Производство сверхзвукового пассажирского самолета AS2 запланировали на 2023 год.
Сверхзвуковые пассажирские самолёты – вчера, сегодня, завтра
Демонстратор сверхзвукового пассажирского самолёта будет готов через 2-3 года. Рассказываем, что случилось со сверхзвуковыми самолётами, когда они снова вернутся в небо и будут ли доступны полеты на них всем желающим. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СОВРЕМЕННЫХ СВЕРХЗВУКОВЫХ ПАССАЖИРСКИХ САМОЛЕТОВ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение».
Что не так со сверхзвуковыми пассажирскими самолетами?
Изложены основы сверхзвуковой динамики пассажирских самолетов. Важно понимать, что некоторые проекты пассажирских сверхзвуковых самолётов будут реализовываться уже в начале 2020-х. Американская авиакомпания United Airlines (UA) заключила контракт на закупку 15 сверхзвуковых пассажирских самолетов Overture. Однако просто поднять скорость в 2-2,5 раза еще полдела: новый сверхзвуковой пассажирский самолет должен быть тихим. Стартапы хотят последовать примеру «Конкорда» и Ту-144, разработав пассажирские самолеты со сверхзвуковой скоростью. Заседание было посвящено обсуждению перспектив проекта создания сверхзвукового пассажирского самолета, прежде всего, с точки зрения требований и возможных конструктивно-технологических решений разработки (создания) двигателей для самолета данного класса.
Сверхзвуковые пассажирские самолеты возвращаются
Сверхзвуковые пассажирские самолёты второго поколения: Boom набирает обороты, а Aerion «влетел в трубу». Обычно полет сверхзвукового самолета выглядит так: лайнер обгоняет звуковые волны, которые сам же и создает, и с грохотом о них бьется. Говоря о современных проектах сверхзвукового пассажирского самолета в первую очередь нужно ответить на каждый из этих вопросов. Однако просто поднять скорость в 2-2,5 раза еще полдела: новый сверхзвуковой пассажирский самолет должен быть тихим.
Российские инженеры завершили разработку систем управления «Стрижа»
Сверхзвуковой пассажирский самолет, над перспективным образцом которого сейчас работают российские ученые, сможет преодолевать расстояние от Москвы до Хабаровска за 4-5 часов. На этом фоне сообщение о проектировании на основе сверхзвукового стратегического бомбардировщика Ту-160 гражданского пассажирского самолёта звучат не то, чтобы нелепостью – бредом. Появится ли в ближайшее время сверхзвуковой пассажирский самолет? Вторым в истории сверхзвуковым пассажирским самолетом был «Конкорд», который эксплуатировался с 1976 по 2003 год. Испанский дизайнер Оскар Виньялс поделился концепцией нового пассажирского сверхзвукового самолёта Hyper Sting («Гиперзвуковое жало»). Примерная конфигурация пассажирского сверхзвука остается загадкой, ее можно только предполагать.
От Ту-144 до «Стрижа». Будет ли в России новая эра гражданского сверхзвука?
Концепт сверхзвукового самолета компании Boeing К сожалению на данном этапе, нет законорегулирующего уровня шума для самолетов, выполняющих пассажирские перевозки. Сейчас инженерам просто не на что ровняться, хотя они и стараются построить аэродинамичные самолеты, звуковой удар и уровень шума которых значительно бы уступал тем, что наблюдался у Конкордов. Комментарии: Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Кроме того, водород будет охлаждать самолет. Это необходимо для того, чтобы самолет не перегревался во время полета. Недавно мы рассказывали о том, что корпус самого быстрого в истории авиастроения самолета был сделан из титана.
Это позволило ему выдерживать большие температуры, до которых он разогревался из-за огромного сопротивления на больших скоростях. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке. К слову, подъем на высоту в 33 тысячи метров позволит в некоторой степени уменьшить сопротивление, но не полностью. Но пока это только предположения. Самолеты находятся на ранней стадии разработки.
Если она пройдет успешно, первые образцы Destinus L будут созданы к 2032-2035 году, а к эксплуатации самолет будет готов только 40-х годах.
Эта машина совершила первый в мире сверхзвуковой пассажирский полёт в 1968 году. В коммерческой эксплуатации лайнер находился всего несколько лет — с 1975 по 1978 год. Причин тому было несколько: от многочисленных аварий до экономической неэффективности.
Ещё в ходе международного авиасалона «Ле-Бурже» первый серийный советский сверхзвуковой авиалайнер разрушился в воздухе и упал на жилой район. Ту-144 мог преодолеть без дозаправки не более 4 тыс. В беседе с газетой «Взгляд» авиаэксперт Роман Гусаров подтвердил , что Россия ведёт разработку гиперзвукового гражданского авиалайнера.
Все понимали символическую важность того, чтобы Ту-144 поднялся в воздух именно в 1968 году. Чтобы именно эта цифра была вписана в историю авиации. Утром 31 декабря погода улучшилась, и самолёт после короткого разбега поднялся в воздух.
Полчаса в воздухе, посадка — машина продемонстрировала хорошую управляемость и отсутствие проблем. Алексей Андреевич Туполев третий слева с отцом Андреем Николаевичем Туполевым и экипажем Ту-144 после первого полёта 5 июня 1969 года впервые на Ту-144 была превышена скорость звука. В самолёте было реализовано большое количество новейших разработок и конструктивных решений. Одним из любопытных достоинств Ту-144 стали знаменитые передние крылышки, которые выпускались на низких скоростях. Они увеличивали маневренность и позволяли снизить посадочную скорость самолёта. В итоге Ту-144 могли принимать 18 советских аэропортов.
У Concorde подобные крылышки отсутствовали, и скорость на посадке была выше. Первый командир пассажирского самолета Б. Бугаеву о готовности к первому рейсу Итак, Ту-144 смог обойти конкурента в гонке за первый полёт. Однако с коммерческой эксплуатацией всё сложилось не так хорошо. Concorde впервые поднялся в воздух 2 марта 1969 года, а первый коммерческий рейс совершил 21 января 1976 года. Ту-144 совершил свой первый пассажирский рейс 1 ноября 1977 года.
Полёт был приурочен к 60-й годовщине Октябрьской революции. На первом пассажирском полёте командир экипажа докладывал о готовности к вылету непосредственно министрам. А ещё на первом полёте случился казус с трапом. Для Ту-144 были сделаны специальные трапы на аккумуляторах, с эскалатором, крышей, специальным освещением. Перед первым полётом трап пришлось неоднократно продемонстрировать в работе высокому начальству. В итоге аккумуляторы сели, и трап пришлось оттаскивать от самолёта трактором под звуки скрежета опущенных опор по бетонке.
Трапы впоследствии доработали, но сверху поступил эмоциональный приказ : "Выбросить эти трапы было указано место так, чтобы они никогда не появлялись у самолета Ту-144". Встреча на аэродроме Пассажирские перевозки выполнялись на двух самолётах бортовые номера 77109 и 77110. Для пассажирских перевозок были запрещены полёты ночью и использование мокрых ВПП. Все рейсы выполнялись только лётчиками-испытателями КБ Туполева в качестве командира воздушного судна. Вторыми пилотами были специально подготовленные пилоты "Аэрофлота". В обслуживании самолётов принимали участие инженеры из конструкторского бюро.
Стоимость билета составляла 68 рублей на дозвуковом самолёте долететь можно было за 48 рублей. Каждый полёт превращался в специальную операцию на министерском уровне. Все стояли на ушах. У Ту-144 на данном маршруте не было резерва топлива. В случае закрытия по погодным условиям основного аэропорта в Алма-Ате оставался резервный в Ташкенте. Если закрывался и в Ташкенте, сажать самолёт было некуда.
Диспетчеры каждые 10-15 минут отслеживали погодные условия в обеих столицах республик. Одним из поводов прекращения пассажирской эксплуатации стала катастрофа модернизированного Ту-144Д под Егорьевском. Во время испытательного полёта 23 мая 1978 года произошло разрушение топливопровода и возгорание топлива в районе третьего двигателя. На двух работающих двигателях, с задымлением в кабине экипаж посадил машину на поле. При посадке произошло разрушение самолёта, два бортинженера оказались зажаты деформировавшимися конструкциями и погибли. После этой катастрофы и были прекращены пассажирские рейсы.
Всего на Ту-144 было выполнено 55 рейсов и перевезено 3284 пассажира. Планер самолёта оказался хуже расчётного и имел очень низкий ресурс — около 500 часов. Но главной проблемой оказалась экономичность. При проектировании ставилась задача доставлять 100 пассажиров на расстояние в 4500 км. На рейсах Москва — Алма-Ата Ту-144 перевозил 80 пассажиров на дальность 3260 км. Это оказался предел его дальности с двигателями НК-144А.
Российские инженеры завершили разработку систем управления «Стрижа»
Например, перспективный сверхзвуковой пассажирский самолет стартапа Boom Technologies получит три турбовентиляторных двигателя семейства JT8D компании Pratt & Whitney или J79 компании GE Aviation. До настоящего времени единственными пассажирскими сверхзвуковыми самолетами являлись французский Concorde и советский ТУ-144, которые были сняты с производства, вследствие дороговизны билетов и крайне громкого шума, сопровождающего их полет. Это совпадает с прогнозом ректора МАИ Михаила Погосяна, который утверждает, что российский сверхзвуковой самолёт будет готов к 2035–2040 годам. В России ведется разработка инновационного и перспективного пассажирского сверхзвукового самолета. 7 октября 2020 года должна состояться официальная презентация сверхзвукового пассажирского авиалайнера XB-1, способного преодолевать расстояния между различными уголками земного шара в 3 раза быстрее обычных самолётов.
Гендиректор ФГУП «ЦАГИ» раскрыл детали нового сверхзвукового пассажирского самолета
С анализом экспериментальных данных по состоянию атмосферы в регионах Центральной Азии выступил приглашенный ученый из Физико-технического института имени С. Умарова Национальной академии наук Таджикистана профессор Сабур Абдуллаев. На секции «Аэроакустика и вибрации» модератор — начальник отделения аэроакустики и экологии летательных аппаратов ФАУ «ЦАГИ», доктор физико-математических наук Виктор Копьев были представлены доклады, посвященные проблемам шума перспективного сверхзвукового самолета на местности и в салоне и вопросам вибрационных и акустических нагрузок для высокоскоростных течений. Выступление, открывшее заседание, — «Новая концепция СПС, удовлетворяющего нормам по шуму на местности», — было посвящено инновационному методу снижения шума СПС на местности. Также ученые рассмотрели такие вопросы, как проблемы снижения шума вентилятора двигателя сверхзвукового пассажирского самолета с помощью звукопоглощающих конструкций и эффекта экранирования, исследования аэроакустических свойств сверхзвуковой струи на расчетном режиме истечения с помощью методов численного моделирования и др. Исследованиям вибрации элементов конструкции планера был посвящен доклад академика В. Шахматова и профессора А. Сессию открыл его постановочный доклад от группы авторов под научным руководством академика Валерия Матвеенко из Федерального исследовательского центра Уральского отделения РАН, в которым были представлены результаты исследований, проведенных в НЦМУ «Сверхзвук», по развитию концепции гибридной конструкции планера, где ряд ответственных высоконагруженных отсеков формируется на основе пробионических конструктивно-силовых схем КСС.
Прежде всего, такой самолёт подойдёт для рейсов через Атлантику или на другой континент. Он сможет летать в два раза быстрее современных дозвуковых машин. Два двигателя и воздухозаборники помещены в хвостовой верхней части самолёта. Такая конструкция призвана уменьшить шумность на взлётно-посадочных режимах и нивелировать эффект звукового удара, который человеческим ухом воспринимается как хлопок. Правда, подобная компоновка ухудшает путевую устойчивость. Но современные системы управления становятся более чувствительными, и этот недостаток серьёзной роли играть не будет», — пояснил Фомин. Она представляет собой многосвязный силовой каркас, состоящий из пересекающихся друг с другом элементов. Нос бизнес-джета решено сделать полым, что позволит облегчить самолёт.
В результате потоки усилий уходили через соседние клетки. Лайнер нового поколения Идею создания сверхзвукового гражданского лайнера высказал президент РФ Владимир Путин в январе 2018 года во время посещения Казанского авиационного завода, на котором производятся модернизированные стратегические бомбардировщики Ту-160, способные проводить полёты на максимальной скорости свыше 2 чисел Маха. На сегодняшний день в России ведутся работы по нескольким типам СГС. ПАО «Туполев» совместно с другими ведущими отечественными предприятиями, включая ЦАГИ, создаёт самолёт вместимостью порядка 30 пассажиров. Взлётная масса лайнера составит 70 тонн, скорость — 1,4—1,8 Маха. В сентябре 2018 года заместитель генерального директора по проектированию ПАО «Туполев» Валерий Солозобов сообщил, что в своих научных изысканиях по теме СГС конструкторы компании опираются на опыт разработки военных машин с крылом фиксированной и изменяемой геометрии — Ту-160 и дальнего бомбардировщика Ту-22. При этом, как утверждает Солозобов, цена СГС будет чуть выше дозвукового узкофюзеляжного двухдвигательного самолёта Ту-214.
Это эффективные и надёжные двигатели. Это просто нереально, винт не может работать на таких скоростях! А у Кузнецова — работает! НК-93 был двигателем технологического прорыва. Он опередил своё время на многие десятилетия! Двигатель с ультравысокой степенью двухконтурности — есть такой термин в зарубежном авиастроении. Мы называем это винтовентиляторной концепцией. Там вначале стоят винты в качестве первого контура, а потом — традиционный турбореактивный двигатель. Такая конфигурация позволила Николаю Дмитриевичу и коллективу его конструкторского бюро создать невероятно эффективный с точки зрения экономии топлива двигатель. Да, диапазон тяги по нынешним временам не очень впечатляет. Порядка 18 тонн. При этом у НК-93 очень большой диаметр, почти три метра. Это характерно для современных двигателей. Наша нищета в 90-е, многотемье, неспособность выделить приоритеты привели к тому, что шанс запустить этот двигатель в производство был утерян. Как и утерян шанс быть первыми в создании суперэкономичного двигателя с ультравысокой степенью двухконтурности. Как бы он нам сейчас пригодился! Он бы как родной встал и на Ан-124, и на пассажирский Ил-96, и на Ту-204. Но с начала этих работ прошло больше 30 лет, огромное время. Технологии проектирования сейчас совсем другие, цифровые. Другие материалы, другие критические параметры, такие как температура на турбине, это уже пройденный этап. Восстанавливать старую технологию — слишком дорого и по времени, и по усилиям, и по деньгам, это сравнимо с созданием нового двигателя. Притом что у нас полным ходом уже идут другие программы. У него первоначальная тяга была чуть меньше, чем у НК-93, около 16 тонн. Но более поздние его модификации рассчитаны уже на большую тягу. Кроме того, появился современный двигатель ПД-14 с тягой в 14 тонн, но с возможностью модернизации до 16 тонн. Это всё одноклассники НК-93. А двигатель живёт очень долго. Приведу пример. Двигатель CFM56, американо-французский, который стоит на всех «Боингах-737» и многих «Эрбасах», — ему уже более 40 лет. Но у него только название старое, а сам двигатель постоянно меняется, в нём постоянно что-то подкручивают, совершенствуют, добавляют. Экономика лучше, шумы меньше — он всё время становится совершеннее. Так и наш ПД-14, первенец в постсоветское время, который соответствует всем современным требованиям. А дальше конструкторы под руководством академика А. Иноземцева доведут его до превосходного состояния. Ну и наконец, полным ходом идёт разработка двигателя ПД-35 на новой технологической основе. Это наша надежда. Пока некоторые характеристики чуть не дотягивают до заданных, но в процессе доводки, я уверен, они превысят все пожелания. Это двигатель с тягой 35 и с вариацией свыше 40 тонн! Поэтому возвращаться к НК-93, когда новые двигатели уже на подходе, не очень рационально. Жаль, что было упущено время для его запуска. Что называется, родился не вовремя. Вы наверняка подобные машины «продували». Скажите, почему такие самолёты не пошли в производство? Нам нужно было пощупать это своими руками. Кто-то скажет, что это слишком дорогое удовольствие, чтобы удовлетворить наше любопытство. Но самолётостроение — это вообще очень дорогая отрасль, которую далеко не каждая страна может себе позволить. Теоретические выигрыши от такой конструкции очевидны. Если у вас крыло обратной стреловидности, то за счёт схода с конца крыла ослабленного вихревого жгута значительно уменьшается индуктивное сопротивление. Но было понятно, что главная проблема будет на стыке аэродинамики и прочности. При увеличении нагрузки это крыло имеет свойство дивергентности. То есть оно как бы закручивается и может потерять устойчивость и попросту развалиться. Это и исследовалось в полёте. Смотрели, насколько это реально и фатально. В истории с «Беркутом» я принимал участие ещё молодым специалистом. Главным конструктором «Беркута» был нынешний академик Михаил Асланович Погосян. Это его родная, что называется, машина. Он работал с большой группой «цаговских» учёных. Некоторых уже нет с нами. Но многие до сих пор работают. Идея Погосяна заключалась в том, чтобы сделать крыло из композита, слои которого выложить таким образом, чтобы противодействовать дивергенции. И это получилось. Дивергенция на этом крыле наступала с запозданием. В этом плане наш самолёт сильно отличался от американского аналога. Когда кто-то не слишком умный заявляет, что, мол, мы «содрали» всё с американского образца, это довольно обидно. Попробуй позаимствуй, когда перед тобой сложнейший механизм, в котором переплетаются в единый клубок проблемы аэродинамики, материаловедения, нелинейной механики, аэроупругости! Самолёт был создан трудом нашей отечественной самолётостроительной школы. И академик Погосян с решением сложной задачи блестяще справился. Хотя тогда он академиком ещё не был. А может, даже и доктором наук ещё не был, не помню точно. Но был просто молодым талантливым учёным-конструктором. Наш самолёт оказался более технологически продвинутым, нежели американский. Так что своё любопытство мы удовлетворили. Была получена масса полезных данных, которые потом пригодились при проектировании также композитного самолёта Су-57, который сегодня уже стоит у нас на вооружении. Так что ничего зря не пропало, всё пошло в дело. Хотелось бы, чтобы и в наше время такие прорывные работы проводились. Без шума, без пыли — Говоря о науке, всегда хочется заглянуть в будущее. Тем более что любая фантастика норовит превратиться в реальность. В моём детстве самолёт, пролетавший над нами на огромной высоте, ревел страшно. А сейчас их почти не слышно. Как удалось справиться с шумом? Конечно, главным источником шума на современном турбореактивном самолёте является реактивная струя, истекающая из двигателя. Но это не единственный источник шума. Шумит не только двигатель, но и сам планер. Если уменьшенную в размерах модель самолёта поместить в поток воздуха аэродинамической трубы, то свистящий шум будет таков, будто на нём установлен двигатель. Это шумит турбулентный пограничный слой. Такой шум внутри салона самолёта гасят различной звукоизоляцией, а звукопоглощающие панели, установленные на самолёте или в двигателе, и воздействуют на внешний шум. Есть и другой способ, когда в противофазе генерируется волна. Но это возможно, только когда есть один тон с превалирующей частотой. Эта технология запатентована в ЦАГИ одним из наших учёных. Когда при посадке выпускается шасси, двигатели уже задросселированы и не являются главным источником шума, а вот планер и особенно выпущенные шасси становятся очень мощным источником звука. Именно в этой фазе полёта самолёт обычно проходит над населёнными пунктами, над головами людей. Так вот шум от шасси имеет ярко выраженную частоту и легко определяется. Эффект ослабления шума был очень заметным. Результат оценили не только у нас, но и в мировом научном сообществе.
Такие воздушные суда смогут принять на борт 19 пассажиров. После этого на готовой базе будут разрабатываться модели эконом-класса. Демонстратор, надеюсь, появится в 2024-2025 годах.
ОАК настроили на проектирование сверхзвукового пассажирского самолета
Для этого нажмите на кнопку «Поделиться» в верхнем правом углу плеера и скопируйте код для вставки. Дополнительное согласование не требуется.
Жуковского уже готовятся к началу проектных работ, в рамках которых будет создан пилотажный стенд для отечественного сверхзвукового гражданского самолёта. Предполагается, что полноценный демонстратор «Стрижа» появится не раньше 2029 года, а первый прототип может быть готов к 2040 году. Это совпадает с прогнозом ректора МАИ Михаила Погосяна , который утверждает, что российский сверхзвуковой самолёт будет готов к 2035—2040 годам.
Значительный технический риск, а также отсутствие норм по допустимому уровню звукового удара и шума в районе аэропорта требуют развития, численной и экспериментальной отработки новых технических решений и технологий», — говорится в тендерной документации. Бесфорсажный режим Как заявили опрошенные RT эксперты, создание сверхзвукового гражданского самолёта представляет собой чрезвычайно сложную задачу. Новый самолёт должен значительно превзойти машины первого поколения по уровню комфорта и экономичности. Речь идёт об англо-французском Concorde и советском Ту-144, которые были выведены из эксплуатации в 2003 и 1999 годах. Причинами отказа авиаперевозчиков от этих самолётов послужили аварии и высокая стоимость билетов. Для этого необходимо провести масштабные научно-исследовательские работы, чем, собственно, сейчас занимается российская авиастроительная отрасль», — отметил в разговоре с RT исполнительный директор агентства «Авиапорт» Олег Пантелеев. Как пояснил эксперт, необходимо, чтобы СГС второго поколения был лёгким, относительно недорогим в производстве и эксплуатации самолётом. Помимо этого, он должен соответствовать требованиям шумности Международной организации гражданской авиации ICAO и высоким экологическим характеристикам. Силовые установки, которыми оснащены военные сверхзвуковые самолёты, и те, которые стояли на Concorde и Ту-144, объективно не соответствуют современным требованиям коммерческой авиации с точки зрения расхода топлива, стоимости эксплуатации и экологии», — констатировал Пантелеев. В комментарии RT заслуженный лётчик РФ, заместитель главного редактора журнала «Авиапанорама» Владимир Попов подчеркнул, что двигатели СГС должны работать несколько часов на бесфорсажном режиме. По его мнению, Россия способна изготовить такой силовой агрегат. На мой взгляд, гражданский сверхзвук ещё долго не будет массовым из-за дороговизны. Поэтому сейчас имеет смысл сосредоточиться на проекте бизнес-джета, предназначенного для премиальной категории пассажиров», — подытожил Попов.
Аэродинамический профиль, благодаря которому воздух движется над крылом быстрее, чем под ним, стал настоящим прорывом. Благодаря этому самолеты сохраняют низкую скорость во время взлета, плавно движутся и сжигают меньше топлива. Самый быстрый самолет в мире — Норт Американ X-пятнадцать. Его ракетный двигатель был сделан из алюминия и титана, а огромный хвост придавал ему стабильность на сверхскоростной скорости. Ракетоплан установил мировой рекорд высоты, достигнув отметки сто восемь километров. Кстати, это произошло еще в шестьдесят седьмом году! Если это было возможно уже тогда, почему бы нам просто не летать на ракетопланах или хотя бы на сверхзвуке, особенно на дальних рейсах? С точки зрения скорости за пятьдесят лет пассажирские самолеты не стали быстрее, во многом потому, что ускорение полетов привело бы к удорожанию. Летать быстрее значит сжигать больше топлива. А еще сверхзвуковые двигатели дорого производить и обслуживать. Другая причина — природные силы. Ветер влияет на скорость, и никакая технология не может его контролировать. Сильный попутный ветер может помочь двигаться вперед, а встречный может замедлить самолет. Самолеты в основном летают на высоте до одиннадцати километров. Наверху воздух разрежен, сопротивление меньше, и самолет может летать быстрее и экономить топливо. Кроме того, более низкие температуры делают реактивные двигатели более эффективными. А еще эта часть атмосферы менее турбулентна, поэтому полеты проходят более плавно. Частные самолеты не могут летать так высоко. Они меньше, и их двигатели не такие мощные, и они не поднимаются выше четырех с половиной километров. Наверняка вы видели в небе белые следы после пролетевшего самолета! Это инверсионные следы, и они похожи на искусственные облака. Когда самолет поднимается на крейсерскую высоту, температура понижается до минус пятидесяти пяти градусов, и вода превращается в частицы льда. Чем выше влажность, тем больше следы, и их видно в небе еще довольно долго.