronave supersonice. Chiar conceptul " supersonic"În limba noastră (cu atât mai mult în grad excelent) clipește mult mai des decât termenul" Dosvuk ".

  Pe de o parte, acest lucru, în general, este de înțeles. Avionul alimentat au devenit mult timp în viața noastră ceva foarte obișnuit. DAR aeronave supersoniceDeși zboară în spațiul aerian timp de 65 de ani, dar par a fi ceva special, interesant și atenție deosebită.

  Vorbind pe de altă parte, este destul de corect. La urma urmei, zborurile supersonic - Acest lucru se poate spune separat, închis de o anumită barieră a mișcării. Cu toate acestea, oamenii care nu au urmat pot avea o întrebare: "Și ce, de fapt, o astfel de supersonică remarcabilă? Ce diferență este un avion la o viteză de 400 km / h sau 1400 km / h? Dați-i motorul mai puternic și totul va fi bine! " Aproximativ într-o astfel de situație semantic a fost aviația la zorii dezvoltării sale.

  Viteza a fost întotdeauna limita visurilor și inițial aceste aspirații au implementat cu succes. Deja în 1945, pilotul de testare al companiei Messerschmitt L.Gofman în zborul orizontal la una dintre primele aeronave din lume cu motoare reactive, ME-262, a ajuns într-un zbor orizontal la o altitudine de 7200 m de viteză de 980 km / h.

  

  Cu toate acestea, de fapt, totul nu este atât de simplu. La urma urmei, zborul pe supersonic Aceasta diferă de subson nu numai viteza și nu atât de mult. Diferența de aici este de înaltă calitate.

  Deja de la viteze de aproximativ 400 km / h intră puțin pentru a se manifesta o astfel de proprietate a aerului ca compresibilitate. Și nimic aici, în principiu, nu este neașteptat. - Este gazul. Și toate gazele sunt cunoscute, spre deosebire de lichide, compresibile. În timpul comprimării, parametrii de gaz sunt modificați, cum ar fi densitatea, presiunea, temperatura. Din acest motiv, diferite procese fizice pot fi procesate diferit în gaz comprimat decât într-o rarefiedă.

  Cu cât mai repede zboară avionul, cu atât mai mult cu suprafețele sale aerodinamice devine ca un fel de piston, într-un anumit sens, comprimând aerul în fața lui. Urgent, desigur, dar, în general, la fel ca acesta :-).

  Cu o viteză crescătoare, imaginea aerodinamică a fluxului în jurul aeronavei se schimbă și cu atât mai repede :-). A. supersonic Ea este deja calitativ diferită. În același timp, noi concepte de aerodinamică vin în prim plan, ceea ce adesea nu fac nici un sens pentru aeronavele cu viteză mică.

  Pentru a caracteriza acum viteza de zbor, devine convenabilă și necesară utilizării unui astfel de parametru ca numărul M (Mach Număr, raportul vitezei aeronavei față de aer în acest moment la viteza de sunet în fluxul de aer în acest punct) . Apare și devine tangibilă (foarte tangibilă!) Un alt fel de rezistență aerodinamică - rezistența la nivelul valurilor (Împreună cu aceasta, creșterea rezistenței frontale obișnuite).

  Deveniți iconic astfel de fenomene ca o criză a valurilor (cu un număr critic M), barieră supersonică, salturi de zahăr și valuri de șoc.

  În plus, controlabilitatea și caracteristicile stabilității aeronavelor se deteriorează datorită deplasării punctului de aplicare a forțelor aerodinamice.

  Atunci când se apropie de zona de viteze arogante, aeronava poate experimenta o agitație puternică (a fost mai caracteristică a primei aeronave, apoi a asumat liniile misterioase ale vitezei sonore), similar cu manifestările cu un alt fenomen foarte neplăcut, cu care avoaofere a trebuit să se confrunte în dezvoltarea lor profesională. Acest fenomen este numit flatter (subiectul pentru următorul articol :-)).

  Un astfel de moment neplăcut apare ca încălzire a aerului ca urmare a frânării sale ascuțite în fața aeronavei (așa-numitul Încălzire kinetică), precum și încălzirea ca rezultat al frecării vâscoase a aerului. În același timp, temperaturile sunt suficient de mari, aproximativ 300 ° C. La astfel de temperaturi, avionul este încălzit în timpul unui zbor supersonic lung.

  Toate conceptele și fenomenele menționate mai sus sunt, precum și cauzele apariției lor, vom vorbi cu siguranță în alte articole în detaliu. Dar acum, deci cred că este destul de clar că supersonic - Este deja ceva complet diferit de zborul de la Subsonic (toată viteza mai mică).

  Pentru a se înțelege cu toate cele mai noi efecte și fenomene emergente la viteze mari și respectă pe deplin destinația, aeronava trebuie, de asemenea, să se schimbe în mod eficient. Acum ar trebui să fie aeronave supersonice, adică un avion capabil să zboare la o viteză care depășește viteza de sunet pe această secțiune a spațiului aerian.

  Și nu este suficient pentru el să crească puterea motorului (deși acest lucru este, de asemenea, un detaliu foarte important și obligatoriu). Astfel de aeronave se schimbă de obicei și extern. Apariția lor pare colțuri și margini ascuțite, linii drepte, spre deosebire de contururile "netede" ale aeronavelor subsonice.

  Aeronave supersonice Au o aripă de sudoare sau triunghiulară în termeni de aripă. Tipic și una dintre cele mai renumite aeronave cu o aripă triunghiulară este un luptător minunat MIG-21 (viteza maximă la o altitudine de 2230 km / h, lângă Pământul 1300 km / h).

  

  Avioane supersonice cu aripă triunghiulară MIG-21.

  Una dintre opțiunile de variație este o aripă a unei forme de renaștere care are un coeficient crescut de forță de ridicare. Are un aflux special în apropierea fuselajului, conceput pentru a forma voturi spirale artificiale.

  

  MiG-21 și aripile unei forme de renaștere.

  

  MiG-21I - o aripă de renaștere.

  

  Aripa de revigorare a TU-144.

  Interesant, aripa de acest tip, apoi instalată pe TU-144, a fost testată la un laborator de zbor pe baza aceluiași MIG-21 (MIG-21I).

  A doua opțiune - aripă supercritică. Are un profil aplatizat, cu o anumită parte din spate curbată, care vă permite să împingeți apariția unei crize de undă la viteze mari și poate fi benefică în ceea ce privește eficiența aeronavelor subsonice de mare viteză. O astfel de aripă a fost aplicată, în special, pe planul superjet 100.

  

  Superjet 100. Exemplu de aripă supercritice. Profilul de îndoire bine vizibil (spate)

  Fotografii clicable..

  M \u003d 1,2-5).

  Istorie

  Cele 60-70 de ani ale secolului XX au fost marcate de dezvoltarea rapidă a aviației supersonice. Principalele probleme ale durabilității și gestionabilității aeronavelor, eficiența lor aerodinamică au fost soluționate. Viteza ridicată a zborului a permis, de asemenea, să crească plafonul de peste 20 km, ceea ce a fost relevant pentru cercetători și bombardiere (la momentul apariției sistemelor anti-aeronave de rachete capabile să lovească obiectivele la altitudini mari, principiul de bază al aplicării bombardierilor a fost zborul la obiectiv la cea mai mare înălțime și viteză posibilă). Acești ani au fost construiți și lansați în producția în masă a aeronavelor supersonice de diferite scopuri: luptători (tactici și interceptori), bombardiere, luptători bombardier, cercetași (primul interceptor all-meteorologic - Convair F-102 Delta Dangger; primul supersonic Far Bomber - Convair b -58 hustler).

  În zilele noastre apar noi aeronave, inclusiv cele efectuate pe tehnologia de reducere a vizibilității de brevete.

  Scheme comparative ale TU-144 și "Concord"

  Aeronavă supersonică de pasageri

  Doar două avioane superficiale de pasageri fabricate în serie, care au efectuat zboruri regulate: aeronavele sovietice TU-144, care a făcut primul zbor la 31 decembrie 1968 și ex-în funcțiune din 1975 până în 1978 și a îndeplinit două luni mai târziu - 2 martie 1969 - Primul său zbor Anglo-Frantzuz "Concord", care a făcut zboruri transatlantice din 1976 până în 2003. Operațiunea lor a permis nu numai să reducă în mod semnificativ timpul de zbor pe zboruri de lungă durată, dar, de asemenea, să utilizeze un spațiu aerian descărcat la altitudini mari (≈18 km), în timp ce spațiul principal de aer utilizat de căptușeală (înălțimea de 9-12 km) a fost deja în acei ani încărcați. De asemenea, aeronavele supersonice a făcut zboruri de-a lungul rutelor ascunse (în afara căilor respiratorii).

  În ciuda implicării altor proiecte anterioare și existente ale aeronavelor de pasageri și aeronave apropiate (Boeing 2707, Boeing Sonic Cruiser, Douglas 2229, Lockheed L-2000, TU-244, TU-344, TU-444, SSBJ etc. ), iar concluzia de la operarea aeronavei a două proiecte implementate a fost elaborată mai devreme și există proiecte moderne de avioane de pasageri hipersonice (inclusiv subborital) (de exemplu, Zehst, Spaceliner) și aeronave de transport rapidă (de aterizare). Agion AS2 Jet de afaceri de pasageri dezvoltat în noiembrie 2015 a fost efectuat o comandă solidă pentru 20 de unități. Costul total de 2,4 miliarde de dolari cu începutul livrărilor în 2023.

  Probleme teoretice

  Zborul pe viteza supersonică, spre deosebire de subson, fluxurile în condiții de altă aerodinamică, deoarece atunci când viteza aerului ajunge la viteză, aerodinamica înfășurării se schimbă calitativ, datorită căreia rezistența aerodinamică crește brusc, crescând și încălzirea cinetică a designului Din raidul de frecare la debite ridicate de aer, focalizarea aerodinamică este schimbată, ceea ce duce la pierderea stabilității și a aeronavelor controlate. În plus, un astfel de aspect necunoscut a apărut înainte de crearea primei aeronave supersonice, ca "rezistență la val".

  Prin urmare, realizarea vitezei sonore și a zborului stabil valabil pe viteze de aproximativ și supersonice au fost imposibile din cauza unei creșteri simple a puterii motorului - au fost necesare noi soluții constructive. Ca urmare, apariția aeronavei sa schimbat: au apărut linii drepte caracteristice, colțuri ascuțite, spre deosebire de formele "netede" ale aeronavelor subsonice.

  Trebuie remarcat faptul că problema creării unei aeronave supersonice eficiente nu poate fi considerată permisă până acum. Creatorii trebuie să compromită între cerința de creștere a vitezei și conservării caracteristicilor de funcționare acceptabile. Astfel, cucerirea aviației de noi frontiere în viteză și înălțime este asociată nu numai utilizând o instalare mai avansată sau mai fundamentală a motorului și un nou aspect de proiectare a aeronavelor, ci și schimbări în geometria lor în zbor. Astfel de modificări, îmbunătățind caracteristicile aeronavei la viteze mari, nu ar trebui să se agraveze calitatea lor la viteze reduse și invers. Recent, creatorii refuză să reducă zona aripii și grosimea relativă a profilurilor lor, precum și o creștere a unghiului de jachetă a aripii în avioane cu o geometrie variabilă, revenind la aripile de bluze mici și O grosime relativă mare, dacă au fost deja obținute valori satisfăcătoare ale vitezei maxime și a plafonului practic. În acest caz, este considerat important ca avionul supersonic să aibă date bune de zbor la viteze reduse și rezistență scăzută la viteze mari, în special la altitudini scăzute.

  De-a lungul istoriei omului trage pentru a depăși toate barierele posibile. Unul dintre ei pentru o lungă perioadă de timp a fost viteza sunetului. În prezent, există multe aeronave supersonice, dintre care unul este utilizat în mod activ de diferite stări, în timp ce altele dintr-un motiv sau altul nu mai sunt în creștere în cer.

  În cursul evoluțiilor, care au fost efectuate timp de mai multe decenii, nu numai luptători militari supersonici, ci și căptușeli civile, unii timp transportați pasageri.

  Dezvoltarea aeronavei capabile de depășire a început în mijlocul secolului trecut. Acest lucru sa întâmplat în timpul celui de-al doilea război mondial, când oamenii de știință germani au muncit din greu, încercând să dezvolte o aeronavă supersonică capabilă să transforme cursul războiului.

  Cu toate acestea, războiul sa încheiat, iar mulți oameni de știință germani care au lucrat la aceste evoluții au fost capturați de americani. În multe privințe, datorită acestuia, a fost dezvoltat un avion cu motoare cu rachete - Bell X-1, unde în 1947 Chuck Yegen este primul din lume a depășit viteza sunetului.

  Un an mai târziu, Uniunea Sovietică a ajuns la același rezultat, dezvoltând La-176, care mai întâi în comparație cu viteza de sunet la o altitudine de 9000 de metri, iar într-o lună, primind motoare îmbunătățite, a depășit-o la o altitudine de 7.000 metri.

  Din păcate, proiectul a fost închis din cauza morții tragice a O.V. Sokolovsky, unul dintre piloții acestei aeronave. Apoi, promovarea în designul aeronavelor supersonice a încetinit din cauza unor obstacole fizice: lichiditatea aerului la o viteză prea mare, schimbarea aerodinamicii și raționalizării. Un obstacol serios a fost supraîncălzită de avioanele care depășesc bariera sonoră. Un astfel de fenomen este numit flatter.

  Timp de câțiva ani, designerii au lucrat la raționalizare, aerodinamică, materiale de corp și alte îmbunătățiri.

  Aviația militară în anii 1950

  La începutul acestui deceniu, F-100 Super Saber și MIG-19 au fost dezvoltate în toate domeniile Statelor Unite și în URSS. La început, americanul F-100 a răsturnat Migul Sovietic, după ce a obținut o viteză de 1215 kilometri în 1953, dar un an mai târziu, Migul Sovietic ar putea fi înaintea lui, dezintegrarea până la 1450 de kilometri pe oră.

  În ciuda lipsei de ciocniri militare deschise ale Statelor Unite și ale URSS, în conflictele locale ale războiului vietnamez și coreean, sa stabilit că Migul Sovietic depășește în mare măsură concurentul său american.

  

  MiG-19 a fost mai ușor, ridicat mai repede în aer, a depășit un concurent în caracteristici dinamice, precum și raza utilizării luptei cu 200 de kilometri a depășit indicatorul F-100.

  Astfel de circumstanțe au condus la un interes crescut față de evoluțiile sovietice de la americani, iar după încheierea războiului coreean, ofițerul a devenit, de asemenea, MIG-19 de la baza aeriană sovietică, dându-i Statelor Unite, pentru care a primit o remunerație sub formă de 100.000 de dolari.

  Supraveghetor civil aviație

  Evoluțiile tehnice obținute în anii au dat un impuls pentru dezvoltarea rapidă a aviației în anii '60. Principalele probleme cauzate de depășirea barierei sonore au fost soluționate, iar designerii au putut continua cu proiectarea primei aeronave supersonice din scopuri civile.

  Zborul primului avion supersonic destinat transportului de pasageri a fost comis în 1961. Această aeronavă a fost Douglas DC-8, echipată fără pasageri, cu balast plasat la bord, imitând greutatea lor pentru testarea în condiții cât mai aproape de realitate. La momentul coborârii de la înălțimea de 15877, a fost dezvoltată o viteză de 1262 km / h.

  De asemenea, viteza sunetului a fost neplanificată de Boeing 747, când aeronava se îndreaptă din Taipei la Los Angeles, ca urmare a unei defecțiuni și a incompetenței echipajului inclus într-un vârf necontrolat. Picking de la o înălțime de 125.000 de metri până la 2900 de metri, aeronava a depășit viteza sunetului, având deteriorarea părții coada și livrarea ierburilor grave la doi pasageri. Cazul a avut loc în 1985.

  Total construit două aeronave capabile să depășească cu adevărat viteza de sunet în zboruri regulate. Ei au fost TU-144 sovietici și Aérospatiale-Bac anglo-francez Concorde. În plus față de aceste aeronave, nici o altă aeronavă de pasageri nu ar putea susține viteza supersonică de croazieră.

  TU-144 și Concord

  Primul din istoria aeronavei de pasageri supersonice este considerat a fi TU-144, deoarece a fost construit înainte de Concord. Aceste garnituri au prezentat nu numai specificații excelente, ci și un aspect elegant - mulți le consideră cea mai frumoasă aeronavă din întreaga istorie a aviației.

  Din păcate, TU-144 a devenit nu numai primele avioane de pasageri supersonice, care se ridică în cer, dar și prima linie divizată de acest tip. În 1973, 14 persoane au murit în timpul unui accident din Le Bourget, care a servit drept primul impuls pentru a opri zborurile pe această mașină.

  A doua epavă TU-144 a avut loc în regiunea Moscovei în 1978 - incendiul a început pe aeronavă, din cauza cărora aterizarea pentru doi membri ai echipajului sa transformat într-un rezultat fatal.

  

  În timpul inspecției, sa stabilit, motivul pentru aprindere a fost subdezvoltarea sistemului de combustibil al noului motor, în acel moment testarea, restul aceleiași aeronave au arătat caracteristici excelente, deoarece a fost capabil să aterizeze în timpul focului. În ciuda acestui fapt, șinele comerciale au fost întrerupte.

  Concord a servit aviației europene mult mai lungi - zboruri pe care le-a continuat din 1976 până în 2003. Cu toate acestea, în 2000, această căptușeală sa prăbușit, de asemenea,. Luând în Charles de Gaulle, avionul a fost aprins și sa prăbușit la pământ, ceea ce a dus la moartea a 113 de oameni.

  Concord în întreaga istorie a zborurilor nu a început să se plătească, iar după catastrofă, fluxul de pasageri a scăzut atât de mult încât proiectul a devenit și mai neprofitabil, iar trei ani mai târziu, zborurile de pe această aeronavă supersonică s-au oprit.

  Caracteristicile tehnice ale TU-144

  Mulți oameni sunt interesați, care a fost viteza unei aeronave supersonice? Luați în considerare caracteristicile tehnice ale aeronavei, care, de mult timp, a fost mândria aviației interne:

  • Echipaj - 4 persoane;
  • Capacitate - 150 de persoane;
  • Raportul dintre lungime și înălțime - 67 / 12,5 metri;
  • Greutate maximă - 180 de tone;
  • Luxul de lux - 17.500 kg / s;
  • Viteza de croazieră -2200 km / h;
  • Înălțimea maximă a zborului este de 18000 de metri;
  • Gama de zboruri - 6.500 de kilometri.