31 декабря 1968 года совершил первый в мире полет сверхзвуковой пассажирский самолет ту-144 (22 фото)

Ту-244 (самолет): характеристики технического плана

Окончательная модель рассматриваемого лайнера должна была иметь следующие тактико-технические показатели:

  1. Экипаж, пилотирующий лайнер, включает в себя трех пилотов.
  2. Вместимость пассажиров варьировалась от 250 до 300 человек.
  3. Ориентировочная крейсерская скорость – 2175 километров в час, что вдвое превышает звуковой барьер.
  4. Силовые установки – четыре мотора с турбинными вентиляторами.
  5. Дальность перелета – от семи до девяти с половиной тысяч километров.
  6. Показатель грузоподъемности – триста тонн.
  7. Длина / высота – 88 / 15 метров.
  8. Площадь рабочей поверхности – 965 кв. м.
  9. Размах крыла – сорок пять метров.

Если сравнить показатель скорости, то проектируемый пассажирский самолет Ту-244, история создания которого довольно интересна, стал немного медленнее своих прямых конкурентов. Однако за счет этого конструкторы хотели увеличить вместимость и повысить экономическую выгоду от эксплуатации машины.

Фактор топлива

Йохан Стилант, главный инженер Европейского космического агентства и координатор Lapcat-II, и его коллеги испытывал два прототипа. Один — самолет в 5 махов, Lapcat-A2, оснащенный ПВРД на охлажденном воздухе; второй — многообещающий проект ESA, в 8 махов, тоже оснащенный ПВРД (прямоточным воздушно-реактивным двигателем).

ПВРД — это двигатель, пропускающий воздух, без крупных движущихся частей. Во время прямого движения, двигатель сжимает входящий воздух, проходящий с высокой скоростью, и отправляет в камеру сгорания. Похожим образом работают новейшие современные ракеты. ПВРД может обеспечить очень высокую скорость движения самолета. Но чем его кормить? Выбор топлива крайне важен, особенно в свете того, что будущий сверхзвуковой флот будет изо всех сил снижать процент выбросов вредных отходов в атмосферу. С этой целью был выбран водород, а не топливо на основе углеводородов.

Более того, жидкое водородное топливо не особо горюче в середине полета. Хотя водород может воспламениться, риски взрыва или пожара ниже, если сравнивать с современным керосиновым авиатопливом. NASA использовало такое же топливо для питания космических шаттлов.

Команда Lapcat-II не одинока в этой области. Они делятся идеями и концептами с исследователями по всему Тихому океану. В Азии Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) также работает над сверхзвуковым лайнером под названием Hytex, предназначенным для пересечения Тихого океана в течение двух часов на скорости 5 махов.

Как Lapcat-II, так и JAXA являются частью проекта передачи знаний о сверхзвуковой сфере между Европой и Японией — проект называется Hikari.

Агентства вроде NASA также исследуют возможности сверхзвукового движения

Турбореактивный двигатель Hytex был успешно испытан в экспериментальном полете, в котором была смоделирована скорость до 1,8 махов. Hytex использует жидкий водород как в качестве топлива, так и охлаждающей жидкости для воздушных путешествий на сверхзвуковых скоростях.

Число Маха в авиации

Теорию с подтверждающим экспериментальным процессом образования ударных волн был продемонстрировал еще задолго до первого полета сверхзвукового самолета австрийский физик Эрнст Мах (1838 — 1916). Величину, выражающую отношение скорости летательного аппарата к скорости звуковой волны называют сегодня в честь ученого — Махом.

Как мы уже оговорились в водной части, на скорость звука в воздушной среде влияют такие метеорологические условия как давление, влажность и температура воздуха. Температура в зависимости от высоты полета самолета меняется от +50 на поверхностях Земли до -50 в слоях стратосферы. Поэтому на разных высотах для достижения сверхзвуковых скоростей обязательно учитываются местные метеоусловия.

Для сравнения над нулевой отметкой уровня моря скорость звука составляет 1240 км/ч, тогда как на высоте более 13 тыс. км. эта скорость снижается до 1060 км/ч.

Если принять соотношение скорости летательного аппарата к скорости звукова за М, то при значении М>1, это будет всегда сверхсвуковая скорость.

Самолеты с дозвуковой скоростью имеют значение М = 0.8. Вилка значений Маха от 0,8 до 1,2 задают околозвуковую скорость. А вот гиперзвуковые летательные аппараты имеют число Маха более 5. Из известных военных российских сверхзвуковых самолетов можно выделить СУ-27 — истребитель перехватчик, Ту-22М — бомбардировщик ракетоносец. Из американских известен SR-71 — самолет разведчик. Первым сверхзвуковым самолетом в рамках серийного производства стал американский истребитель F-100 в 1953 году.

Модель космического челнока во время испытаний в сверхзвуковой аэродинамической трубе. Специальная методика теневой фотографии позволила запечатлеть, где возникают ударные волны.

Теоретические проблемы

Основная статья: Звуковой барьер

Полёт на сверхзвуковой скорости, в отличие от дозвукового, протекает в условиях иной аэродинамики, поскольку при достижении воздушным судном скорости звука качественно меняется аэродинамика обтекания, из-за чего резко возрастает аэродинамическое сопротивление, также растёт кинетический нагрев конструкции от трения набегающего на большой скорости воздушного потока, смещается аэродинамический фокус, что ведёт к утрате устойчивости и управляемости самолёта. Кроме того, проявилось такое неизвестное до создания первых сверхзвуковых самолётов явление, как «волновое сопротивление».

Поэтому достижение скорости звука и эффективный стабильный полёт на около- и сверхзвуковых скоростях были невозможны за счёт простого увеличения мощности двигателей — потребовались новые конструктивные решения. Как следствие, изменился внешний облик самолёта: появились характерные прямые линии, острые углы, в отличие от «гладких» форм дозвуковых самолётов.

Следует отметить, что проблему создания эффективного сверхзвукового самолёта нельзя считать разрешённой до сих пор. Создателям приходится идти на компромисс между требованием увеличения скорости и сохранением приемлемых взлётно-посадочных характеристик. Таким образом, завоевание авиацией новых рубежей по скорости и высотности связано не только с использованием более совершенной или принципиально новой двигательной установки и новой конструктивной компоновки самолётов, но также с изменениями их геометрии в полёте. Такие изменения, улучшая характеристики самолёта на больших скоростях, не должны ухудшать их качества на малых скоростях, и наоборот. В последнее время создатели отказываются от уменьшения площади крыла и относительной толщины их профилей, а также увеличения угла стреловидности крыла у самолётов с изменяемой геометрией, возвращаясь к крыльям малой стреловидности и большой относительной толщины, если уже достигнуты удовлетворительные величины максимальной скорости и практического потолка. В таком случае считается важным, чтобы сверхзвуковой самолёт имел хорошие лётные данные на малых скоростях и малое сопротивление при больших скоростях, особенно на малых высотах.

«Гасить звуковую волну»

ЦАГИ продемонстрировал макет своего СГС на Международном авиакосмическом салоне МАКС-2019 в Жуковском. В натуральную величину длина «Стрижа» составит 38 м. Самолёт должен развивать скорость в 1,8 Маха (примерно 1,9—2,2 тыс. км/ч) и обладать дальностью полёта 6—8 тыс. км. Машина сможет вместить двух лётчиков и шестерых пассажиров.

В интервью RT на полях авиакосмического салона ведущий инженер ЦАГИ комплекса «Прочность» Данил Фомин заявил, что проект СГС будет реализован в виде бизнес-джета. Прежде всего, такой самолёт подойдёт для рейсов через Атлантику или на другой континент. Он сможет летать в два раза быстрее современных дозвуковых машин.

«Стриж» получит оригинальную аэродинамическую схему с удлинённым носовым отсеком, V-образной формой крыла и раскинутыми килями. 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.

  • РИА Новости

«Необычная форма позволяет гасить звуковую волну за счёт эффекта интерференции, когда одна волна накладывается на другую. Правда, подобная компоновка ухудшает путевую устойчивость. Но современные системы управления становятся более чувствительными, и этот недостаток серьёзной роли играть не будет», — пояснил Фомин.

Как сообщил инженер, ЦАГИ проработал конструкцию носовой части «Стрижа». Она представляет собой многосвязный силовой каркас, состоящий из пересекающихся друг с другом элементов. Нос бизнес-джета решено сделать полым, что позволит облегчить самолёт.

«Мы уже провели серию прочностных экспериментов: брали отсек (носовой части. — RT) и перебивали один из элементов. В результате потоки усилий уходили через соседние клетки. По сравнению с алюминиевым аналогом наша конструкция в полтора раза жёстче и легче на 5—7%», — подчеркнул Фомин.

История

После появления в 1940-х годах реактивных самолётов-истребителей перед авиаконструкторами встала задача дальнейшего увеличения их скорости. Более высокая скорость расширяла боевые возможности как истребителей, так и бомбардировщиков.

Исследования настоящих проектов сверхзвуковых самолётов начаты в середине Второй мировой войны. Лётные пилотируемые испытания начаты Чаком Йегером, американским лётчиком-испытателем, 14 октября года на экспериментальном самолёте Bell X-1 с ракетным двигателем XLR-11 достигшего сверхзвуковой скорости в управляемом полёте.

Развитие

В 1950—1960-е годы произошло бурное развитие сверхзвуковой авиации. Решены основные проблемы устойчивости и управляемости самолётов, их аэродинамической эффективности на сверхзвуковых скоростях. Рост скорости полёта сопровождался увеличением потолка свыше 20 км. В эти годы начато серийное производство сверхзвуковых самолётов самого разного назначения:

Первым из серийных истребителей, который достигал скорость звука, был советский реактивный истребитель МиГ-17, разработанный ОКБ Микояна и Гуревича в конце 1940-х годов. В конце 1952 года под обозначением МиГ-17Ф самолёт пошёл в серийное производство. Однако для боевых полётов он считался околозвуковым.

  • Первый серийный сверхзвуковой истребитель — North American F-100 Super Sabre (первый полёт в мае 1953 года, поступил в серийное производство в том же году, на вооружении с осени 1954 года). Скорость M=1,3.
  • Первый серийный сверхзвуковой бомбардировщик —Convair B-58 Hustler (первый полёт в ноябре 1956 года, поступил в серийное производство в том же году, на вооружении с 1960 года). Скорость M=2.
  • Первый серийный разведчик, рассчитанный на длительный полёт на скорости M=3 — Lockheed A-12 (первый полёт в 1962 году, на вооружении с 1963 года).
  • Первые серийные пассажирские самолёты Ту-144 (полетевший первым в конце 1968 года) и Aérospatiale-BAC Concorde, первым начавший рейсы с пассажирами в 1976 году.

Уже используются боевые самолёты со сниженной заметностью «Стелс».

Несмотря на то что большинство боевых самолетов способны развивать сверхзвуковую скорость, многие из них не рассчитаны на крейсерский сверхзвуковой полёт и лишь некоторые могут достичь этой скорости в горизонтальном полете без включения форсажного режима работы двигателей.

Заявления

На данный момент испытания гиперзвукового самолета России «Ю-71» еще не закончены. Однако некоторые эксперты утверждают, что к 2025 году Россия, возможно, получит данный сверхзвуковой глайдер, и его можно будет оснастить ядерным вооружением. Подобный самолет будет поставлен на вооружение, и в теории он будет способным в течение всего одного часа нанести точечный ядерный удар в любой точке планеты.

Представитель России при НАТО Дмитрий Рогозин заявил, что некогда самая развитая и передовая промышленность СССР отстала от гонки вооружений в течение последних десятилетий. Однако совсем недавно армия начала возрождаться. Устаревшая советская техника заменяется новыми образцами уже российских разработок. К тому же, застрявшее в 90-х годах в виде проектов на бумагах оружие пятого поколение обретает видимые очертания. По словам политика, новые образцы российского вооружения могут удивить мир непредсказуемостью. Вполне вероятно, что Рогозин имеет в виду новый гиперзвуковой летательный аппарат «Ю-71», который может нести ядерный боезаряд.

Считается, что разработка данного самолета началась в 2010 году, однако в США о нем узнали лишь в 2015. Если информация о его технических характеристик является правдивой, то Пентагону предстоит решать сложную задачу, так как используемые в Европе и на своей территории ПРО не смогут оказать противодействие подобному самолету. К тому же, США и многие другие страны окажутся просто беззащитными перед подобным оружием.

Предназначение

Основной задачей разрабатываемого проекта стало создание реактивного сверхзвукового самолета, способного безопасно, быстро и на длительные дистанции перевозить пассажиров. При этом аппарат должен был значительно превосходить по всем параметрам обычные реактивные летательные корабли. Особую ставку конструкторы делали на скорость.

В остальных аспектах сверхзвуковые самолеты уступали своим собратьям. Во-первых, перевозки экономически не окупались. Во-вторых, безопасность полетов была ниже. Кстати, серийный выпуск и использование в гражданской авиации предшественника Ту-244 было прекращено именно по второй причине. Ту-144 за первый год эксплуатации потерпел несколько аварий, приведших к гибели экипажа. В новом проекте предполагалось устранить имеющие недочеты.

Краткая история развития реактивных самолетов

Началом истории реактивных самолетов мира принято считать 1910 год, когда конструктор и инженер Румынии по имени Анри Конада создал летательный аппарат в основе с поршневым двигателем. Отличием от стандартных моделей было использование лопастного компрессора, который и приводил машину в движение. Особо активно конструктор начал утверждать в послевоенное время, что его аппарат был оснащен именно реактивным двигателем, хотя первоначально он заявлял категорически противоположное.

Изучая конструкцию перового реактивного самолета А. Конада, можно сделать несколько выводов. Первый – конструктивные особенности машины показывают, что расположенный впереди двигатель и его выхлопные газы убили бы пилота. Вторым вариантом развития мог быть только пожар на самолете. Именно об этом и говорил конструктор, при первом запуске огнем была уничтожена хвостовая часть.

Что касается самолетов реактивного типа, которые были изготовлены в 1940-е года, они имели совершенно другую конструкцию, когда двигатель и место пилота были удалены, и, как следствие, это повысило безопасность. В местах, где пламя двигателей соприкасалось с фюзеляжем, была установлена специальная жаростойкая сталь, что не приносило корпусу увечий и разрушений.

Водородный голод

Эффективная доставка водорода — один из главных факторов, влияющих на высокие эксплуатационные расходы. Если водород можно будет получить из природного газа, а не из электролиза воды, стоимость авиабилетов на гиперзвуковой поездку может упасть примерно до половины цены билета бизнес-класса.

Исходя из текущих прогнозов, цена билета будет примерно в три раза дороже, чем в среднем для текущих дозвуковых билетов бизнес-класса. Оценки показывают стоимость в 5000 евро за место в полете из Брюсселя в Сидней в один конец.

Большим вопросом остается создание водорода.

Даже если авиалайнеры на водородном топливе не выделяли бы накапливающиеся парниковые газы вроде диоксида углерода, оксидов серы или сажи, как современные дозвуковые самолеты, есть и другая проблема. Водяной пар, произведенный сгоранием водорода, остается в стратосфере в течение долгого времени и может стать существенным вкладом в глобальное потепление.

Советский «Ту-144» был единственным самолетом, перевозившим пассажиров быстрее скорости звука»

И этот эффект может стать хуже, чем тот, что оказывает современный флот самолетов дальнего следования — водный пар будет оставаться в воздухе все дольше. «Мы до сих пор не выяснили, как водяной пар распадается со временем, — говорит Стилант. — Предыдущие исследования показали, что время жизни водяного пара уменьшается в геометрической прогрессии, от 30 лет на высоте 25 километров до менее года на высоте 32-34 километров».

Lapcat-II также планирует пускать свой вариант авиалайнера на 8 махов на высоте 33 километров, минимизируя тем самым влияние на окружающую среду. Альтернативным топливом может стать сжиженный природный газ, какой-нибудь переохлажденный жидкий метан; хранить газ в жидком состоянии куда проще, чем в газообразном.

Вопрос тепла

Справиться с теплом будет довольно трудно. Все, что движется на 5 махах и выше, должно столкнуться с температурой поверхности до 1000 градусов по Цельсию. Алюминий и титан будут плавиться как масло на такой скорости. Поэтому должны использоваться керамические панели.

В ходе испытаний, тепла, которое накапливается на 8 маха, будет на 30% меньше, чем на 5 махах. Этот «тепловой парадокс» стал приятным сюрпризом для команды Стиланта, которая представила свои результаты на конференции в Глазго в июле. «Тепловая защита для 8 махов будет меньше, чем для 5 махов. И если у нас будет самолет полегче, у нас будет низкий расход топлива и меньшие по размеру баки, что сделает самолет еще меньше», — говорит Стилант.

К 2030 году сверхзвуковая авиационная промышленность будет задействовать свыше 500 000 человек и будет обходиться в 3,5 миллиарда евро в год, согласно исследованию Airbus и Японской корпорации по развитию самолетов.

«По оценкам, стоимость билета из Токио в Лос-Анджелес будет такой же, как сейчас стоимость билетов первого класса», — говорит представитель компании. 10% пассажиров текущего рынка будут готовы платить за экономию времени.

Испытания самолета Airbus и Aerion начнутся в 2019 году. Европейский самолет A2 на 5 махов должен быть построен за 20 лет. Аппарат на 8 махов от Европейского космического агентства может стать коммерчески устойчивым предприятием к середине 21 века.

«Конкорды» и «Туполевы», проложившие путь для сверхзвуковых воздушных путешествий в 70-х годах ныне пылятся в музеях. Но их дело не будет забыто, и очень скоро высоко над нашими головами снова залетают и загремят сверхзвуковые самолеты.

Новая надежда

Вновь о разработке сверхзвуковых пассажирских самолетов заговорили в 1990-х годах. КБ Туполева последовательно представило проекты Ту-244 («апгрейд» Ту-144Д), Ту-344 (сверхзвуковой бизнес-джет на базе бомбардировщика-ракетоносца Ту-22М3), Ту-444 (усовершенствованный проект бизнес-джета). Тогда же свой проект SSBJ продемонстрировало КБ Сухого.

Все эти проекты, впрочем, роднят два фактора. Ни один из них не пошел в сколько-нибудь детальную разработку, и все они были предложены российской промышленностью, переживавшей в 1990-е острый кризис в отсутствие спроса на имевшиеся серийные машины.

Самолет_6

Макет сверхзвукового пассажирского самолета Ту-244

Фото: commons.wikimedia.org

Итог был вполне предсказуем: ни один из этих проектов не состоялся. На Западе в это время о сверхзвуковых лайнерах уже особо не задумывались: сложившаяся в 1990-е дуополия Boeing и Airbus, выкативших полную линейку самолетов для средних и дальних рейсов, устраивала всех, не требуя вложений в принципиально новый проект.

Кроме того, в 2000-х годах исчез последний важный фактор, делавший «Конкорды» действительно нужными: развитие технологий видеоконференций и вообще связи резко сократило число важных деловых встреч, требовавших обязательного физического наличия собеседников. Действительно срочные вопросы теперь можно было обсудить дистанционно без потери качества коммуникации, для всего остального хватало скорости обычных лайнеров и бизнес-джетов.

Самолет_7

Модель сверхзвукового пассажирского самолета Ту-344

Фото: testpilot.ru

Российский авиапром в это время решал куда более насущную задачу собственного выживания и решил ее в первую очередь через военные поставки — как для собственных ВВС (возобновивших закупки во второй половине 2000-х годов), так и на экспорт. Производство коммерческих авиалайнеров на сегодня ограничено единственным, по сути, серийным самолетом «Сухой Суперджет», хотя есть надежда, что проходящий испытания МС-21 найдет спрос, и даже в больших, чем «Суперджет», масштабах.

Какую задачу в этих условиях может решить постройка в России нового сверхзвукового авиалайнера?

Самолет_9

Самолет МС-21 совершает взлет в аэропорту Иркутск

Фото: РИА Новости

Определенно, такой самолет может быть создан, тем более если речь идет о разработке на основе бомбардировщика Ту-160, серийное производство которого сейчас возобновляется.

Вместе с тем с разработкой самолета проблемы только начнутся. Факторы, сделавшие в свое время невыгодными «Конкорд», никуда не делись. Кроме того, ключевой проблемой российского гражданского самолетостроения является не столько разработка машины самой по себе, сколько качество ее продаж и последующего обслуживания. Именно прогресс в этих технологиях, вроде бы сервисных и второстепенных по сравнению с «благородным металлом» инженерно-конструкторских разработок, сегодня делает столь прочным положение Airbus и Boeing. Создать по-настоящему развитую сеть продаж, лизинга, обслуживания и ремонта — задача ничуть не менее сложная, чем разработка летательного аппарата как таковая, а в условиях острого дефицита соответствующего опыта у отечественного авиационного руководства — возможно, что и более.

Самолет_8

Опытный образец самолета Ту-160М2 во время выкатки на Казанском авиационном заводе им. С.П. Горбунова, 16 ноября 2017 года

Фото: РИА Новости/Искандер Асабаев

В этих условиях очевидно, что гипотетический сверхзвуковой лайнер на базе Ту-160 не предназначен для завоевания мирового рынка пассажирских перевозок. Его потолок — это экстремально дорогой бизнес-джет. Но практический смысл в этом проекте всё же есть. Если такой самолет будет создан, а государство убедит капитанов отечественного бизнеса, что он им нужен, то его серийное производство может сделать строительство бомбардировщиков для вооруженных сил, с учетом роста серийности агрегатов и систем, чуть менее разорительным для бюджета.

Наконец из гражданских лайнеров получаются отличные военные спецборта. А вот сверхзвуковой разведчик и самолет радиоэлектронной борьбы уже может быть нужен и российским военным — помимо чистого бомбардировщика. 

Ориентированность на рынок бизнес-перевозок

Учитывая тот факт, что эксплуатация пассажирских сверхзвуковых самолётов пока что вряд ли станет эффективной для гражданской коммерческой сферы, вполне вероятно, что российским авиастроителям следует обратить внимание на создание сверхзвуковых самолётов бизнес класса. Обусловлено это в первую очередь тем фактом, что  частный бизнес активно развивается, при этом, бизнесмены наверняка бы предпочли быстро и безопасно добираться из одной точки земного шара в другую

Учитывая данный факт, спрос на частные сверхзвуковые самолёты может оказаться довольно большим, к тому же, само производство подобных летательных аппаратов может быстро себя окупить, что обусловлено и относительно недорогой разработкой, и довольно большими темпами производства.

Кроме того, важно учитывать то, что специалисты из «Spike Aerospace» выбрали именно этот путь развития, что также подчёркивает его перспективность. Учитывая выше приведенные аргументы, логично утверждать, что перспективы для появления в России сверхзвуковых гражданских самолётов определённо имеются, однако, мнение специалистов сводится к тому, что первые шаги в этом направлении вероятней всего будут сделаны не ранее 2020-2025 годов

Учитывая выше приведенные аргументы, логично утверждать, что перспективы для появления в России сверхзвуковых гражданских самолётов определённо имеются, однако, мнение специалистов сводится к тому, что первые шаги в этом направлении вероятней всего будут сделаны не ранее 2020-2025 годов.

Интересные факты

Кардинальной особенностью двести сорок четвертого проекта от своего прототипа под индексом «144» является отсутствие отклоняемого вниз носа. Остекление кабины выполнено в минимальном оснащении. Такое решение ориентировано на то, что во время полета будет обеспечиваться необходимая обзорность, а взлет и посадку, независимо от метеоусловий, контролирует блок оптики электронного обзора.

Стоит отметить, что современные требования экологического плана к гражданским авиалайнерам существенно препятствуют созданию сверхзвуковой машины рассматриваемого класса, поскольку её эксплуатация априори становится экономически ущербной. Были предприняты разработки по созданию сверхзвукового самолета бизнес-класса, способного преодолевать сверхзвуковой барьер. Однако проект Ту-444 также был приостановлен. Его преимущества над конкурентами – это относительная дешевизна по сравнению с лайнером Ту-244, а также решение технических вопросов, связанных с экологическими требованиями, предъявляемыми к современным самолетам. Для справки: рассматриваемый сверхзвуковой лайнер широкой публике был представлен во Франции (1993 г., авиасалон в Ле Бурже).

Развитие

Бурное развитие сверхзвуковой авиации началось в 60-70 гг. XX века. Тогда разрешились проблемы аэродинамической эффективности, управляемости и устойчивости самолетов. Большая скорость полета позволила также увеличить практический потолок на более 20 000 м, который являлся комфортной высотой для бомбардировщиков и разведчиков.

До появления зенитно-ракетных установок и комплексов, которые могли поражать цели на больших высотах, главным принципом проведения бомбардировочных операций было удерживание самолетов-бомбардировщиков на максимальной высоте и скорости. Тогда были построены и запущены в серийное производство сверхзвуковые самолеты различного назначения – разведчики-бомбардировщики, перехватчики, истребители, перехватчики-бомбардировщики. Convair F-102 Delta Dagger стал первым сверхзвуковым самолетом-разведчиком, Convair B-58 Hustler – первым сверхзвуковым дальним бомбардировщиком.

В настоящее время проводится проектирование, разработка и выпуск новых самолетов, часть которых производится по особой технологии, снижающей их радиолокационную и визуальную заметность, – «Стелс».

Пассажирские сверхзвуковые самолеты

В истории авиации были созданы только 2 пассажирских сверхзвуковых самолета, которые осуществляли регулярные рейсы. Первый полет советского самолета Ту-144 состоялся 31.12.1968 г., время его эксплуатации – 1975-1978 гг. Англо-французский самолет «Конкорд» сделал первый полет 2.03.1969 г. и эксплуатировался на трансатлантическом направлении в 1976-2003 гг.

Использование таких самолетов позволило не только уменьшить время перелета на дальние расстояния, но и использовать незанятые воздушные линии на больших высотах (около 18 км) в то время, когда высоты 9-12 км, которые использовали лайнеры, были сильно загруженными. Также сверхзвуковые самолеты выполняли рейсы вне воздушных трасс (по спрямленным маршрутам).

Несмотря на провал нескольких проектов околозвуковых и сверхзвуковых самолетов (SSBJ, Ту-444, Ту-344, Ту-244, Lockheed L-2000, Boeing Sonic Cruiser, Boeing 2707) и снятие двух реализованных проектов с эксплуатации, продолжается разработка современных проектов гиперзвуковых авиалайнеров (например SpaceLiner, ZEHST) и десантных (военно-транспортных) самолетов быстрого реагирования. В производство запущен сверхзвуковой бизнес-джет Aerion AS2.

Теоретические вопросы

По сравнению с дозвуковым полет на сверхзвуковой скорости выполняется по другому закону, потому что при достижении самолетом скорости звука происходят изменения в схеме обтекания, как следствие, увеличивается кинетический нагрев аппарата, возрастает аэродинамическое сопротивление, наблюдается смена аэродинамического фокуса. Все это в сумме сказывается на ухудшении управляемости и устойчивости самолета. Также появилось неизвестное доселе явление волнового сопротивления.

Поэтому эффективный полет при достижении скорости звука требует не просто увеличения мощности двигателей, но и внедрения новых конструктивных решений.

Поэтому такие самолеты получили изменение в своем внешнем облике – появились острые углы и характерные прямые линии по сравнению с «гладкой» формой дозвуковых самолетов.

На сегодняшний день задача создания действительно эффективного сверхзвукового самолета не решена. Создатели обязаны находить компромисс между сохранением нормальных взлетно-посадочных характеристик и требованием увеличения скорости.

Поэтому завоевание современной авиацией новых рубежей по высоте и скорости связано не только с внедрением новых двигательных установок и компоновочных схем, но и с изменениями геометрии полетов. Эти изменения должны улучшать качества самолета при полете на больших скоростях, не ухудшая при этом их характеристики на малых скоростях, и наоборот. Конструкторы в последнее время отказываются от уменьшения площади крыльев и толщины их профилей, увеличения угла стреловидности, возвращаясь к крыльям большой относительной толщины и малой стреловидности, если удалось достигнуть требований практического потолка и скорости.

Важно, чтобы сверхзвуковой самолет обладал хорошими летными данными на малых скоростях и был устойчив к лобовому сопротивлению при больших скоростях, особенно на приземных высотах. 

С чего все начиналось?

Стремительными шагами авиация начала развиваться после Второй мировой войны. Разрабатывались различные проекты летательных аппаратов с реактивными двигателями, которые должны были прийти на смену обычным силовым агрегатам. Важным моментом в создании сверхзвуковых лайнеров было не достижение скорости звука, а преодоление этого барьера, поскольку аэродинамические законы на подобных скоростях меняются.

Массово подобные технологии начали использоваться с пятидесятых годов прошлого века. Среди серийных модификаций можно отметить отечественные «МиГи», американские истребители North American, Delta Dagger, французские «Конкорды» и многие другие. В пассажирской авиации внедрение сверхзвуковых скоростей происходило намного медленнее. Ту-244 – самолет, который мог составить не просто конкуренцию в этой отрасли, а стать в ней мировым лидером.

Ссылка на основную публикацию