На початку 60-х років стало зрозуміло, що СРСР необхідний надзвуковий пасажирський літак, тому що основний реактивний лайнер того часу - Ту-104 від Москви до Хабаровська летів з двома проміжними посадками для дозаправки. Турбогвинтовий Ту-114 виконував на цьому маршруті безпосадочні рейси, але в польоті був цілих 14 годин. А надзвуковий Ту-144 відстань 8500 кілометрах подолав би за 3,5 години! Радянському Союзу для забезпечення зростаючих пасажиропотоків в умовах протяжних трансконтинентальних маршрутів потрібен був новий сучасний надзвуковий пасажирський літак (СПС).
Однак детальний аналіз і опрацювання запропонованих проектів СПС на базі перших надзвукових бомбардувальників показали, що створення ефективного конкурентоспроможного СПС шляхом модифікації військового прототипу - завдання вкрай складне. Перші надзвукові бойові важкі літаки за своїми конструктивним рішенням в основному відповідали вимогам порівняно короткочасного польоту на сверхзвуке. Для СПС потрібно забезпечити тривалий крейсерський політ на швидкостях не менше двох швидкостей звуку - число Маха рівне 2 (М \u003d 2). Специфіка завдання з перевезення пасажирів додатково вимагала значного підвищення надійності роботи всіх елементів конструкції літака, за умови більш інтенсивної експлуатації з урахуванням збільшення тривалості польотів на надзвукових режимах. Аналізуючи всі можливі варіанти технічних рішень, авіаційні фахівці як в СРСР, так і на Заході, прийшли до твердого думку, що економічно ефективний СПС необхідно проектувати як принципово новий тип літального апарату.
Перед вітчизняної авіаційної науки і промисловості в ході створення радянського УПС ставилося ряд науково-технічних проблем, з якими наша ні дозвукова пасажирська, ні військова надзвукова авіація не стикалися. Перш за все, для забезпечення необхідних льотно-технічних характеристик СПС, це політ зі швидкістю М \u003d 2 на дальність до 6500 км з 100-120 пасажирами, в поєднанні з прийнятними злітно-посадочними даними, було потрібно значно поліпшити аеродинамічну якість літака при крейсерських швидкостях польоту. Було потрібно вирішити питання стійкості і керованості важкого літака при польотах в дозвуковій, трансзвуковой і надзвуковий областях, виробити практичні методи балансування літака на всіх цих режимах з урахуванням мінімізації аеродинамічних втрат. Тривалий політ на швидкості М \u003d 2 був пов'язаний з дослідженнями та забезпеченням міцності конструкції і агрегатів планера при підвищених температурах, близьких до 100-120 градусів С, потрібно було створити теплостійкі конструкційні матеріали, мастила, герметики, а також розробити типи конструкцій, здатних тривалий час працювати в умовах циклічного аеродинамічного нагріву.
Аеродинамічний вигляд Ту-144 визначався головним чином отриманням великої дальності польоту на крейсерському надзвуковому режимі, за умови отримання необхідних характеристик стійкості і керованості, а також заданих характеристик зльоту і посадки. Аеродинамічний якість Ту-144 на подвійний швидкості звуку дорівнювало 8,1, на «Конкорді» - 7,7, а у більшості надзвукових «МіГів» середини 60-х років минулого століття АК не перевищувало коефіцієнта, рівного 3,4. У конструкції планера першого СПС в основному використовувалися традиційні алюмінієві сплави, на 20% він був виготовлений з титану, добре переносить нагрівання до 200 градусів С. Єдиний літак в світі, в якому так само застосовувався титан, - SR-71, знаменитий «Чорний дрізд », американський надзвуковий розвідник.
ТУ-144Д № 77115 на авіасалоні МАКС 2015 / Фото (с) Андрій Величко
Виходячи з умов отримання необхідного аеродинамічного якості і оптимальних режимів роботи планера, систем і агрегатів літака при дозвукових і надзвукових швидкостях, зупинилися на схемі нізкоплана "бесхвостка" з складовим трикутним крилом ожівальной форми. Крило утворювалося двома трикутними поверхнями з кутом стреловидности по передній крайці 78 ° і 55 ° - для задньої базової частини. Чотири ТРДДФ розміщувалися під крилом. Вертикальне оперення розташовувалося по поздовжній осі літака. У конструкції планера в основному використовувалися традиційні алюмінієві сплави. Крило утворювалося з симетричних профілів і мало складну крутку в двох напрямках: в поздовжньому і поперечному. Цим досягалося найкраще обтікання поверхні крила на надзвуковому режимі, крім того, подібна крутка сприяла поліпшенню поздовжньої балансування на цьому режимі.
Споруда першого досвідченого літака Ту-144 ( "044") почалася в 1965 році, одночасно будувався другий примірник для статичних випробувань. Досвідчений "044" спочатку розраховувався на 98 пасажирів, пізніше ця цифра була збільшена до 120. Відповідно, розрахунковий злітна маса збільшилася з 130 до 150 тонн. Досвідчена машина будувалася в Москві в цехах ММЗ "Досвід", частина агрегатів виготовлялася на його філіях. У 1967 році була закінчена збірка основних елементів літака. У вересні 1967 року дослідний "044" перевезли на Жуковську льотно-випробувальну і доводочних базу, де протягом всього 1968 року здійснювалися доводочні роботи і доукомплектування машини відсутніми системами і агрегатами.
Одночасно на аеродромі ЛІІ почалися польоти літака-аналога МіГ-21І (А-144, "21-11"), створеного на базі винищувача МіГ-21С. Аналог створювався в ОКБ А. І. Мікояна і мав крило геометрично і аеродинамічний подібне крилу досвідченого "044". Всього було побудовано дві машини "21-11", на них літали багато льотчики-випробувачі, в тому числі і ті, які мали відчувати Ту-144. Літак-аналог успішно досягав швидкості 2500 км / год, матеріали цих польотів послужили основою для остаточного доведення крила Ту-144, а також дозволили льотчикам-випробувачам підготуватися до особливостей поведінки літака з таким крилом.
31 грудня 1968 року - перший політ Ту-144 В кінці 1968 року дослідний "044" (бортовий № 68001) був готовий до першого польоту. На машину призначили екіпаж у складі: командира корабля - заслуженого льотчика-випробувача Е. В. Еляна (який отримав потім за Ту-144 Героя Радянського Союзу); другого пілота - заслуженого льотчика випробувача Героя Радянського Союзу М.В.Козлова; провідного інженера-випробувача В. Н. Бендерова і бортінженера Ю. Т. Селівёрстова. З огляду на новизну літака, ОКБ пішло на неординарне рішення: вперше на дослідну пасажирську машину вирішили встановити крісло-катапульта екіпажу.
Протягом місяця проводились гонки двигунів, пробіжки, наземні перевірки систем. З початку третьої декади грудня 1968 року "044" перебував в передстартової готовності, машина і екіпаж були повністю готові до першого вильоту, протягом всіх цих десяти днів над аеродромом ЛІІ не було погоди, і досвідчений Ту-144 залишався на землі. Нарешті, в останній день року, що минає 1968, через 25 секунд після моменту старту "044" вперше відірвався від злітної смуги аеродрому ЛІІ і швидко набрав висоту. Перший політ тривав 37 хвилин, в польоті машину супроводжував літак-аналог "21-11". Ту-144 встиг злетіти на два місяці раніше свого англо-французького «колеги» - лайнера «Конкорд», який виконав перший політ 2 березня 1969 року.
За відгуками екіпажу, машина показала себе слухняною і "літаючий". На першому вильоті були присутні А. Н. Туполев, А. А. Туполєв, багато керівників підрозділів ОКБ. Перший політ Ту-144 став подією світового значення і важливим моментом в історії вітчизняної та світової авіації. Вперше в повітря піднявся надзвуковий пасажирський літак.
3 червня 1973 року перша серійна машина під час демонстраційного польоту в Ле-Бурже зазнала катастрофу. Загинули командир льотчик-випробувач М. В. Козлов, другий пілот В. М. Молчанов, заступник головного конструктор В. Н. Бендеров, бортінженер А. І. Дралін, штурман Г. Н. Баженов, інженер Б. А. Первухін. Для розслідування катастрофи була створена комісія, в якій брали участі фахівці СРСР і Франції. За результатами розслідування французи відзначали, що відмови в технічній частині літака не було, причиною катастрофи стала наявність в кабіні пристебнутих членів екіпажу, раптова поява літака "Міраж" в поле зору екіпажу Ту-144, наявність кінокамери в руках одного з членів екіпажу, яка при падінні могла заклинити штурвал управління. Найбільш ємко і точно про катастрофу Ту-144 в Ле-Бурже у 90-ті роки висловився Е. В. Елян: "Ця катастрофа - гіркий приклад того, як збіг дрібних на перший погляд, незначних небрежностей, в даному випадку і з боку французьких служб управління польотами, призвело до трагічних наслідків ".
Проте, Ту-144 став здійснювати регулярні рейси. Перший робочий рейс був виконаний 26 грудня 1975 року по маршруту Москва-Алма-Ата, де літак перевіз пошту і посилки, а з листопада 1977 року тому ж напрямку почалися і пасажирські перевезення.
Рейси виконували тільки два літака - № 77108 і № 77109. Льотчики Аерофлоту літали тільки в якості других пілотів, командирами ж екіпажу завжди були льотчики-випробувачі ОКБ Туполєва. Квиток коштував чималі на ті часи гроші - 82 рубля, а на звичайний рейс Іл-18 або Ту-114 по тому ж маршруту - 48 рублів.
З економічної точки зору вже через деякий час стало зрозуміло, що експлуатація Ту-144 була збиткова - надзвукові літаки літали напівпорожніми, і через 7 місяців Ту-144 зняли з регулярних рейсів. Схожі проблеми відчував і «Конкорд»: з Європи в Америку літали всього 14 літаків, і навіть дорогі квитки не могли компенсувати авіакомпаніям величезні витрати на паливо. На відміну від Ту-144, польоти "Конкордов" дотувались урядами Франції і Великобританії майже до початку 90-х років. Вартість квитка на трасі Лондон-Нью-Йорк в 1986 році становила 2 745 USD. Дозволити такі дорогі польоти могли тільки дуже заможні люди, для яких формула "час-гроші" - є основне кредо існування. На Заході такі люди були і для них польоти на "Конкорд" - природна економія часу і грошей, тому підтвердження - їх загальний наліт на міжконтинентальних трасах від 1989 року в 325 000 льотних годин. Тому можна вважати, що програма "Конкорд" для англійців і французів була в достатній мірі комерційною, а дотації виділялися для підтримки престижу по відношенню до американців.
23 травня 1978 року відбулася друга аварія Ту-144. Покращений досвідчений варіант літака Ту-144Д (№ 77111) після загоряння палива в зоні мотогондоли 3-й силової установки через руйнування паливопроводу, задимлення в кабіні і відключення екіпажем двох двигунів, здійснив вимушену посадку на поле біля села Іллінський Погост, неподалік від міста Егорьевска. Командир екіпажу В. Д. Попов, другий пілот Е. В. Елян і штурман В. В. Вязігін змогли покинути літак через кватирку кабіни. Що знаходилися в салоні інженери В. М. Куліш, В. А. Ісаєв, В. Н. Столповська покинули літак через передню вхідні двері. Бортінженери О. А. Ніколаєв і В. Л. Венедиктов виявилися затиснутими на робочому місці деформуватися при посадці конструкціями і загинули. Відхилений носовий обтічник торкнувся грунту першим, він спрацював, як ніж бульдозера, входячи землю, провернули під днище і увійшов в фюзеляж. 1 червня 1978 року Аерофлот назавжди припинив надзвукові пасажирські рейси.
Згодом Ту-144Д використовувався тільки для вантажних перевезень між Москвою і Хабаровському. В цілому, Ту-144 здійснив 102 рейсу під прапором Аерофлоту, з них 55 - пассажірскіхв яких було перевезено 3 194 пасажира.
Фото: Ту-144 борт СРСР-77115 / (с) Баскаков В.Д. Пізніше Ту-144 робили тільки випробувальні польоти і кілька польотів з метою встановлення світових рекордів. З 1995 по 1999 роки один значно модифікований Ту-144Д (№77114) під назвою Ту-144ЛЛ використовувався американським космічним агентством НАСА для досліджень в області високошвидкісних комерційних польотів з метою розробити план для створення нового, сучасного надзвукового пасажирського літака. Через відсутність придатних до експлуатації двигунів НК-144 або РД-36-51 на Ту-144ЛЛ були встановлені НК-32, аналогічні використовуваним на Ту-160, різноманітні датчики і контрольно-записує апаратура.
Всього було побудовано 16 літаків Ту-144, які здійснили в цілому 2 556 вильотів і налітали 4 110 годин (серед них найбільше, 432 години, налітав борт 77144). Споруда ще чотирьох літаків так і не була закінчена.
Ту-144 борт СРСР-77114 на стоянці в ЛІІ ім. Громова, аеродром в Жуковському / Фото (с) Андрій Величко, МАКС 2003 Тих, хто залишився в льотному стані літаків в даний час не існує. Практично повністю укомплектовані деталями і можуть бути відновлені до льотного стану тільки борти Ту-144ЛЛ № 77114 і ТУ-144Д № 77115. Борт № 77114, який використовувався для тестів НАСА, зберігається на аеродромі в Жуковському. ТУ-144Д № 77115 також зберігається на аеродромі в Жуковському. Раз на два роки ці машини демонструють на статичній стоянці під час міжнародних авіакосмічних салонів МАКС.
| Ту-144 різних модифікацій | Concorde | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Ту-144 ( «044») | Ту-144с | Ту-144Д | Ту-144ЛЛ | ||
| Технічні характеристики | |||||
| екіпаж, Чол. | 4 | 3 | |||
| довжина, м | 59,40 | 65,70 | 61,66 | ||
| Висота, м | 12,25 | 12,50 | 12,2 | ||
| розмах крила, м | 27,65 | 28,00 | 28,80 | 25,60 | |
| Площа крила, м² | 438 | 503 | 507 | 358,6 | |
| Максимальна злітна маса, кг | 180 000 | 195 000 | 207 000 | 203 000 | 185 000 |
| Маса корисного навантаження, кг | 12 000 | 15 000 | 13 380 | ||
| маса палива, кг | 70 000 | 98 000 | 95 000 | 95 680 | |
| двигуни | |||||
| кількість | 4 | ||||
| НК-144 | НК-144A | РД-36-51А | НК-32-1 | Olympus 593 | |
| Тяга, максимальна, кН | 171,6 | 178,0 | 196,1 | 245,0 | 170,0 |
| Тяга на сверхзвуке, кН | 127,5 | 147,0 | 137,5 | ||
| льотні характеристики | |||||
| максимальна швидкість, Км / год | 2 443 | 2 500 | 2 285 | 2 500 | 2 330 |
| Крейсерська швидкість (на сверхзвуке), Км / год | 2 300 | 2 200 | 2 120 | 2 300 | 2 150 |
| посадкова швидкість, Км / год | 270 | 295 | |||
| Практична дальність (з повним завантаженням), км | 2 920 | 3 080 | 5 330 | 4 000 | 6 470 |
| Практична стеля, м | 20 000 | 18 300 | |||
| довжина розбігу, м | 2 930 | ||||
| довжина пробігу, м | 2 570 | ||||
Цікаво порівняти долю Ту-144 і англо-французького "Конкорда" - машин близьких за призначенням, конструктивним виконанням і часу створення. Перш за все слід зазначити, що "Конкорд" проектувався в основному для надзвукових польотів над безлюдними просторами Атлантичного океану. За умовами звукового удару, це вибір менших висот крейсерського надзвукового польоту і, як наслідок, менша площа крила, менша злітна маса, менша потрібна крейсерська тяга силової установки і питомі витрати палива.
Ту-144 мав в основному літати над сушею, тому були потрібні великі висоти польоту і відповідні параметри літака, необхідна потяг силової установки. Сюди слід додати менш досконалі двигуни. За своїм питомим параметрам двигуни Ту-144 наблизилися до "Олімпу" тільки в крайніх випадках, плюс гірші питомі параметри вітчизняного обладнання і літакових агрегатів у порівнянні із західними. Всі ці негативні вихідні моменти в значній мірі вдалося компенсувати високою досконалістю аеродинаміки Ту-144 - за значенням отриманого аеродинамічного якості при польотах на крейсерському надзвуковому режимі Ту-144 перевершував "Конкорд". Це давалося ускладненням конструкції літака і зниженням рівня технологічності у виробництві.
В СРСР багатих ділових людей не було, тому не було і природного ринку послуг, який повинен був задовольняти Ту-144. Літак свідомо повинен був стати в значній мірі дотаційним і збитковим в експлуатації, через що програму створення Ту-144 потрібно віднести до поняття престижу країни. Реальних економічних передумов для використання СПС на ринку авіаційних послуг СРСР 60-70 років ХХ століття не існувало. В результаті, - з одного боку героїчні зусилля ОКБ А. Н. Туполєва та інших підприємств і організацій МАП з розвитку Ту-144, а з іншого боку - первісний емоційний підйом і підтримка з боку керівництва країни, поступово перейшла в байдужість і в значній мірі гальмування з боку керівництва Аерофлоту, яким малоприбуткових головний біль з освоєнням складного комплексу Ту-144 була, за великим рахунком, просто не потрібна. Тому на початку 80-х років, коли в СРСР почали чітко проступати риси майбутнього економічного і політичної кризи, однією з перших постраждала програма Ту-144.
Протягом всієї історії людини тягне до подолання всіх можливих бар'єрів. Одним з них довгий час була швидкість звуку. На даний момент існує чимало надзвукових літаків, одні з яких активно використовуються різними державами, а інші з тих чи інших причин більше не піднімаються в небо.
В ході розробок, які велися протягом багатьох десятиліть, були спроектовані не тільки надзвукові винищувачі військового призначення, а й цивільні лайнери, деякі час перевозили пасажирів.
Розробки літаків, здатних перевищити її, почалися ще в середині минулого століття. Це відбувалося в період другої світової війни, коли німецькі вчені старанно працювали, намагаючись розробити надзвуковий літак, здатний переламати хід війни.
Однак війна закінчилася, і багато німецькі вчені, які працювали над цими розробками, були захоплені американцями. Багато в чому завдяки ним, в США був розроблений літак з ракетними двигунами - Bell X-1, на якому в 1947 році Чак Йегер першим в світі перевищив швидкість звуку.
Рік по тому до аналогічного результату прийшов радянський союз, розробивши ЛА-176, який спочатку зрівнявся зі швидкістю звуку на висоті в 9000 метрів, а через місяць, отримавши вдосконалені двигуни, перевищив її на висоті в 7000 метрів.
На жаль, проект був закритий через трагічну загибель О.В. Соколовського, одного з пілотів цього літака. Далі просування в конструюванні надзвукових літаків сповільнилося через деяких фізичних перешкод: сжіжаемость повітря на занадто високій швидкості, зміна аеродинаміки і обтічності. Серйозною перешкодою став перегрів літаків, що долають звуковий бар'єр. Таке явище називається «флатер».
Протягом декількох подальших років конструктори працювали над обтічністю, аеродинамікою, матеріалами корпусу і іншими удосконаленнями.
Військова авіація в 1950-ті
На початку цього десятиліття конкуруючими у всіх сферах США і СРСР були розроблені F-100 Super Sabre і МіГ-19. Спочатку американський F-100 обганяв радянський Мить, досягнувши в 1953 році швидкості в 1215 кілометрів на годину, проте рік потому радянський МіГ зміг його випередити, розігнавшись до 1450 кілометрів на годину.
Незважаючи на відсутність відкритих військових зіткнень США і СРСР, в локальних конфліктах В'єтнамської і Корейської війни було встановлено, що радянський МіГ багато в чому перевершує свого американського конкурента.
МіГ-19 був легше, швидше піднімався в повітря, перевершував конкурента в динамічних характеристиках, а також радіус його бойового застосування на 200 кілометрів перевищував показник F-100.
Такі обставини призвели до підвищеного інтересу до радянських розробок з боку американців, і після закінчення корейської війни офіцер Але Гім Соком викрав Міг-19 з радянської авіабази, надавши його США, за що отримав винагороду у вигляді 100000 доларів.
Громадянська надзвукова авіація
Отримані в роки воєн технічні напрацювання дали поштовх для бурхливого розвитку авіації в 60-х роках. Основні проблеми, викликані подоланням звукового бар'єру, були вирішені, і конструктори змогли приступити до проектування перших надзвукових літаків цивільного призначення.
Політ першого надзвукового авіалайнера, призначеного для перевезення пасажирів, був здійснений в 1961 році. Цим літаком був Douglas DC-8, пілотований без пасажирів, з розміщеним на борту баластом, що імітує їх вага для випробування в умовах, максимально наближених до реальних. У момент спуску з висоти 15877 була розвинена швидкість в 1262 км / год.
Також швидкість звуку була незаплановано подолана боїнгом 747, коли літак, що прямує з Тайпея в Лос-Анжелес, в результаті несправності і некомпетентності екіпажу увійшов в неконтрольоване піке. Пікіруючи з висоти в 125000 метрів до 2900 метрів, літак перевищив швидкість звуку, отримавши при цьому пошкодження хвостовій частині і доставивши серйозні трави двом пасажирам. Випадок стався в 1985 році.
Всього побудували два літаки, здатних по-справжньому перевищувати швидкість звуку в регулярних польотах. Ними були радянський Ту-144 і англо-французький Aérospatiale-BAC Concorde. Крім цих літаків, жоден інший пасажирський літальний апарат не міг підтримувати крейсерську надзвукову швидкість.
Ту-144 і Конкорд
Першим в історії надзвуковим пасажирським літаком по праву вважається Ту-144, тому що він був побудований раніше Конкорда. Ці лайнери відрізняли не тільки чудові технічні характеристики, але і витончений зовнішній вигляд - багато хто вважає їх найгарнішими літаками за всю історію авіації.
На жаль, Ту-144 став не тільки першим надзвуковим пасажирським літаком, який піднявся в небо, але і першим розбився лайнером такого типу. У 1973 році під час аварії в Ле-Бурже загинуло 14 осіб, що послужило першим поштовхом до припинення польотів на цій машині.
Друге крах Ту-144 сталася в Московській області в 1978 році - на літаку почалося загоряння, через що посадка для двох членів екіпажу обернулася смертю.
В ході перевірки встановили, причиною загоряння стала недоробка паливної системи нового двигуна, на той момент, що тестується, в іншому ж літак виявив прекрасні характеристики, так як зміг здійснити посадку при загорянні. Незважаючи на це, комерційні рейки на ньому були припинені.
Конкорд служив європейської авіації набагато довше - польоти на ньому тривали з 1976 по 2003 рік. Однак в 2000 році цей лайнер також зазнав аварії. Злітаючи в Шарль Де Голль, літак загорівся і впав на землю, що призвело до загибелі 113 осіб.
Конкорд за всю історію перельотів так і не почав окупатися, а після катастрофи потік пасажирів зменшився настільки, що проект став ще більш збитковим, і через три роки рейси на цьому надзвуковому літаку припинилися.
Технічні характеристики Ту-144
Багатьом цікаво, яка була швидкість надзвукового літака? Розглянемо технічні характеристики літака, який довгий час був гордістю вітчизняної авіації:
- Екіпаж - 4 особи;
- Місткість - 150 чоловік;
- Співвідношення довжини і висоти - 67 / 12,5 метра;
- Максимальна вага - 180 тонн;
- Тяга з форсажем - 17500 кг / с;
- Крейсерська швидкість -2200 км / год;
- Максимальна висота польоту - 18000 метрів;
- Дальність польоту - 6500 кілометрів.
6-го лютого 1950-го під час чергового випробування радянський реактивний винищувач МіГ-17 в горизонтальному польоті перевищив швидкість звуку, розігнавшись майже до 1070-і км / ч. Це перетворило його в перший надзвуковий літак серійного виробництва. Розробники Мікоян і Гуревич явно пишалися своїм дітищем.
Для бойових польотів МіГ-17 вважався околозвучним, так як його крейсерська швидкість не перевищувала 861 км / ч. Але це не завадило винищувачу стати одним з найпоширеніших у світі. В різний час він перебував на озброєнні Німеччини, Китаю, Кореї, Польщі, Пакистану і десятків інших країн. Цей монстр взяв участь навіть в бойових діях під В'єтнамської війні.
МіГ-17 - далеко не єдиний представник жанру надзвукових літаків. Ми розповімо ще про десяток повітряних лайнерів, які теж випередили звукову хвилю і стали відомими в усьому світі.
Bell X-1
ВВС США спеціально оснастили Bell X-1 ракетним двигуном, так як хотіли з його допомогою вивчити проблеми надзвукового польоту. 14-го жовтня в 1947 апарат розігнався до тисячу п'ятсот сорок один км / год (число Маха 1.26), подолав заданий бар'єр і перетворився в зірку піднебесся. Сьогодні модель-рекордсменка покоїться в Смітсонівському музеї в Штатах.
Джерело: NASA
North American X-15
North American X-15 теж оснащений ракетними двигунами. Але, на відміну від свого американського колеги Bell X-1, цей літак досяг швидкості 6167 км / год (число Маха 5,58), перетворившись в першого і на 40 років єдиного в історії людства (з 1959-го) пілотованим гіперзвуковим літальним апаратом , який здійснював суборбітальні пілотовані космічні польоти. З його допомогою вивчали навіть реакцію атмосфери на вхід в неї крилатих тел. Всього вироблено три одиниці ракетопланов типу Х-15.
Джерело: NASA
Lockheed SR-71 Blackbird
Гріх не застосовувати надзвукові літаки у військових цілях. Тому ВВС США спроектували Lockheed SR-71 Blackbird - стратегічний розвідник з максимальною швидкістю 3700 км / год (число Маха 3,5). Головні переваги - швидкий розгін і висока маневреність, що дозволила йому ухилятися від ракет. Також SR-71 був першим літаком, який оснастили технологіями зниження радіолокаційної помітності.
Побудовано всього 32 одиниці, 12 з яких розбилися. У 1998-му знятий з озброєння.
Джерело: af.mil
МіГ-25
Чи не можемо не згадати вітчизняний МіГ-25 - надзвуковий висотний винищувач-перехоплювач 3-го покоління з максимальною швидкістю 3000 км / год (число Маха 2,83). Літак був настільки крутим, що на нього зазіхнули навіть японці. Тому 6-го вересня 1976-го радянському льотчику Віктору Беленко довелося викрасти МіГ-25. Після цього протягом багатьох років у багатьох частинах Союзу літаки почали заправляти не до кінця. Мета - щоб вони не долітали до найближчого іноземного аеропорту.
Джерело: Олексій Бельтюков
МіГ-31
Радянські вчені не припиняли працювати на повітряне благо вітчизни. Тому в 1968-му почалася проектування МіГ-31. А 16-го вересня 1975-го він вперше побував в небі. Цей двомісний надзвуковий всепогодний винищувач-перехоплювач дальнього радіусу дії розігнався до швидкості 2500 км / год (число Маха 2,35) і став першим радянським бойовим літаком четвертого покоління.
МіГ-31 призначений для перехоплення і знищення повітряних цілей на гранично малих, малих, середніх і великих висотах, вдень і вночі, в простих і складних метеоумовах, при активних і пасивних радіолокаційних перешкодах, а також помилкових теплових цілях. Чотири МіГ-31 можуть контролювати повітряний простір протяжністю до 900 кілометрів. Це не літак, а гордість Союзу, яка до цих пір перебуває на озброєнні Росії і Казахстану.
Джерело: Віталій Кузьмін
Lockheed / Boeing F-22 Raptor
Найдорожчий надзвуковий літак побудували американці. Вони змоделювали багатоцільовий винищувач п'ятого покоління, який став найдорожчим серед колег по цеху. Lockheed / Boeing F-22 Raptor на сьогоднішній день є єдиним складається на озброєнні винищувачем п'ятого покоління і першим серійним винищувачем з надзвуковою крейсерською швидкістю 1890 км / год (1,78 Маха). Максимальна швидкість 2570 км / год (2,42 Маха). Його в повітрі досі ніхто так і не перевершив.
Джерело: af.mil
Су-100 / Т-4
Су-100 / Т-4 ( «сотка») розроблявся як винищувач авіаносців. Але інженерам ОКБ Сухого вдалося не просто досягти поставленої мети, а змоделювати крутий ударно-розвідувальний бомбардувальник-ракетоносець, який потім хотіли застосувати навіть в якості пасажирського літака і розгонщики для авіаційно-космічної системи Спіраль. Максимальна швидкість Т-4 - 3200 км / год (3 Маха).
Опубліковано вт, 09/29/2015 - 7:20 користувачем russianinterest ...
Оригінал взято у в Швидкість, як мрія. Швидкість, як покликання
Золотими роками надзвукової авіації можна, мабуть, вважати 1960-ті. Саме в той час здавалося що ось, ще трохи - і ескадрильї надзвукових літаків стануть єдиним варіантом повітряного бою, а надзвукові лайнери прокреслять своїми слідами наш небосхил, зв'язавши всі великі міста і світові столиці. Однак, виявилося, що і як у випадку з пілотованим космосом, похід людини до високих швидкостей аж ніяк не усіяний трояндами: пасажирська авіація так і застигла на позначці близько 800 кілометрів на годину, а військові літаки бовтаються в районі звукового бар'єру, зрідка наважуючись ненадовго залітати в область низького сверхзвуков, в районі числа Маха 2 або трохи більше.
З чим це пов'язано? Ні, аж ніяк не з тим, що «нема чого літати швидко» або «це нікому не потрібно». Скоріше, мова тут йде про те, що в якусь мить світ почав йти по шляху найменшого опору і порахував, що науково-технічний прогрес - це самобеглая віз, яка і так вже їде під гору, в силу чого штовхати її додатково - всього лише непотрібна витрата зайвих сил.
Задамося простим питанням - а чим так важкий і витратний надзвуковий політ? Почнемо з того, що при подоланні літаком надзвукового бар'єру характер обтікання корпусу літального апарату різко змінюється: різко зростає аеродинамічний опір, збільшується кінетичний нагрів конструкції планера, а через зсув аеродинамічного фокуса обтічного тіла - відбувається втрата стійкості і керованості літака.
Звичайно, для обивателя і непідготовленого читача всі ці терміни звучать досить блякло і незрозуміло, але, якщо резюмувати все це у вигляді однієї фрази, то вийде: «на сверхзвуке летіти складно». Але, ясна річ, аж ніяк не неможливо. При цьому, крім збільшення потужності двигунів, творцям надзвукових літаків доводиться йти на свідоме зміна зовнішнього вигляду літака - в ньому з'являються характерні «стрімкі» прямі лінії, гострі кути на носі і на провідних крайках, що відразу ж відрізняє надзвуковий літак навіть зовні від «гладких »і« прилизаних »форм дозвукових літаків.
Ніс Ту-144 відхилявся вниз при зльоті та посадці, щоб забезпечити хоча б мінімальний огляд пілотам.
Крім того, при оптимізації літака під надзвуковий політ у нього виникає ще одна неприємна особливість: він стає мало пристосованим для дозвукового польоту і досить незграбним в режимах зльоту і посадки, які йому все одно доводиться здійснювати на досить низьких швидкостях. Ті самі гострі лінії і стрімкі форми, настільки гарні на сверхзвуке, пасують перед низькими швидкостями, на яких надзвуковим літакам неминуче доводиться рухатися на початку і в кінці свого польоту. А гострі носи надзвукових машин ще й не дають пілотам повного огляду ВПП.
Ось, як приклад, носові частини двох нереалізованих в серії радянських надзвукових літаків - М-50 ОКБ Мясищева (на дальньому плані) і Т-4 «об'єкт 100» ОКБ Сухого (поблизу).
Наочно видно зусилля конструкторів: це або спроба досягти компромісу в обводах, як у М-50, або ж зсувний ніс, відхиляється донизу, як у Т-4. Цікаво, що Т-4 цілком міг стати першим серійним надзвуковим літаком, який би повністю летів в горизонтальному надзвуковому польоті без природного огляду через ліхтар кабіни: на сверхзвуке носовий обтічник повністю закривав кабіну льотчиків і вся навігація здійснювалася лише за приладами, крім того на літаку був оптичний перископ. Сьогоднішній же рівень розвитку засобів навігації та телеметрії цілком дозволяє, до речі, відмовитися від складної конструкції зсувного носового обтічника надзвукового літака - його вже цілком можна піднімати і садити лише за приладами, а то і взагалі без участі пілотів.
Однакові умови і завдання породжують схожі конструкції. У англо-французького «Конкорда» ніс теж зміщувався вниз при зльоті та посадці.
Що ж може дати цілком СРСР створити вже в 1974 році інноваційний комплекс протикорабельної боротьби на основі надзвукового Т-4, який був настільки передовим, що одних патентів в його конструкції набралося аж цілих 600 штук?
Вся справа в тому, що у КБ Сухого до середини 1970-х років не було своїх виробничих потужностей для проведення розширених державних випробувань «об'єкта 100». Для цього процесу потрібен був недосвідчений, а серійний завод, на роль якого цілком підходило КАПО (Казанський авіаційний завод). Однак, як тільки стало готуватися постанову про підготовку Казанського авіаційного заводу до збірки настановної партії Т-4, академік Туполєв, розуміючи, що він втрачає серійний завод, на якому випускали «стратегічний дефектоносец» Ту-22, вийшов з ініціативним пропозицією про створення його модифікації ту-22М, для чого, нібито, треба було лише незначно перепрофілювати виробництво. Хоча, в подальшому, Ту-22М був розроблений як абсолютно новий літак, рішення про передачу казанського заводу Сухому свого часу прийнято не було, а Т-4 в результаті опинився в музеї в Моніно.
Настільки велика різниця між Ту-22 і Ту-22М - спадщина боротьби з Т-4.
Питання носового обтічника - це не єдиний компроміс, на який доводиться йти творцям надзвукових літаків. З багатьох причин у них виходить і неідеальний надзвуковий планер, і посередній дозвуковій літак. Таким чином, часто завоювання авіацією нових рубежів по швидкості і висоті пов'язано не тільки з використанням більш досконалої або принципово нової рухової установки і нової компонування літаків, але також зі змінами їх геометрії в польоті. На першому поколінні надзвукових машин такий варіант так і не реалізували, але саме ця ідея крила змінної стріловидності в результаті стала практично каноном в 1970-і роки. Такі зміни стрілоподібності крила, покращуючи характеристики літака при великих швидкостях, не повинні були погіршувати їх якостей на малих швидкостях, і навпаки.
«Боїнг 2707» повинен був стати першим пасажирським надзвуковим літаком зі змінюваної стрілкою крила.
Цікаво, що долю «Боїнга 2707» згубило аж ніяк не його конструктивне недосконалість, а лише маса політичних питань. До 1969 року, коли програма розробки «Боїнга 2707» була на фінішній прямій, 26 авіакомпаній замовили у «Боїнга» 122 літака моделі 2707 вартістю майже в 5 мільярдів доларів. У цей момент програма «Боїнга» вже вийшла з конструкторської та дослідницької фази і було розпочато будівництво двох дослідних зразків моделі 2707. Для завершення їх будівництва та виготовлення тестових літаків компанії було необхідно залучити десь 1-2 млрд. А загальна вартість програми з будівництвом 500 літаків наближалася до 5 млрд. доларів. Були потрібні державні кредити. Принципово, в інший час, у «Боїнга» знайшлися б на це і свої власні кошти, але не такими були 1960-ті.
В кінця 1960-х років виробничі потужності Boeing були сильно завантажені створенням найбільшого дозвукового пасажирського літака в світі - «Боїнга-747», на якому ми літаємо і до сих пір. В силу цього модель 2707 буквально на кілька років «Не втолпілась» вперед від «повітряного скотовоза» і опинилася позаду його куцого фюзеляжу. Вітоге все наявне фінансування і все обладнання були задіяні на виробництво 747-го, а 2707 фінансувався «Боїнгом» за залишковим принципом.
Два підходу до пасажирської авіації - «Боїнг-747» і «Боїнг 2707» на одному малюнку.
Але складності зі створенням 2707 були набагато більш серйозними, ніж просто технічними питання або виробнича програма «Боїнга». З 1967 року в США шириться екологічний рух проти надзвукового пасажирського транспорту. Стверджувалося, що їх польоти знищать озоновий шар, а потужний акустичний удар, що виникає при надзвуковому польоті, вважався неприпустимим для заселених територій. Під тиском громадської думки, а потім і конгресу, президент Ніксон створює комісію з 12 членів для вирішення питання щодо фінансування програми SST, яка включала і «Боїнг 2707». Але всупереч його очікуванням, комісія відкидає необхідність створення SST не тільки з екологічних, а й з економічних причин. Для створення першого літака з їх розрахунком було необхідно витратити 3 млрд. Дол, що окупилося б лише при продажу 300 літаків. Фінансове ж стан США було ослаблено тривалою війною у В'єтнамі і витратами на місячну гонку.
Роботи над моделлю 2707 були припинені в 1971 році, після чого ще близько року «Боїнг» намагався продовжити будівництво на власні кошти. Крім того, приватні особи, аж до студентів і школярів, теж намагалися підтримати «літак американської мрії», на що було зібрано понад мільйон доларів. Але і це не врятувало програму. В результаті закриття програми збіглося зі спадом в аерокосмічній промисловості та з нафтовою кризою, в результаті чого «Боїнг» був змушений скоротити в Сіетлі майже 70000 своїх службовців, а модель 2707 отримала назву «літака, який з'їв Сіетл».
Goodnight, sweet prince. Кабіна і частина фюзеляжу «Боїнг 2707» в авіаційному музеї Хиллера.
Що ж рухало творцями надзвукових машин? З військовими замовниками ситуація, в цілому, зрозуміла. Воякам завжди потрібен був літак, який би летів вище і швидше. Надзвукова швидкість польоту дозволила не тільки швидше досягти території противника, але і збільшити стелю польоту такого літака до висоти в 20-25 кілометрів, що було актуально для розвідників і бомбардувальників. При великих швидкостях, як ми пам'ятаємо, росте і підйомна сила крила, в силу чого політ міг проходити в більш розрідженій атмосфері, і, як наслідок, на більшій висоті.
У 1960-і роки, до часу появи зенітно-ракетних комплексів, здатних вражати цілі на великих висотах, основним принципом застосування бомбардувальників був політ до цілі на максимально можливій висоті і швидкості. Звичайно, нинішні комплекси ППО закривають такого роду нішу використання надзвукових літаків (наприклад, комплекс С-400 може збивати цілі прямо в космосі, на висоті в 185 кілометрів і при їх власної швидкості в 4,8 км / с, по суті, будучи комплексом ПРО , а не ППО). Однак, в діях проти наземних, надводних і повітряних цілей - надзвукова швидкість цілком затребувана і раніше присутня в перспективних військових планах як для російських, так і для західних літаків. Просто реалізація досить складного надзвукового польоту важко сумісна з завданням скритності і малозаметности, яку намагалися прищепити бомбардувальників і винищувачів на протязі останніх 30 років, в силу чого вибирати доводиться, як то кажуть, щось одне - або ховатися, або прориватися.
Однак, чи є у Росії зараз надійний засіб проти американських АУГ? Щоб так, що не підбиратися до них на 300 кілометрів для запуску «Онікс» якимось малопомітним, але вразливим судном? У Т-4 була струнка концепція власного стилю знищення авіаносної угруповання, а чи є вона у Росії зараз? Думаю, що немає - як і немає до сих пір гіперзвукових ракет Х-33 і X-45.
Американський бомбардувальник XB-70 «Валькірія». Саме з ними повинен був боротися МіГ-25.
Куди поверне майбутнє військового літакобудування - питання відкрите.
Я ж хочу сказати ще пару слів про громадянські надзвукових літаках.
Їх експлуатація дозволяла не тільки значно скоротити час перельоту на далеких рейсах, але і використовувати незавантажене повітряний простір на великій висоті (близько 18 км), в той час як основна використовується лайнерами повітряний простір (висоти 9-12 км) вже навіть в 1960-ті роки було значно завантаженим. Також надзвукові літаки здійснювали польоти по спрямлённим маршрутами (поза повітряними трасами і коридорів). І це вже не кажучи про елементарне: економії часу звичайних пасажирів, на яку припадало близько половини часу польоту при, наприклад, переліт Європа-США.
При цьому, повторюся ще раз - проект надзвукових літаків, як військових, так і цивільних, аж ніяк не неможливі з практичної точки зору або скільки-небудь нереальні з економічної точки зору.
Ми просто свого часу звернули «не туди» і покотили віз прогресу не в гору, а по самому легкому і приємному шляху - вниз і під укіс. Навіть сьогодні проекти надзвукових пасажирських літаків розробляються під той же самий сегмент, під який зробили й інший інноваційний концепт: конвертоплан «Аугуста-Вестланд» AW609. Цей сегмент - сегмент бізнес-перевезень для заможних клієнтів, коли літак везе НЕ півтисячі пасажирів в скотинячих умовах, а десяток людей в умовах максимальної ефективності і максимального комфорту. Знайомтеся, Aerio AS2. Якщо пощастить - полетить вже в найближчому майбутньому, в 2021 році:
Думаю, там вже все досить серйозно - і партнерство з «Ейрбасом», і заявлені інвестиції в 3 млрд. Доларів цілком дозволяють вважати проект не «підсудний качкою», а серйозною заявкою. Коротше, «солідний господь - для солідних панів». А не для всяких ніщебродов, які дозволили світу в кінці ХХ століття згорнути на легкий і зручний шлях.
Втім, я вже писав про це, повторюватися не буду. Тепер це вже не більше, ніж минуле:
Тепер ми живемо в іншому світі. У світі без надзвукової авіації для всіх. Втім, це не найстрашніша втрата.
«Увімкніть сверхзвук!»
Надзвукові пасажирські літаки - що ми про них знаємо? Принаймні те, що створені вони були відносно давно. Але, з різних причин, експлуатувалися не настільки довго, і не настільки часто, як могли б. Та й на сьогоднішній день, вони існують лише як проектні моделі.
Чому так? У чому особливість і «таємниця» сверхзвуков? Хто створював цю технологію? А також - яким буде майбутнє надзвукових літаків в світі, і звичайно ж - в Росії? Постараємося відповісти на всі ці питання.
«Прощальний політ»
Отже, з тих пір, як три останніх функціонували надзвукових пасажирських літаки здійснили свої останні польоти, після яких були списані, пройшло вже п'ятнадцять років. Це було в далекому 2003. Тоді, 24 жовтня, вони, все разом «попрощалися з небом». В останній раз пролетіли на малій висоті, над столицею Великобританії.
Потім приземлилися в лондонському аеропорту Хітроу. Це були літаки типу «Конкорд», що належать авіаційної компанії British Airways. І таким «прощальним польотом» вони завершили досить недовгу історію пасажирських перевезень, на перевищує звук швидкості ...
Так можна було думати ще кілька років тому. Але зараз вже можливо з упевненістю сказати. Це - фінал тільки першого етапу даної історії. І ймовірно - все її світлі сторінки ще попереду.
Сьогодні - підготовка, завтра - політ
Сьогодні багато компаній та авіаконструктори думають про перспективи надзвуковий пасажирської авіації. Одні будують плани по її відродженню. Інші вже щосили готуються до цього.
Адже якщо вона могла існувати і ефективно функціонувати ще кілька десятиліть тому, то сьогодні - з серйозно шагнувший вперед технологіями, не тільки відродити ону, а й вирішити ряд проблем, який змусив відмовитися провідні авіакомпанії від такої - цілком можливо.
Та й перспективи занадто привабливі. Вже дуже цікавою здається можливість польоту, припустимо, з Лондона в Токіо - за п'ять годин. Перетнути відстань від Сіднея, до Лос-Анджелеса за шість годин? І потрапити з Парижа в Нью-Йорк за три з половиною? З пасажирського авіацією, яка здатна літати ще швидше, ніж розноситься звук - це зовсім неважко.
Але, звичайно, перед тріумфальним «поверненням» такої в повітряний простір, - вченим, інженерам, конструкторам, і багатьом іншим - належить ще чимало попрацювати. Потрібно не просто відновити те, що колись було, запропонувавши нову модель. Ні в якому разі.
Мета - вирішення безлічі проблем, котрі пов'язані з пасажирської надзвуковий авіацією. Створення авіамашин, які будуть не тільки демонструвати можливості, і могутність країн, що побудували їх. Але будуть і реально ефективними. Настільки, щоб зайняти гідну їх нішу в авіації.
Історія «сверхзвуков». Частина 1. Що було на початку ...
З чого ж все починалося? Насправді - з простої пасажирської авіації. А такий вже понад століття «від роду». Оформлення її почалося в 1910-х, в Європі. Коли майстри з найбільш розвинених країн світу створювали перші авіамашини, основним призначенням яких, було перевезення пасажирів на різні відстані. Тобто - політ, з безліччю людей на борту.
Першим серед них вважається французький Bleriot XXIV Limousine. Він належав авіабудівної компанії Bleriot Aeronautique. Однак використовувався, в основному, для забави тих, хто сплатив за розважальні «прогулянки» -полёти, на ньому. Через два роки після його створення, аналог з'являється і в Росії.
То був С-21 «Гранд». Його сконструювали на базі створеного Ігорем Сікорським «Російського витязя» - важкого бомбардувальника. А будівництвом цієї пасажирської авіамашини займалися працівники Балтійського вагонного заводу.
Ну а після того прогрес було вже не зупинити. Авіація розвивалася стрімко. І пасажирська, зокрема. Спершу були перельоти між конкретними містами. Потім літаки змогли долати відстані між державами. Нарешті - авіамашини стали перетинати океани і здійснювати перельоти від одного материка до іншого.
Розвивалися технології і все більша кількість новацій, дозволяли авіації подорожувати дуже швидко. Набагато швидше - ніж поїзда або кораблі. І для неї адже практично не було перешкод. Не потрібно було пересідати з одного транспорту на інший, не тільки, скажімо, подорожуючи на який-небудь особливо далекий «край світу».
Навіть, тоді, коли перетнути необхідно сушу і водні простори відразу. Літаки не зупиняло ніщо. І це природно, адже летять вони над усім - континентами, океанами, країнами ...
Але час витікало швидко, світ змінювався. Звичайно, розвивалася і авіаційна галузь. Літаки за наступні кілька десятиліть, аж до 1950-х, змінилися настільки, якщо порівнювати з тими, котрі літали ще на початку 1920-30-х, що стали вже чимось зовсім іншим, особливим.
І ось, в середині двадцятого століття, розвиток реактивного двигуна пішло досить швидкими, навіть в порівнянні з попередніми двадцятьма-тридцятьма роками, темпами.
Невелике інформаційне відступ. Або - трохи фізики
Передові розробки дозволили літакам «розігнатися» до швидкості, більшої, ніж та, з якою поширюється звук. Звичайно, в першу чергу, це було застосовано у військовій авіації. Адже мова йде, все-таки, про двадцятому столітті. Який, як не прикро це усвідомлювати, був століттям конфліктів, двох світових воєн, «холодної» боротьби СРСР і США ...
І чи не кожна нова технологія, створена провідними державами світу, насамперед розглядалася з точки зору того, як її можна використовувати в обороні або нападі.
Отже, літаки тепер могли літати з небаченою раніше швидкістю. Швидше звуку. А в чому ж її специфіка?
Перш за все - очевидно, що це швидкість, яка перевищує ту, з якою розноситься звук. Але, згадуючи основні закони фізики, можна сказати, що в різних умовах, вона може відрізнятися. Та й «перевищує» - поняття дуже широке.
І тому - є спеціальний стандарт. Надзвуковою швидкістю називають ту, яка перевищує звукову до п'яти разів, з урахуванням того, що в залежності від температури, і інших чинників навколишнього середовища, вона може змінюватися.
Наприклад - якщо ми візьмемо нормальний атмосферний тиск, на рівні моря, то в такому випадку, швидкість звуку буде дорівнювати вражаючою цифрою - 1191 км / год. Тобто, за секунду долається 331 метр.
Але, що особливо важливо при проектуванні надзвукових авіамашин, під час набору висоти - знижується температура. А значить - і швидкість, з якою поширюється звук, і досить значно.
Так скажімо, якщо піднятися на висоту в 20 тисяч метрів, то тут она становитиме вже 295 метрів в секунду. Але є і ще один важливий момент.
На 25 тисячах метрів над рівнем моря, температура починає підвищуватися, оскільки це вже не нижній шар атмосфери. І так відбувається далі. Вірніше - вище. Скажімо, на висоті в 50 000 метрів буде ще спекотніше. Отже, швидкість звуку там - збільшується ще більше.
Цікаво - на скільки? Піднявшись на 30 кілометрів над рівнем моря, потрапляєш в «зону», де звук поширюється зі швидкістю в 318 метрів за секунду. А на 50 000 метрів, відповідно - 330 м / с.
Про число Маха
До речі, цікаво, що для спрощення розуміння особливостей перельоту і роботи в таких умовах, в авіації використовують число Маха. Загальний опис такого, може бути зведене до наступних висновків. Воно уособлює швидкість звуку, яка має місце бути в даних умовах, на конкретній висоті, при даній температурі і щільності повітря.
Наприклад, швидкість польоту, яка дорівнює двом числам Маха, на висоті десять кілометрів над землею, в звичайних умовах, буде дорівнювати 2 157 км / ч. А на рівні моря - 2 383 км / ч.
Історія «сверхзвуков». Частина 2. Подолання бар'єрів
До речі, вперше досяг швидкості польоту, більш ніж в 1 Мах, льотчик з США - Чак Йегер. Це сталося в 1947 році. Тоді він «розігнав» свій літак, що летить на висоті в 12.2 тисячах метрів над землею, до швидкості в 1066 км / год. Так пройшов перший надзвуковий політ на землі.
Уже в 1950-х починаються роботи з проектування та підготовку до серійного виробництва пасажирських літаків, здатних летіти зі швидкістю - швидше звуку. Їх ведуть вчені і авіаконструктори найбільш могутніх країн світу. І у них виходить домогтися успіху.
Той самий «Конкорд», модель - від якої остаточно відмовляться в 2003, був створений в 1969 Це спільна - британсько-французька розробка. Символічно вбрання назва - «Concorde», з французької, перекладається як «згоду».
Це був один з двох існуючих типів надзвукових пасажирських літаків. Ну а створення другого (а вірніше - хронологічно - першого) - заслуга авіаконструкторів СРСР. Радянський аналог «Конкорда» називається Ту-144. Він був спроектований в 1960-і і перший політ зробив 31 грудня 1968. За рік до британсько-французької моделі.
Інших типів надзвукових пасажирських літаків, аж до цього дня, реалізовано не було. І «Конкорд» і Ту-144 літали завдяки турбореактивних двигунів, котрі були спеціально перевлаштувати для того, щоб довгий час працювати в режимі надзвукової швидкості.
Радянський аналог «Конкорда» експлуатували значно менший термін. Уже в 1977 від нього відмовилися. Літак літав в середньому, зі швидкістю в 2 300 кілометрів на годину і за раз міг перевезти до 140 пасажирів. Але при цьому, ціна квитка на такий «надзвуковий» рейс була в два-два з половиною, а то і три рази більше, ніж на звичайний.
Звичайно, у радянських громадян подібні не користувалися великим попитом. Та й обслуговувати Ту-144 було не просто і дорого. Тому, в СРСР від них так швидко відмовилися.
«Конкорди» прослужили довше, хоча квитки на рейси, за якими вони літали, також коштували дорого. І попит теж був не великий. Але все ж, незважаючи на це, їх продовжували експлуатувати, як у Великобританії, так і у Франції.
Якщо виконати перерахунок вартості квитка на «Конкорд», в 1970-х, за сьогоднішнім курсом, то це буде близько двох десятків тисяч доларів. За квиток в один кінець. Можна зрозуміти, чому попит на них був дещо менше, ніж на перельоти, за допомогою літаків, що не досягають надзвукових швидкостей.
«Конкорд» міг за раз прийняти на борт від 92 до 120 пасажирів. Літав зі швидкістю понад 2 тисячі км / год і долав відстань від Парижа до Нью-Йорка за три з половиною години.
Так минуло кілька десятиліть. До 2003.
Однією з причин відмови від експлуатації цієї моделі стала авіакатастрофа, що сталася в 2000 році. Тоді, на борту літака, що розбився «Конкорда» знаходилося 113 чоловік. Всі вони загинули.
Пізніше почався міжнародний криза в області пасажирських авіаційних перевезень. Його причина - теракти, відбулися 11 вересня 2001 року, на території Сполучених штатів.
Та ще, до всього, закінчується термін гарантійного обслуговування «Конкордов» авіакомпанією Airbus. Все це разом зробило подальшу експлуатацію надзвукових пасажирських літаків вкрай невигідною. І в 2003 році були по черзі списані всі «Конкорди», як у Франції, так і в Великобританії.
надії
Після цього ще залишалися надії на швидке «повернення» надзвукових пасажирських літаків. Авіаконструктори міркували про створення особливих двигунів, котрі дозволять економити паливо, не дивлячись на швидкість польоту. Говорили про підвищення якості та оптимізації основних систем авіоніки, на таких авіамашині.
Але, в 2006 і 2008 роках вийшли нові постанови Міжнародної організації цивільної авіації. У них визначалися останні (дійсні вони, до речі, і на даний момент) стандарти допустимого авіаційного шуму при польоті.
А надзвукові літаки, як відомо, не мали права літати над населеними пунктами, саме тому. Адже виробляли сильні шумові хлопки (також з причин фізичних особливостей польоту), коли рухалися на максимальних швидкостях.
Це стало причиною того, що «планування» «відродження» надзвуковий пасажирської авіації трохи загальмувалося. Однак, насправді, після введення цієї вимоги, авіаконструктори стали думати, як вирішити таку проблему. Адже вона теж мала місце бути і раніше, просто «заборона» сконцентрував увагу саме на ній - «проблеми шуму».
А що ж сьогодні?
Але з моменту останнього «заборони» пройшло вже десять років. І планування плавно перейшло в проектування. На сьогоднішній день створенням пасажирських надзвукових літаків, займаються кілька компаній і державних організацій.
Які саме? Російські: Центральний аерогідродинамічний інститут (той самий, який названий на честь Жуковського), компанії «Туполєв» і «Сухий». У російських авіаконструкторів є неоціненно важлива перевага.
Досвід радянських проектувальників і творців Ту-144. Втім, про вітчизняні напрацювання в цій сфері краще поговорити окремо і детальніше, що ми і пропонуємо зробити далі.
Але не тільки росіяни створюють надзвуковий пасажирський літак нового покоління. Це також і європейський концерн - Airbus, і французька компанія Dassault. Серед фірм Сполучених Штатів Америки, що працюють в даному напрямку, - Boeing і звичайно Lockheed Martin. У країні висхідного сонця основна організація, що проектує такий літак - це агентство аерокосмічних досліджень.
І цей список - аж ніяк не повний. При цьому важливо уточнити, що переважна частина професійних авіаконструкторів, що працюють в даній сфері, розділилася на дві групи. Незалежно від країни походження.
Одні вважають, що створити «тихий» надзвуковий пасажирський літак, на сьогоднішньому рівні технологічного розвитку людства, неможливо жодним чином.
А тому - єдиний вихід, - це проектування «просто швидкого» авіалайнера. Він, в свою чергу, буде переходити на надзвукову швидкість в тих місцях, де це дозволено. А пролітаючи, наприклад, над населеними пунктами, повертатися до дозвуковій.
Такі «стрибки», на думку цієї групи вчених і конструкторів, дозволять скоротити час польоту до мінімально можливого, і не порушити вимог щодо шумових ефектів.
Інші ж навпаки - сповнені рішучості. Вони вважають, що боротися з причиною шуму можна вже зараз. І доклали чимало зусиль, щоб довести - надзвуковий авіалайнер, який літає тихо - цілком можливо побудувати в найближчі роки.
І ще трохи ненудної фізики
Отже, при польоті на швидкості більше ніж в 1,2 Маха, планер літального апарату утворює ударні хвилі. Найбільш сильні вони в хвостовій і носової зоні, а також деяких інших частинах літака, як наприклад - на крайках повітрязабірників.
Що таке ударна хвиля? Це зона, де щільність, тиск і температура повітря відчувають різкі скачки. Виникають вони при переміщеннях на високих швидкостях, швидше звуковий.
Людям же, які стоять при цьому на землі, не дивлячись на відстань, здається, що відбувається якийсь вибух. Звичайно, мова йде про тих, хто знаходиться у відносній близькості - під тим місцем, де летить літак. Саме тому і були заборонені польоти надзвукової авіації над містами.
З такими ударними хвилями, як раз, і борються представники «другого табору» вчених і конструкторів, котрі вірять в можливість нівеляції цього шуму.
Якщо вдаватися в подробиці, то причина такого буквально «зіткнення» з повітрям на дуже великій швидкості. На фронті хвилі різко і сильно підвищений тиск. У той же час, відразу, після нього, спостерігається падіння такого, а потім перехід до нормального показника тиску (такому, як було до «зіткнення»).
Однак, вже проведена класифікація типів хвиль і знайдені потенційно оптимальні рішення. Залишилося тільки закінчити роботи в цьому напрямку і внести необхідні корективи в проекти літаків, або ж створювати такі з нуля, з урахуванням даних поправок.
Зокрема, фахівці NASA прийшли до усвідомлення необхідності конструкційних змін, з метою реформації особливостей польоту в цілому.
А саме - зміни специфіки ударних хвиль, наскільки це можливо при нинішньому технологічному рівні. Що досягається шляхом реструктуризації хвилі, за рахунок конкретних змін конструкції. В результаті - стандартна хвиля розглядається як N-тип, а та, яка виникає при польоті, з урахуванням запропонованих фахівцями нововведень, як S-тип.
І при останньої, значно знижується "вибуховий" ефект зміни тиску, і люди, що знаходяться внизу, наприклад, в місті, якщо літак пролітає над ним, навіть тоді, коли чують такий ефект, то тільки як «віддалений бавовна дверима автомашини».
Форма - теж важливо
Крім того, наприклад, японські авіаційні конструктори, не так давно, в середині 2015 року, створили безпілотний планер моделі D-SEND 2. Його форма спроектована особливим чином, дозволяючи істотно зменшити інтенсивність і кількість ударних хвиль, що виникають, коли апарат летить на надзвуковій швидкості.
Ефективність запропонованих таким чином, японськими вченими, інновацій, була доведена при випробуваннях D-SEND 2. Такі провели в Швеції, в липні 2015. Досить цікавим був хід заходу.
Планер, який не був оснащений двигунами, підняли на висоту в 30,5 кілометрів. За допомогою повітряної кулі. Потім його скинули вниз. За час падіння він «розігнався» до швидкості в 1,39 Маха. Довжина самого D-SEND 2 - 7,9 метра.
Після проведених випробувань, японські авіаконструктори змогли з упевненістю заявити - інтенсивність ударних хвиль, при польоті їх дітища на швидкості, що перевищує швидкість поширення звуку, - в два рази менше, ніж у «Конкорда».
Які ж особливості D-SEND 2? Перш за все - його носова частина не осесиметрична. Кіль зміщений до неї, і при цьому, горизонтальне хвостове оперення встановлено як суцільноповоротним. Воно також розташовано під негативним кутом до поздовжньої осі. І при цьому законцовки оперення розташовуються нижче, ніж точка кріплення.
Крило, плавно поєднане з фюзеляжем, виконано з нормальною стреловидностью, але поетапне.
За приблизно такою ж схемою зараз, станом на листопад 2018, проектують пасажирський надзвуковий AS2. Працюють над ним професіонали з Lockheed Martin. Замовником виступає NASA.
Також, проект російського СДС / УПС зараз знаходиться на стадії вдосконалення форми. Планується, що вона буде створюватися з упором на зменшення інтенсивності ударних хвиль.
Сертифікація і ... ще одна сертифікація
Важливо розуміти, що деякі проекти пасажирських надзвукових літаків будуть реалізовуватися вже на початку 2020-х. При цьому, правила, встановлені Міжнародною організацією цивільної авіації, в 2006 і 2008, ще будуть діяти.
А значить, якщо до того часу не станеться серйозного технологічного прориву, в області «тихого сверхзвуков», то ймовірно створення саме літаків, котрі будуть переходити на швидкість, вище одного Маха, тільки в зонах, де це дозволено.
І після цього, коли необхідні технології все ж з'являться, при такому сценарії, доведеться проводити безліч нових випробувань. З метою того, щоб літаки могли отримати дозвіл на польоти над населеними пунктами. Але це лише міркування про майбутнє, сьогодні що-небудь точно сказати на цей рахунок досить важко.
питання ціни
Ще одна проблема, згадана раніше-дорожнеча. Звичайно, на сьогоднішній день, вже створено безліч двигунів, набагато більш економічних, ніж ті, які експлуатували ще двадцять, або тридцять років тому.
В тому числі, зараз проектуються і ті, котрі можуть забезпечити літаку рух на надзвуковий швидкості, але при цьому не «з'їдають» стільки пального, скільки Ту-144, або «Конкорд».
Яким чином? Перш за все - це використання керамічних композиційних матеріалів, що забезпечують зниження температур, а це особливо важливо в гарячих зонах силових установок.
Крім того - введення ще одного, третього, повітряного контуру - крім зовнішнього і внутрішнього. Нівеляція жорсткої зчіпки турбіни з вентилятором, всередині літакового двигуна і т.п.
Але тим не менше, навіть завдяки всім цим нововведенням, не можна сказати, що надзвуковий політ, в сьогоднішніх реаліях - економічний. Тому, для того, щоб він став доступний і привабливий для широких мас населення, вкрай важливі роботи з удосконалення двигунів.
Можливо - актуальним рішенням стане повна переробка конструкції - вважають експерти.
До речі - знизити вартість за рахунок збільшення кількості пасажирів на один рейс, також не вдасться. Оскільки ті авіамашини, що проектують на сьогоднішній день (маються на увазі, звичайно, надзвукові літаки), розраховані на перевезення невеликого числа людей - від восьми, до сорока п'яти.
Новий двигун - варіант вирішення проблеми
З останніх новинок, в даній сфері, слід зазначити інноваційну реактивну, турбовентиляторних силову установку, створену в нинішньому, 2018 році, компанією GE Aviation. У жовтні вона була представлена \u200b\u200bпід назвою Affinity.
Цей двигун планують встановити на згадану модель пасажирського AS2. Яких-небудь істотних технологічних «новинок» в даному типі силових установок не передбачено. Але при цьому, в ньому поєднані особливості реактивних двигунів з великою і малою мірою двухконтурності. Що робить модель дуже цікавою, для установки на надзвуковому літаку.
Крім усього іншого, творці двигуна стверджують, що при випробуваннях він доведе свою ергономічність. Витрата палива силовою установкою буде приблизно дорівнює тому, який можна фіксувати у стандартних двигунів авіалайнерів, які перебувають нині в експлуатації.
Тобто, це заявка на те, що силова установка надзвукового літака буде споживати приблизно стільки ж палива, скільки і у звичайного авіалайнера, яка здатна розігнатися до швидкості вище одного Маха.
Як це вийде - поки пояснити важко. Оскільки особливості конструкції двигуна його творці на даний момент не розкривають.
Якими вони можуть бути - російські надзвукові авіалайнери?
Звичайно, сьогодні існує безліч конкретних проектів надзвукових пасажирських літаків. Однак, далеко не всі близькі до реалізації. Подивимося на найбільш перспективні.
Отже - на особливу увагу заслуговують російські авіабудівники, що успадкували досвід радянських майстрів. Як згадувалося раніше, сьогодні, в стінах ЦАГІ імені Жуковського, за словами його співробітників, вже майже закінчено створення концепції надзвукового пасажирського літака нового покоління.
В офіційному описі моделі, наданому прес-службою інституту, згадується, що це «легка, адміністративна» авіамашина, «з низьким рівнем звукового удару». Проектуванням займаються фахівці, співробітники даної установи.
Також, в повідомленні прес-служби ЦАГІ згадано, що завдяки особливій компонуванні корпусу літака і спеціальному сопла, на якому встановлена \u200b\u200bсистема шумоглушения, дана модель буде демонструвати останні досягнення технологічного розвитку вітчизняного авіабудування.
До речі, важливо згадати, що серед найбільш перспективних проектів ЦАГІ, крім описаного - нова конфігурація пасажирських авіалайнерів, іменована «літаюче крило». Вона реалізує кілька особливо актуальних поліпшень. А конкретно - дає можливість, поліпшити аеродинаміку, знизити споживання палива і т.д. Але для НЕ надзвукових авіамашин.
Крім усього іншого, даний інститут вже неодноразово представляв готові проекти, які привертали увагу авіалюбителів з усього світу. Припустимо, - один з останніх, - модель надзвукового бізнес джета, здатного подолати до 7 000 км без дозаправки, і розвивати швидкість в 1,8 тисячі км / год. Така була представлена \u200b\u200bна виставці «Гідроавіасалон-2018».
«... проектування йде по всьому світу!»
Крім названих російських, також найбільш перспективні такі моделі. Американський AS2 (здатний розвинути швидкість до 1,5 Маха). Іспанська S-512 (межа швидкості - 1,6 Маха). І також, що знаходиться на стадії проектування в США, Boom, від компанії Boom Technologies (ну а він зможе літати з максимальною швидкістю в 2,2 Маха).
Є ще X-59, який створюється на замовлення NASA, фірмою Lockheed Martin. Але він буде являти собою літаючу наукову лабораторію, а не пасажирський літак. Та й запускати оний в серійне виробництво поки ніхто не планував.
Цікаві плани компанії Boom Technologies. Співробітники даної фірми заявляють, що будуть намагатися добитися максимального здешевлення вартості польоту на створюваних підприємством надзвукових літаках. Наприклад, ціну за переліт з Лондона в Нью-Йорк вони можуть приблизно назвати. Це близько 5000 доларів США.
Для порівняння, стільки коштує квиток на рейс з англійської столиці в «Новий» Йорк, на звичайному, або «дозвуковом» літаку, в бізнес-класі. Тобто, ціна польоту на літаку, здатному літати зі швидкістю понад 1.2 Маха, буде приблизно дорівнює вартості дорогого квитка на літак, який не міг би зробити такий же швидкий переліт.
Однак, в Boom Technologies зробили ставку на те, що створити «тихий» надзвуковий пасажирський лайнер в найближчій перспективі не вийти. Тому їх Boom буде літати на максимальній швидкості, кою здатний розвинути, тільки над водними просторами. А перебуваючи над сушею, - переходити на меншу.
При тому, що довжина Boom складе 52 метри, за раз він зможе перевезти до 45 пасажирів. Згідно з планами компанії, яка проектує літак, перший політ цієї новинки повинен відбутися в 2025 році.
Що на сьогоднішній день відомо про ще один перспективний проект - AS2? Він зможе перевезти значно менше людей - тільки від восьми до дванадцяти чоловік за рейс. При цьому довжина лайнера буде дорівнює 51,8 метра.
Над водою він, як планується, отримає можливість літати зі швидкістю в 1,4-1,6 Маха, а над сушею - 1,2. До речі, в останньому випадку, завдяки особливій формі, літак в принципі не буде утворювати ударних хвиль. Вперше ця модель повинна піднятися в повітря вже влітку 2023. У жовтні того ж року - літак виконає свій перший переліт через Атлантику.
Ця подія буде приурочена до пам'ятної дати - двадцятиріччя, з того дня, як «Конкорди» останній раз летіли над Лондоном.
При тому, іспанська S-512 вперше злетить в небо не пізніше, ніж наприкінці 2021 року. А поставки цієї моделі замовникам почнуться з 2023. Максимальна швидкість цього літака - 1,6 Маха. На його борту можна розмістити 22 пасажири. Гранична дальність польоту дорівнює 11,5 тисячам км.
Клієнт - всьому голова!
Як можна помітити, деякі компанії дуже намагаються завершити проектування і розпочати створення авіамашин - якомога швидше. Заради кого вони готові так поспішати? Спробуємо пояснити.
Отже, протягом 2017 року, наприклад, обсяг повітряних перевезень пасажирів, склав чотири мільярди чоловік. Причому 650 мільйонів з них літали на далекі відстані, провівши в дорозі від 3,7 до тринадцяти годин. Далі - 72 мільйони з 650, при тому, летіли першим, або ж бізнес-класом.
Ось на ці 72 000 000 чоловік, в середньому, і розраховують ті компанії, які займаються створенням надзвукових пасажирських авіамашин. Логіка проста - можливо, що багато хто з них будуть не проти заплатити трохи більше за квиток, з умовою того, що політ пройде, приблизно, в два рази швидше.
Але, навіть не дивлячись на всі перспективи, багато експертів обґрунтовано вважають, що активний прогрес надзвукової авіації, створеної для перевезення пасажирів, може початися вже після 2025 року.
На підтвердження такої думки свідчить і факт того, що згадана «летюча» лабораторія X-59 вперше підніметься в повітря тільки в 2021. А навіщо?
Дослідження і перспективи
Основною метою її польотів, які будуть проходити протягом декількох років, виступить збір інформації. Справа в тому, що ця авіамашина повинна пролетіти над різними населеними пунктами на надзвуковий швидкості. Жителі даних поселень вже висловили свою згоду на проведення випробувань.
І після того, як літак-лабораторія буде завершувати черговий «експериментальний переліт», люди, що живуть в тих населених пунктах, над якими вона пролетіла, повинні розповісти про тих «враження», що вони отримали за час, коли авіалайнер знаходився над їх головами. А особливо чітко висловити - як сприймали шум. Чи вплинув він на їх життєдіяльність і т.д.
Зібрані таким чином дані, будуть передані в Федеральне управління цивільної авіації, що в Сполучених Штатах. І після їх детального аналізу фахівцями, можливо, заборона на вчинення польотів надзвукових авіалайнерів над населеними ділянками суши, буде скасований. Але в будь-якому випадку, трапиться це не раніше 2025 року.
А поки ми можемо спостерігати за створенням цих інноваційних літаків, котрі вже незабаром ознаменують своїми польотами народження нової ери надзвуковий пасажирської авіації!
