Воскресенье, 4 декабря, 2022

Небесный скороход: вернутся ли сверхзвуковые самолеты

Время на чтение 5 мин.

В мае 2020 года компания Virgin Galactic объявила о том, что подписала с НАСА соглашение и начала разработку сверхзвукового пассажирского самолета. В августовском пресс-релизе компания представила возможный дизайн летательного аппарата. Задача кажется амбициозной, ведь до этого в коммерческой эксплуатации побывали всего две модели сверхзвуковых самолетов, и обе они закончили свой путь.

Махну серебряным тебе крылом…

О технических характеристиках нового самолета Virgin Galactic рассказала пока не так много. Он будет достигать скорости в три Маха (отсюда и название) — это примерно 3700 км/ч, что в четыре раза выше крейсерской скорости обычного самолета. Полет через Атлантический океан между Нью-Йорком и Лондоном займет всего два часа вместо нынешних семи.

Судя по картинкам, у самолета будет дельтовидное крыло и вертикальный хвостовой стабилизатор.

Вместимость самолета не оставляет надежды на умеренно дорогие билеты. Салон будет рассчитан на 9–19 пассажиров, которые разместятся на местах бизнес- и первого класса.

Кроме того, Virgin Galactic обещает Mach 3 экологически чистое топливо и новые эффективные двигатели. Для их разработки компания подписала меморандум с Rolls-Royce — производителем двигателей для «Конкорда». Правда, последний документ — это не более чем намерение, конкретного технического задания пока нет.

Проблемы сверхзвуковых путешествий

В истории воздухоплавания существовали всего два успешных проекта сверхзвуковых самолетов — советский Ту-144 и англо-французский «Конкорд». Разрабатывался и американский Boeing 2707, но этот проект был свернут в 1971 г. Впрочем, Ту-144 был в эксплуатации всего три года, а «Конкорд» совершил последний полет в 2003. Почему же проекты были свернуты?

Небесный скороход: вернутся ли сверхзвуковые самолеты
«Конкорд» в 1969 году. Фото: Wikipedia

У сверхзвуковых самолетов есть четыре существенных недостатка, которые делают их эксплуатацию дорогой и сложной.

1. Аэродинамика полетов на сверхзвуковых скоростях совершенно бессердечна и отличается от полета в обычных условиях. Поэтому конструкция должна учитывать все условия — так появился узнаваемый образ с загнутым вниз носом. Инженеры Ту-144 придумали еще и «крылышки», которые раскладывались на взлете и посадке. Они позволяли уменьшить мощность двигателей и уровень шума.

Небесный скороход: вернутся ли сверхзвуковые самолеты
Ту-144 на выставке МАКС-2009. Фото: Denzen, Wikipedia

2. Говоря о шуме, нужно отметить, что сверхзвуковые самолеты очень громкие. Настолько громкие, что принятые в 2000-х стандарты Международной организации гражданской авиации запрещают сверхзвуковые полеты над населенными местами. Дело в том, что, когда над человеком пролетает сверхзвуковой самолет, через некоторое время происходит очень громкий хлопок — звуковой удар (подробнее об этом эффекте в видео).

Впрочем, «шумную» проблему удалось решить. НАСА представило технологию QueSST, которую компанию Lockheed Martin внедрит в самолет X-59 — его испытания намечены на 2022 г. Японское агентство аэрокосмических исследований — JAXA — разработало технологию D-SEND 2 и уже провело испытания прототипа планера.

Небесный скороход: вернутся ли сверхзвуковые самолеты
Lockheed Martin X-59. Изображение: nasa.gov

3. Сверхзвуковые самолеты невероятно прожорливы. «Конкорд» сжигал 20,5–22 тонны топлива в час, а Ту-144 — все 26 тонн! Для сравнения: самый большой пассажирский лайнер А380 потребляет 12–13 тонн, а самый большой грузовой — АН-225 «Мрия» — почти 16.

У такого большого расхода топлива, как минимум, два проблематичных следствия. Во-первых, сверхзвуковые самолеты сильно вредят экологии, а это противоречит современному тренду на всё более безопасные для окружающей среды путешествия. Во-вторых, билеты очень дорогие. Если бы «Конкорды» еще летали через Атлантику, то сегодня один билет стоил бы около 20 тысяч долларов.

И если в «обычной» авиации уже разработаны экономичные и более экологичные двигатели, то для сверхзвуковых полетов таких пока нет. Одно из решений этой проблемы предложил проект ZEHST, который разрабатывает Airbus Group. В этом самолете будет три группы двигателей. Обычные турбореактивные разгонят самолет до 0,8 Маха, потом ракетные доведут ее до 2,5 Маха, наконец прямоточные обеспечат 4 Маха.

Впрочем, если экологичность (если верить названию Zero Emission Hyper Sonic Transport) такой конструкции будет на высоте, то проблема с высоким расходом топлива вряд ли куда-то денется. Вариант ее решения — изменить само топливо. В прямоточных двигателях ZEHST планируют использовать смесь биотоплива, водорода и кислорода. Правда, не вполне ясно, будет ли она дешевле авиационного керосина.

Взлетит ли Mach 3?

Невзирая на технические и экономические сложности, сразу несколько компаний занимаются разработкой сверхзвуковых самолетов. Например, стартап Aerion при технической поддержке Boeing собирается уже в 2023 г. начать поставки сверхзвукового бизнес-джета AS2. В России также говорят о создании нового самолета. Сперва его собирались конструировать на основе бомбардировщика ТУ-160, но потом решили разрабатывать с нуля.

Небесный скороход: вернутся ли сверхзвуковые самолеты
Aerion AS2. Изображение: flightglobal.com

Virgin Galactic пока не говорит ни о каких сроках, поэтому неизвестно, когда можно будет увидеть хотя бы прототип их самолета. Наверняка это будет зависеть от успешности другого проекта компании Ричарда Брэнсона — суборбитальных туристических полетов. В любом случае, вероятно, что развитие технологий позволит сверхзвуковым самолетам занять свою нишу в пассажирских перевозках.

Другие статьи

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь

Enter Captcha Here : *

Reload Image