я могу многое
Илья Ведмеденко
Все записи
текст

«Суперджету» не снилось: США замахнулись на гражданский сверхзвук

В июне российские разработчики начали создавать сверхзвуковой пассажирский самолет. Предстоит нелегкая конкуренция: в Америке активные работы в этом направлении ведут уже много десятилетий.
«Суперджету» не снилось: США замахнулись на гражданский сверхзвук

Cверхзвуковой авиалайнер Ту-144 ychef.files.bbci.co.uk

Не «Конкордом» единым

Все пассажирские самолеты, которыми мы с вами пользуемся, – машины дозвуковые. Так было не всегда. Еще в 90-е летал знаменитый франко-британский Concorde, развивавший крейсерскую скорость (скорость максимальной дальности полета при минимальном километровом расходе топлива) до 2300 км/ч. Concorde преодолевал расстояние между Лондоном и Нью-Йорком за 3 ч 20 мин, или примерно вдвое быстрее, чем обычный авиалайнер. Билет туда-обратно обходился в 10 500 долларов – несмотря на это, фанатов у самолета было хоть отбавляй. Не все из них могли позволить себе раскошелиться, так что многие люди приезжали в Нью-Йорк или европейские столицы просто для того, чтобы увидеть своими глазами чудо техники.


Примечательно, что Concorde был не первый. Европейцев опередил Советский Союз, поднявший 31 декабря 1968 года в воздух свой собственный сверхзвуковой авиалайнер Ту-144 («Concorde» взлетел 2 марта 1969 года). Будучи очень похожими внешне, самолеты имели существенные различия. Одно из главных – в передней части фюзеляжа у Ту-144 при взлете и посадке выдвигались небольшие крылья. Кроме того, Concorde получил более обтекаемое по форме крыло, в то время как у Ту-144 крыло было «грубее», что роднило самолет с боевыми машинами.

Очень по-разному сложилась и судьба единственных в истории серийных сверхзвуковых авиалайнеров. Факты не в пользу отечественной машины. Если Concorde прослужил до 2003 года, то советский самолет сняли с авиалиний 1 июня 1978-го – менее чем через год после начала эксплуатации. За это время машина успела выполнить 55 пассажирских рейсов, что, конечно, сложно назвать успехом. Последовавшие за этим аварии и катастрофы при испытаниях окончательно добили проект. Свой последний полет самолет совершил 26 июня 1999 года.

У Ту-144 при взлете и посадке выдвигались небольшие крылья roaviation.com

При конструктивных различиях и разности судеб Ту-144 и Concorde страдали от одних и тех же проблем. Главными из них были звуковой удар и шумность, высокий расход топлива, а также общая сложность в эксплуатации. «Вот вы видите – плывет корабль. Волна, идущая от носа корабля, распространяется на огромное расстояние, на это уходит энергия, – объясняет ТАСС проблему звукового удара академик РАН Сергей Чернышев. – Примерно то же самое происходит со сверхзвуковым самолетом, только вместо воды – воздух: при касании ударной волны земной поверхности можно слышать громкий хлопок, похожий на взрыв. Люди пугаются. Ночью они просыпаются, да и днем из-за внезапности это неприятно».

В XXI веке вопросы, связанные с комфортом жизни и экологией, вышли на первый план. Поэтому новые сверхзвуковые авиалайнеры, если появятся, будут кардинально отличаться от своих прародителей.

X-59: проба пера

Возродить сверхзвуковую пассажирскую авиацию можно будет лишь в одном случае: если ее удастся сделать «тихой». Для поисков пути решения проблемы Lockheed Martin в NASA заключили соглашение на создание такой машины. Разработку назвали Lockheed Martin X-59 QueSST. По сути, перед нами небольшой демонстратор технологий самолета будущего, имеющий длину 29 м и размах крыла 9 м. У машины только один двигатель – это General Electric F414.

Разработчики надеются, что относительно малый размер QueSST и вытянутая форма планера позволят нивелировать звуковой удар, и он будет сравним с шумом автострады: то есть его уровень будет составлять примерно 75 дБ. Максимальная и крейсерская скорость X-59 будет больше 1500 км/ч.

Lockheed Martin X-59 QueSST, попытка возродить сверхзвуковую пассажирскую авиацию. Фото: nasa.gov

Наверное, самым интересным в конструкции стало отсутствие у пилота возможности напрямую видеть то, что впереди: этому мешает крупный нос машины. Ориентироваться в ситуации летчик будет по камерам и дисплеям, установленным в кабине, – пока не совсем понятно, соответствует ли это нормам безопасности.

Внутри кабины X-59 QueSST. Фото: nasa.gov 

Несмотря на экспериментальный характер, перед нами не просто смелый концепт, а по-настоящему важная программа, которая сможет если не изменить мир авиаперевозок, то сильно на него повлиять. QueSST делает большие шаги навстречу будущему. В прошлом году NASA одобрило финальную сборку «тихого самолета», а в 2020-м американская компания GE Aviation разработала, собрала и передала космическому ведомству двигатель F414-GE-100, который будет установлен на QueSST. Затем начнутся наземные испытания, а в 2021-м должен состояться первый полет.

Boom Overture: тихий, сверхзвуковой, настоящий

Отработка технологий – это хорошо: без нее невозможно достичь прогресса. Но как насчет полноценного сверхзвукового самолета? Настоящую революцию в этом деле может совершить не гигант Lockheed Martin, а малоизвестная стартап-компания Boom Technology из Денвера, штат Колорадо. Ее проект Overture представляет собой трехдвигательный сверхзвуковой пассажирский самолет на 55 пассажиров, способный развивать скорость 2,2 Маха (более 2300 км/ч) при дальности 8300 км.

Самолет имеет длину более 52 м, что больше длины современных узкофюзеляжных самолетов для авиалиний малой и средней протяженности. Внешне Overture похож на своих предков: Concorde и Ту-144. Предполагается, что расстояние от Нью-Йорка до Лондона самолет сможет преодолеть за 3 ч 15 мин – намного быстрее, чем любой другой авиалайнер.

Проект Overture представляет собой трехдвигательный сверхзвуковой пассажирский самолет на 55 мест

На такие путешествия обязательно найдется спрос. По мнению аналитиков, к 2035 году может появиться рынок на 1000 сверхзвуковых авиалайнеров. Завод Boom будет рассчитан на сборку до 100 самолетов в год для потенциального рынка от 1000 до 2000 самолетов в течение десяти лет. Ждать чуда авиаперевозчикам не стоит: при самых скромных подсчетах цена одной машины будет составлять примерно $200 млн, что вдвое дороже дозвукового самолета аналогичной вместимости. Впрочем, благодаря новым подходам цена одного пассажирского места при прочих равных условиях должна быть примерно в четыре раза меньше, чем если бы речь шла о Concorde.

У самой Boom Technology проблем на текущий момент нет: небольшой стартап уже успел в буквальном смысле озолотиться. В прошлом году Boom Supersonic закрыла инвестиционный раунд серии B на $100 млн. Удалось собрать 141 млн. При этом еще весной 2016 года соглашение на десять самолетов (правда, без каких-либо обязательств) подписала Virgin Galactic небезызвестного бизнесмена Ричарда Брэнсона – не менее амбициозного, чем владельцы Boom. В 2017 году предварительный заказ на 20 Overture разместила японская компания Japan Airlines, заключив соглашение о стратегическом партнерстве. Кроме этого, объявился неназванный европейский партнер, изъявивший желание заказать 15 самолетов.

Сверхзвуковой пассажирский самолет Overture внутри. boomsupersonic.com

Хороший старт для компании, о которой еще несколько лет назад никто ничего не слышал. Что будет на практике – другой вопрос. Во всяком случае, американцы уверенно движутся к цели. Инженеры Boom давно работают над демонстратором технологий Overture, получившим незамысловатое имя XB-1. Baby Boom, как его еще называют, представляет собой летающий стенд. Он имеет длину 21 м и размах крыльев 5,2 м при максимальном взлетном весе 6,1 т. Самолет должен получить три двигателя General Electric J85-21, благодаря которым крейсерская скорость должна составлять 2,2 Маха при дальности в 1,9 тыс. км. Кабина рассчитана на двух пилотов.

В марте 2020 года стало известно, что программа испытаний демонстратора должна стать углеродно-нейтральной. Обязательства по выбросам углекислого газа затрагивают как наземные, так и летные испытания, которые должны проводиться в течение всего срока реализации программы. Топливо для Boom должна поставлять компания Prometheus Fuels. В апреле Boom Technology состыковала крыло и фюзеляж XB-1: это приближает момент выкатки летательного аппарата, предварительно назначенной на текущий год.

Демонстратор технологий Overture получил незамысловатое имя XB-1 Фото: boomsupersonic.com

Нужно понимать, что никакие XB-1 не являются залогом успеха Overture: де-факто это совершенно разные машины, которые объединяет разве что способность к «тихому» сверхзвуку. То есть с вопросами безопасности пассажиров, топливной эффективности, ценой авиалайнера и многими другими вопросами Boom Technology только предстоит столкнуться. Это дает своего рода «подушку безопасности» для гигантов авиастроения, у которых пока нет даже таких разработок.

AS2 и S-512: наступление бизнес-джетов

Больше шансов, что в обозримом будущем мы увидим не крупные пассажирские самолеты, а бизнес-джеты – машины, предназначенные для перевозки официальных лиц. Причина тривиальна: разработка крупного самолета, да еще в условиях жесткой конкуренции на рынке, очень сложна. Не факт, что кто-то вообще возьмется довести до ума условный «Concorde 2».

Свое виденье сверхзвукового административного самолета имеет компания Aerion из штата Невада. В начале 2000-х она показала миру концепт 45-метрового сверхзвукового бизнес-джета Aerion SBJ, который потом трансформировался в двенадцатиместный 52-метровый Aerion AS2. На этом метаморфозы не закончились. В 2020-м стало известно об обновлении проекта: теперь он предполагает разработку машины длиной 43 м с крылом, размах которого составит 24 м. Максимальная взлетная масса аппарата – 63,5 т. Два двигателя расположат в подвесных гондолах под крылом, а третий – в отсеке внутри киля. Сложно сказать, «выстрелит» ли проект. Во всяком случае, General Electric анонсировала испытания двигателя для AS2: их должны провести уже в 2020 году.

Сверхзвуковой административный самолет Aerion AS2. Согласились бы на таком полететь? cnbc.com

Веское слово на рынке бизнес-джетов хочет сказать еще одна компания – бостонская Spike Aerospace. Еще в 2017-м она испытала SX-1.2 – беспилотный прототип самолета S-512, который, согласно расчетам, сможет перевозить около 20 пассажиров с крейсерской скоростью примерно 1700 км/ч. Увы, о S-512 давно ничего не слышно, чего нельзя сказать о его прямом конкуренте, детище Aerion.

Российский ответ

Современная Россия пытается возродить гражданское авиастроение: программа минимум – вытеснение с внутреннего рынка западных машин. Как показывает пример Sukhoi Superjet 100 и перспективного МС-21, задача невероятно сложная и, что самое главное, крайне затратная. По данным Счетной палаты (2018 год), общая стоимость программы МС-21 до 2025 года составит 437,4 млрд рублей. А ведь серийного авиалайнера до сих пор нет. Хотя прототипы МС-21 уже летают, и вполне успешно.

Перспективный российский ближнесреднемагистральный узкофюзеляжный пассажирский самолет МС-21 Фото: Денис Федорко russianplanes.net

Неудивительно, что Россия не рвется создавать свой собственный «Concorde»: такая задача просто не ставится. По крайней мере в обозримой перспективе. При этом нельзя утверждать, что само по себе направление не интересно. В 2018-м Владимир Путин предложил сделать гражданскую версию сверхзвукового бомбардировщика Ту-160. Впрочем, как заметил потом министр промышленности и торговли Денис Мантуров, создать успешный гражданский самолет на базе сверхзвукового стратегического бомбардировщика Ту-160 невозможно. Справедливое замечание: боевой самолет и пассажирская крылатая машина изначально имеют разные цели и задачи. Ту-160, в отличие от того же «Concorde», в принципе не рассчитан на крейсерский сверхзвук и может развивать сверхзвуковую скорость только на форсаже с перерасходом топлива. Так как крейсерская скорость Ту-160 составляет 960 км/ч, скорость «пассажирского» Ту-160 будет в среднем не сильно отличаться от скорости дозвукового авиалайнера, а цена эксплуатации при этом окажется существенно выше. Экономия не лежит во главе угла, если говорить о стратегической авиации.

Стратегический сверхзвуковой бомбардировщик-ракетоносец Ту-160 не станет прототипом для гражданского лайнера, так как способен лишь непродолжительное время лететь на скорости выше звука sohanews.sohacdn.com

К счастью, в России ведутся работы над принципиально новой машиной, которая не будет чьей-то модернизированной версией. 22 июня Национальный исследовательский центр «Институт имени Н. Е. Жуковского» сообщил о начале реализации научно-исследовательской работы «Комплексный научно-технологический проект разработки научно-технического задела в обеспечении создания сверхзвукового гражданского самолета».

Нет сведений о том, каким разработчики видят новый самолет, но сейчас это и не имело бы смысла: именно на поиск технических концепций направлен начальный этап.

Андрей Дутов, фото: cast.ru

Андрей Дутов, директор Института имени Жуковского: «Создание нового коммерчески успешного сверхзвукового гражданского самолета – большой вызов для нашей авиационной науки. Необходимо найти эффективные решения проблем высокого уровня шума и звукового удара, повышения топливной эффективности силовой установки и снижения вредных выбросов, обеспечения заданных значений надежности систем и элементов и многое другое. Сейчас о стоимости нового самолета говорить пока преждевременно, но, конечно, он будет дороже своих дозвуковых аналогов».

Будущее без будущего?

Мнения специалистов о сверхзвуковой гражданской авиации сильно разнятся. В Aerion или Boom Technology полны энтузиазма и верят, что смогут сделать нечто выдающееся. У европейских специалистов свой взгляд. На конференции Международной организации гражданской авиации, прошедшей осенью 2019 года, представитель Австрии выразил мнение стран Европы, и его сложно назвать оптимистичным: «Технические данные показывают, что при разгоне уровень звукового удара окажется сопоставим с тем, что был у «Concorde» на крейсерской скорости. Такой уровень шума привел к запрету полетов на сверхзвуковых скоростях над населенной местностью».

Несколько лет назад специалисты Международного совета по чистому транспорту смоделировали полет перспективного сверхзвукового авиалайнера. Оказалось, что машина будет сжигать в пять-семь раз больше топлива в пересчете на пассажира, чем дозвуковой самолет, а выбросы углекислого газа при этом будут существенно больше.

Вышеперечисленные проблемы слишком серьезны для того, чтобы на них можно было закрыть глаза. Требования к пассажирским самолетам из года в год увеличиваются, а тем временем даже старые проблемы сверхзвуковых авиалайнеров пока не решены. Все это ставит будущее перспективных крылатых машин под большое сомнение. Хотя, конечно, не стоит исключать, что когда-нибудь разработчики все же смогут решить актуальные на сегодня проблемы. В конце концов, пассажирским самолетам нужно куда-то расти. Не вечно же им упираться в границу сверхзвука.


Технологии

Машины и Механизмы
Всего 0 комментариев
Комментарии

Рекомендуем

Актуальное
Петросити
Поэма здоровья
Биосфера
Новиков Александр Иванович, персональный сайт
OK OK OK OK OK OK OK