20 Июл Наперегонки со звуком

Куда летит конструкторская мысль

На чем будем летать завтра? На МАКС-2017 российские ученые и конструкторы представили перспективные разработки воздушных судов и летательных аппаратов. Безусловно, одна из самых интересных — модель высокоскоростного гражданского самолета, созданная специалистами ЦАГИ в рамках международного проекта HEXAFLY-INT.

Этот самолет должен летать со скоростью более 7-8 тыс км/ч, соответствующей числам Маха 7 или 8. Напомним: первым пассажирским авиалайнером в мире, способным набирать гиперзвуковое ускорение, стал наш пассажирский Ту-144. Впервые он вылетел в конце декабря 1968 года. Спустя год лайнер показал возможность набрать скорость в две с половиной тысячи километров в час на высоте 11 км. Это событие вошло в историю. В мире до сих пор нет аналогов пассажирских бортов, которые способны повторить подобный маневр.

Но чтобы высокоскоростной гражданский самолет стал реальностью, ученым предстоит решить широкий спектр задач, связанных с материалами, водородной силовой установкой, ее интеграцией с планером и получением высокой аэродинамической эффективности самого летательного аппарата. И что уже совершенно точно, конструктивные особенности проектируемой крылатой машины будут явно нестандартными.

По существу, проект направлен на создание в перспективе гиперзвукового гражданского самолета на водородном топливе, способного преодолеть расстояние от Москвы до Сиднея за три часа. А к примеру, рейс от Брюсселя до Сиднея на расстояние 18 734 км для гиперзвукового самолета массой 400 тонн будет длиться не больше, включая участки дозвукового полета протяженность 240 км. При этом будет израсходована 181 тонна водорода, а удельный расход топлива составит 3,23 кг на 100 км/пасс. Это вполне сопоставимо с характеристиками современных авиалайнеров. Удельный расход керосина Boeing 787 Dreamliner, к примеру, составляет около 2,5 литра на 100 км/пасс. Проверка данной концепции в условиях летного эксперимента является главной целью проекта HEXAFLY-INT.

СДС/СПС представляет новое поколение сверхзвуковых пассажирских авиалайнеров. Специалисты рассчитывают, что трансатлантические перелеты воздушное судно сможет осуществлять с крейсерской скоростью не менее 1900 км/ч на расстояния до 8600 км, а его салон сделают трансформируемым — из 80-местного в 20-местный VIP-класса. При этом СДС/СПС удовлетворит всем перспективным требованиям по уровню шума и выбросам в атмосферу.

Гиперзвук и сверхзвук — это две темы, которые разрабатывают сегодня ученые ведущих стран. Если говорить о пассажирской сверхзвуковой авиации, то главная проблема здесь преодоление звукового удара. Как рассказал «РГ» генеральный директор ЦАГИ академик РАН Сергей Чернышев, исследования сверхзвукового самолета никогда не прекращались. Главным технологическим вызовом здесь является обеспечение высокой аэродинамической и весовой эффективности самолета при соблюдении жестких ограничений на шум и звуковой удар. Результатом исследований явился концептуальный облик самолета, воплощающий в себе компромиссные решения по его интегральной аэродинамической компоновке.

Уровень звукового удара (резкий перепад давления в ударной волне) от Ту-144 равнялся 100 — 130 Паскалей. Но современные исследования показали: его можно довести до 15 — 20. Более того, снизить громкость звукового удара до 65 децибел, а это эквивалентно шуму большого города. До сих пор в мире нет официальных нормативов по допустимому уровню звукового удара. И, как говорят эксперты, он будет определен не раньше 2022 года. Почему так долго?

— На самом деле технически все готово, чтобы их принять, — замечает Сергей Чернышев. — Наши специалисты участвуют в рабочих группах ИКАО. Мы следим за ситуацией, осуществляем мониторинг программ, направленных на принятие норм звукового удара. Но нужно еще провести целый ряд исследований с учетом человеческого фактора, включая экспериментальные пролеты над населенными районами.

Ученые ЦАГИ предложили облик демонстратора сверхзвукового гражданского самолета будущего. Образец должен показать возможность снижения звукового удара в сверхзвуковом крейсерском полете и шума в районе аэропорта. Специалисты рассмотрели возможные системы шумоглушения, концептуальное решение компоновки, требования к перспективным двигателям и силовым установкам, их предварительные габаритные, массовые и ресурсные характеристики и сформулировали первые выводы.

— Основной вызов, с которым сталкиваются ученые при попытке разработать концепцию сверхзвукового пассажирского самолета, отсутствие повсеместно утвержденных метрик оценки, пороговых уровней и методологии измерения звукового удара. Анализ, который мы представим, скорее всего ляжет в основу определения нормы звукового удара. Сейчас наша цель продемонстрировать технологии снижения уровня шума и звукового удара и возможности повышения аэродинамической эффективности. В случае успеха можно будет думать о создании реального самолета, — говорит генеральный директор ЦАГИ Сергей Чернышев.

Рассматриваются несколько вариантов сверхзвукового делового самолета на 12 — 16 пассажиров, на 60 — 80 и совсем маленького делового самолета на 6 — 8 пассажиров. Крейсерская скорость будет 1,8 — 2 Маха, то есть примерно в два раза быстрее скорости звука. Такая скорость является технологическим барьером для использования в конструкции планера обычных алюминиевых материалов. Поэтому мечта ученых сделать самолет полностью из температурных композитов. И хорошие наработки есть.

Помимо достижений в области пассажирской авиации посетители МАКС-2017 смогут ознакомиться с перспективным проектом ЦАГИ в области грузового транспорта. ТТС-ИС, макет которого можно будет увидеть среди экспонатов института, — самолет уникальной грузоподъемности, предназначенный для перевозки различных грузов общей массой до 500 т со скоростью 500 км/ч на расстояния более 6000 км.

Автор: Наталия Ячменникова

Источник: газета «Российская газета»