свръхзвуков полет. Свръхзвуков самолет - история на развитие

Летете около Земята за няколко часа. Това не е мит, това е реалност, ако сте пътник в свръхбърз самолет.

Боинг Х-43

Хиперзвуковият самолет X-43A е най-бързият самолет в света. Дронът по време на тестовете показа фантастични резултати, летеше със скорост от 11 230 километра в час. Това е около 9,6 пъти по-бързо от скоростта на звука.

X-43A е проектиран и построен от НАСА, Orbital Sciences Corporation и MicroCraft Inc. Отне около десет години изследвания в областта на свръхзвуковите прямоточни двигатели, които са способни да ускоряват самолетите до свръхзвукови скорости, за да се роди рекордьорът. Проектът струва четвърт милиард долара.

Най-бързият самолет на планетата не е голям. Размахът на крилете му е само един и половина метра, а дължината е само 3,6 метра. Най-бързият самолет беше оборудван с експериментален свръхзвуков двигател със свръхзвуково горене със свръхзвуково горене (SCRamjet). А основната му характеристика е, че няма триещи се части. Е, горивото, върху което лети рекордьорът, е смес от кислород и водород. Създателите не са започнали да разпределят място за специални резервоари за кислород, той се взема директно от атмосферата. Това позволи да се намали теглото на самолета. В резултат на това, в резултат на използването на кислород с водород, двигателят отделя обикновена водна пара.

Най-бързият самолет в света Boeing X-43 лети със скорост от 11 230 км/ч

Струва си да се отбележи, че най-бързият самолет в света е разработен специално за тестване на най-новите технологии, а именно хиперзвукова алтернатива на съвременните турбореактивни двигатели. Учените смятат, че хиперзвуковите самолети ще могат да летят до всяка точка на Земята само за 3-4 часа.

Orbital Sciences Corporation X-34

X-34 е и най-бързият самолет. Освен това той може да развие дори по-голяма скорост от предишната, а именно 12144 километра в час. Въпреки това в списъка на най-бързите той все още е на второ място. Това е така, защото в експерименти той успя да развие скорост под 11 230 километра в час. Самолетът получава ускорение с помощта на ракета с твърдо гориво Pegasus, която е прикрепена към самолета.

За първи път този най-бърз самолет в света беше тестван през пролетта на 2001 г. И отне 7 години и 250 милиона долара, за да се създаде и тества двигателят Hyper-X. Тестовете на X-34 завършиха успешно едва през пролетта на 2004 г. Тогава, по време на изстрелването над Тихия океан близо до остров Свети Никола, колата ускори до 11 хиляди километра в час. Този самолет е повече от рекордьор. Дължината на самолета е 17,78 метра, размахът на крилата е 8,85 метра, височината вече е 3,5 метра. Самолетът, въпреки че лети бързо, има впечатляваща маса от 1270 килограма. Максималната височина, която може да достигне, е 75 километра.

Северноамерикански X-15

Х-15 вече е експериментален американски ракетен самолет, оборудван е с ракетни двигатели. X-15 е първият и в продължение на четиридесет години единственият пилотиран хиперзвуков самолет в историята, който е извършвал суборбитални космически полети с пилоти. Основната задача на този самолет е да изучава условията на полет при хиперзвукови скорости, както и да изучава условията за навлизане в атмосферата на крилати превозни средства. Предназначена е за оценка на нови дизайнерски решения, покрития, както и психофизичните аспекти на контрола в условията на горната атмосфера. Концепцията на проекта е одобрена през 1954 г. И по време на полет е регистриран неофициален рекорд за височина, който се поддържа от 1963 до 2004 г. Този самолет е способен да лети със скорост от 7274 километра в час.

Въпреки впечатляващата скорост обаче, самолетът тежи доста прилично - повече от 15 хиляди килограма. Но това е като се вземе предвид масата на горивото. При кацане самолетът тежи наполовина по-малко. Височината, до която може да се изкачи Х-15, е почти 110 километра. Е, обхватът на полета е 543,4 километра.

SR-71 ("Черен кос")

SR-71 е стратегически свръхзвуков разузнавателен самолет на ВВС на САЩ. И това е най-бързият самолет, а също и най-високолетящият сериен самолет. Така е останало през последните 25 години. Той има доста компактни размери: дължина 32,76 метра, височина 5,64 метра и размах на крилете 16,95 метра. С такива данни масата на самолета е впечатляваща, по време на излитане е повече от 77 хиляди килограма, но празен самолет тежи около 27 хиляди килограма. Е, максималната скорост, с която SR-71 може да лети, е 3715 километра в час.

МиГ-25 ("Прилеп")

Но това е най-бързият реактивен военен самолет на планетата. Именно върху него бяха поставени точно 29 световни рекорда. Разработени и построени са две версии на този самолет: прехващач и разузнавателен самолет. Дължината на самолета е 23,82 метра, височината е почти 6 метра, размахът на крилата е 13,95 за разузнавателния самолет и 14,015 за прехващача. Максималното тегло при излитане на самолета е 41 200 килограма, а при кацане е 18 800 килограма. МиГ-25 лети със скорост от 3395 километра в час.

Изтребител-прехващач МИГ-25 - най-бързият самолет в Русия

МиГ-31

Това е двуместен свръхзвуков изтребител-прехващач, който е предназначен за полети при всякакви метеорологични условия и е самолет с голям обсег. МиГ-31 е първият съветски боен самолет от 4-то поколение. Необходимо е прихващане и унищожаване на цели във въздуха на големи, средни, ниски и изключително ниски височини, през нощта и деня, при различни метеорологични условия, с активни и пасивни радиолокационни смущения на противника, дори фалшиви термични цели. Четири самолета МиГ-31 могат да контролират въздушното пространство от 800-900 километра. Един самолет е с дължина 21,62 метра, височина 6,5 метра и размах на крилете 13,45 метра. Автомобил лети със скорост 3000 километра в час.

McDonnell-Douglas F-15 („Орел“)

И това е всесезонен американски тактически изтребител от 4-то поколение. Той е в състояние да спечели превъзходство във въздуха. Орелът е приет през 1976 г. Общо има 22 модификации на самолета. F-15 са били използвани в Персийския залив, Югославия и Близкия изток. Изтребителят развива максимална скорост от 2650 километра в час.

General Dynamics F-111 ("Aardvark" или "Pig")

F-111 е двуместен тактически бомбардировач. През 1996 г. е изтеглен от ВВС на САЩ. Скоростта му на движение е 2645 километра в час.
Абонирайте се за нашия канал в Yandex.Zen Публикувано на вт, 29.09.2015 - 07:20 от russianinterest...

Оригинал, взет от Speed ​​like a dream. Скоростта е призвание

Може би 60-те години на миналия век могат да се считат за златните години на свръхзвуковата авиация. По това време изглеждаше, че само още малко, ескадрилите от свръхзвукови самолети ще станат единствената възможност за въздушен бой, а свръхзвуковите лайнери ще проследят небето ни със своите следи, свързвайки всички големи градове и световни столици. Оказа се обаче, че, както в случая с пилотирано пространство, подходът на човек към високи скорости в никакъв случай не е осеян с рози: пътническата авиация е замръзнала с около 800 километра в час, а военните самолети се мотаят около звуковата бариера, понякога осмелявайки се да лети в космоса за кратко време.областта на нисък свръхзвуков, в района на Маха 2 или малко повече.

С какво е свързано? Не, изобщо с факта, че „няма нужда да летиш бързо“ или „никой не се нуждае от това“. По-скоро говорим за това, че в един момент светът започна да върви по пътя на най-малкото съпротивление и смяташе, че научно-техническият прогрес е самодвижеща се количка, която вече върви надолу, поради което допълнителното й бутане е просто загуба на допълнителна енергия.

Нека си зададем един прост въпрос – защо свръхзвуковият полет е толкова труден и скъп? Нека започнем с факта, че когато самолетът преодолее свръхзвуковата бариера, естеството на потока около тялото на самолета се променя драстично: аеродинамичното съпротивление се увеличава рязко, кинетичното нагряване на конструкцията на корпуса се увеличава и поради изместването на аеродинамичния фокус на опростеното тяло, има загуба на стабилност и управляемост на самолета.

Разбира се, за лаика и неподготвения читател всички тези термини звучат доста избледнели и неразбираеми, но ако обобщим всичко това под формата на една фраза, ще се окаже: „трудно е да летиш в свръхзвук“. Но, разбира се, в никакъв случай не е невъзможно. В същото време, в допълнение към увеличаването на мощността на двигателя, създателите на свръхзвукови самолети трябва да се стремят към съзнателна промяна във външния вид на самолета - в него се появяват характерни „бързи“ прави линии, остри ъгли на носа и на предни ръбове, които веднага отличават свръхзвуковия самолет дори външно от „гладките“ и „елегантните“ форми на дозвуковите самолети.

Носът на Ту-144 се отклони надолу по време на излитане и кацане, за да осигури поне минимална видимост на пилотите.

Освен това, когато един самолет е оптимизиран за свръхзвуков полет, той има още една неприятна особеност: той става лошо адаптиран за дозвуков полет и доста тромав в режимите на излитане и кацане, които все още трябва да изпълнява при доста ниски скорости. Тези много остри линии и бързи форми, които са толкова добри в свръхзвука, отстъпват на ниските скорости, с които свръхзвуковите самолети неизбежно трябва да се движат в началото и в края на своя полет. А острите носове на свръхзвуковите машини също не дават на пилотите пълен изглед на пистата.

Ето, като пример, носовете на два съветски свръхзвукови самолета, които не се продават в серията - конструкторското бюро М-50 Мясищев (на заден план) и Т-4 „обект 100“ на конструкторското бюро Сухой (отблизо).

Усилията на конструкторите са ясно видими: това е или опит за постигане на компромис в контурите, като М-50, или плъзгащ се нос, отклоняващ се надолу, като Т-4. Интересното е, че Т-4 можеше да се превърне в първия сериен свръхзвуков самолет, който щеше да лети напълно в хоризонтален свръхзвуков полет без естествена видимост през купола на пилотската кабина: при свръхзвукова скорост носовият обтекател напълно покриваше кабината и цялата навигация се извършваше само от инструменти, освен това самолетът имаше оптичен перископ. Сегашното ниво на развитие на навигационните и телеметричните инструменти позволява, между другото, да се изостави сложната конструкция на плъзгащия носов обтекател на свръхзвуков самолет - той вече може да се повдига и каца само с инструменти или дори без участието на пилоти.

Едни и същи условия и задачи пораждат подобни конструкции. Англо-френският нос "Конкорд" също се премести надолу по време на излитане и кацане.

Какво попречи на СССР да създаде през 1974 г. иновативна система за противокорабна война, базирана на свръхзвуковия Т-4, който беше толкова напреднал, че имаше цели 600 патента в дизайна му?

Работата е там, че конструкторското бюро на Сухой до средата на 70-те години на миналия век не е разполагало със собствени производствени мощности за провеждане на разширени държавни тестове на "обект 100". За този процес беше необходим не експериментален, а сериен завод, за ролята на който KAPO (Казански авиационен завод) беше доста подходящ. Но веднага щом решението за подготовката на Казанския авиационен завод за сглобяване на пилотната партида Т-4 започна да се подготвя, академик Туполев, осъзнавайки, че губи серийния завод, който произвежда „стратегическия носител на дефекти " Ту-22 излезе с инициативно предложение за създаване на неговата модификация Ту-22М, за която се твърди, че е било необходимо само леко препрофилиране на производството. Въпреки че в бъдеще Ту-22М е разработен като напълно нов самолет, решението за прехвърляне на завода в Казан в Сухой не е взето по това време и Т-4 се озовава в музея в Монино.

Такава голяма разлика между Ту-22 и Ту-22М е наследство от борбата срещу Т-4.

Проблемът с носовия конус не е единственият компромис, който трябва да направят създателите на свръхзвукови самолети. По много причини те се оказват както с несъвършен свръхзвуков планер, така и с посредствен дозвуков самолет. По този начин постигането на нови граници от авиацията по отношение на скорост и височина често се свързва не само с използването на по-модерна или принципно нова задвижваща система и ново разположение на самолетите, но и с промени в тяхната геометрия по време на полет. При първото поколение свръхзвукови машини тази опция никога не е била приложена, но именно тази идея за крило с променлива стреловидност в крайна сметка стана почти канон през 70-те години на миналия век. Такива промени в размаха на крилото, като подобряват характеристиките на самолета при високи скорости, не трябваше да влошават качествата им при ниски скорости и обратно.

Boeing 2707 трябваше да бъде първият пътнически свръхзвуков самолет с крило с променлива стреловидност.

Интересно е, че съдбата на Boeing-2707 не беше съсипана от конструктивното му несъвършенство, а само от куп политически въпроси. До 1969 г., когато програмата за разработка на Boeing 2707 беше в последния си етап, 26 авиокомпании поръчаха 122 самолета Boeing 2707 на цена от близо 5 милиарда долара. Към този момент програмата на Boeing вече беше напуснала фазата на проектиране и проучване и беше започнало изграждането на два прототипа на модела 2707. За да завърши тяхното строителство и производство на тестови самолети, компанията трябваше да привлече някъде между 1-2 милиарда. И общата стойност на програмата със строителството на 500 самолета се приближи до 5 милиарда долара. Необходими бяха държавни заеми. По принцип в друго време Boeing щеше да намери собствени средства за това, но 60-те години на миналия век не бяха такива.

В края на 60-те години на миналия век производствените мощности на Boeing бяха силно натоварени със създаването на най-големия дозвуков пътнически самолет в света - Boeing 747, с който летим и до днес. Поради това моделът 2707 буквално в продължение на няколко години „не се „тъпче“ напред от „въздушния камион за добитък“ и се озова зад извития си фюзелаж. В резултат на това цялото парично финансиране и цялото оборудване бяха включени в производството на 747, а 2707 беше финансиран от Boeing на остатъчна основа.

Два подхода към пътническата авиация - "Боинг-747" и "Боинг-2707" в една фигура.

Но трудностите при изграждането на 2707 бяха много по-сериозни от просто технически проблеми или производствената програма на Boeing. От 1967 г. в Съединените щати се засилва екологичното движение срещу свръхзвуковия пътнически транспорт. Твърдеше се, че техните полети ще унищожат озоновия слой, а мощният акустичен шок, който се получава по време на свръхзвуков полет, се смяташе за неприемлив за населени места. Под натиска на общественото мнение, а след това и на Конгреса, президентът Никсън създава комисия от 12 членове, за да вземе решение относно финансирането на програмата SST, която включваше Boeing 2707. Но противно на очакванията му, комисията отхвърля необходимостта от създаване на SST не само по екологични, но и по икономически причини. За създаването на първия самолет, според техните изчисления, е необходимо да се похарчат 3 милиарда долара, които ще се изплатят само с продажбата на 300 самолета. Финансовото състояние на Съединените щати беше отслабено от дългата война във Виетнам и цената на лунната надпревара.

Работата по модела 2707 е прекратена през 1971 г., след което Boeing се опитва да продължи строителството за своя сметка за около година. Освен това отделни лица, включително студенти и ученици, също се опитаха да подкрепят "Самолетът на американската мечта", който събра повече от милион долара. Но това не спаси програмата. Краят на програмата съвпадна с рецесия в аерокосмическата индустрия и петролна криза, която принуди Boeing да уволни близо 70 000 свои служители в Сиатъл, а моделът 2707 беше наречен „самолетът, който изяде Сиатъл“.

Лека нощ, мили принце. Пилотската кабина и част от фюзелажа на Boeing 2707 в Музея на авиацията в Хилер.

Какво мотивира създателите на свръхзвукови машини? С военните клиенти ситуацията като цяло е ясна. Воините винаги са имали нужда от самолет, който да лети по-високо и по-бързо. Свръхзвуковата скорост на полет направи възможно не само по-бързо достигане на вражеска територия, но и увеличаване на тавана на полета на такъв самолет до височина от 20-25 километра, което беше важно за разузнаването и бомбардировачите. При високи скорости, както си спомняме, нараства и подемната сила на крилото, поради което полетът може да се осъществи в по-разредена атмосфера и в резултат на това на по-голяма височина.

През 60-те години на миналия век, преди появата на зенитно-ракетни системи, способни да поразяват цели на голяма надморска височина, основният принцип на използване на бомбардировачи е да се лети до целта на възможно най-висока височина и скорост. Разбира се, сегашните системи за противовъздушна отбрана затварят този вид ниша за използване на свръхзвукови самолети (например комплексът С-400 може да сваля цели директно в космоса, на височина 185 километра и със собствена скорост от 4,8 км / s, всъщност е система за противоракетна отбрана, а не противовъздушна отбрана). Въпреки това, при операции срещу наземни, надземни и въздушни цели свръхзвуковата скорост е доста търсена и все още присъства в обещаващите военни планове както за руски, така и за западни самолети. Просто изпълнението на доста сложен свръхзвуков полет едва ли е съвместимо със задачата за стелт и стелт, която се опитват да внушат на бомбардировачи и изтребители през последните 30 години, поради което трябва да изберете, както се казва , едно нещо - или се скрие, или пробие.

Сега обаче Русия има надеждно средство срещу американските AUG? За да не ги приближите на 300 километра, за да пуснете Ониксите с някакъв незабележим, но уязвим кораб? Т-4 имаше последователна концепция за собствен стил за унищожаване на група самолетоносачи, но има ли я сега Русия? Мисля, че не - както все още няма хиперзвукови ракети Х-33 и Х-45.

Американски бомбардировач XB-70 "Валкирия". Именно с тях трябваше да се бие МиГ-25.

Накъде ще се обърне бъдещето на военното самолетостроене е отворен въпрос.

Искам да кажа още няколко думи за гражданските свръхзвукови самолети.

Тяхната експлоатация позволи не само значително да се намали времето за полет при полети на дълги разстояния, но и да се използва ненатоварено въздушно пространство на големи височини (около 18 km), докато основното въздушно пространство, използвано от самолетите (височини 9-12 km), беше още през 60-те години на ХХ в. тежко натоварен. Освен това свръхзвукови самолети летяха по изправени маршрути (извън дихателните пътища и коридорите). И това да не говорим за елементарното: спестяване на време на обикновените пътници, което представляваше около половината от полетното време, например за полет Европа-САЩ.

В същото време още веднъж повтарям – проектът за свръхзвукови самолети, както военни, така и граждански, в никакъв случай не е невъзможен от практическа гледна точка или някак нереалистичен от икономическа гледна точка.

Просто по едно време завихме „по грешния път“ и търкаляхме количката на напредъка не нагоре, а по най-лесния и приятен път – надолу и надолу. Дори и днес се разработват проекти за свръхзвукови пътнически самолети за същия сегмент, за който е направена друга иновативна концепция: наклонно-наклонен самолет Augusta-Westland AW609. Този сегмент е сегмент на бизнес превоза за богати клиенти, когато самолетът превозва не пет хиляди пътници в зверски условия, а десетина души в условия на максимална ефективност и максимален комфорт. Запознайте се с Aerio AS2. Ако имате късмет, той ще лети в близко бъдеще, през 2021 г.:

Мисля, че там вече всичко е доста сериозно - както партньорството с Airbus, така и обявените инвестиции от 3 милиарда долара позволяват да се разглежда проектът не като „фалшив“, а като сериозно приложение. Накратко, „уважаван Господ е за почтените господа“. И не за всички измамници, които позволиха на света в края на ХХ век да се обърне по лесен и удобен път.

За това обаче вече писах, няма да се повтарям. Сега не е нищо повече от миналото:

Сега живеем в различен свят. В свят без свръхзвукова авиация за всички. Това обаче не е най-лошата загуба.

Скоростта на звуковата вълна не е постоянна стойност, дори ако разглежданата среда за разпространение на звука е въздух. Скоростта на звука при фиксирана температура на въздуха и атмосферно налягане се променя с височината над морското равнище.

С увеличаване на височината скоростта на звука намалява. Условната референтна точка на стойността е нулевото морско ниво. И така, скоростта, с която звуковата вълна се разпространява по водната повърхност е 340,29 m/s, при условие, че температурата на околната среда е 15 0 С и атмосферното налягане е 760 mm. Hg Така че самолетите, летящи със скорост, по-висока от скоростта на звука, се наричат ​​свръхзвукови.

Първо постижение на свръхзвукова скорост

Самолетите се наричат ​​свръхзвукови самолети въз основа на тяхната физическа способност да пътуват със скорости, по-високи от звуковите вълни. В нашите обичайни километри в час тази цифра е приблизително равна на 1200 км / ч.

Дори самолетите от Втората световна война с бутални двигатели с вътрешно горене и витла, които създават въздушен поток по време на гмуркане, вече са достигнали скоростта от 1000 км/ч. Вярно е, че според разказите на пилотите в тези моменти самолетът започва да се тресе ужасно поради силни вибрации. Усещането беше, че крилата могат просто да се отделят от фюзелажа на самолета.

Впоследствие, при създаването на свръхзвуков самолет, инженерите-конструктори взеха предвид ефекта на въздушните течения върху дизайна на самолета при достигане на скоростта на звука.

Преодоляване на свръхзвуковата бариера със самолет

Когато самолетът се движи сред въздушни маси, той буквално прорязва въздуха във всички посоки, създавайки шумов ефект и вълни на въздушно налягане, разминаващи се във всички посоки. Когато самолетът достигне скоростта на звука, има момент, в който звуковата вълна не е в състояние да изпревари самолета. Поради това пред предната част на самолета се появява ударна вълна под формата на плътна въздушна бариера.

Въздушният слой, възникнал пред самолета в момента, в който самолетът достигне скоростта на звука, създава рязко увеличаване на съпротивлението, което служи като източник на промени в характеристиките на стабилност на самолета.

Когато самолет лети, звуковите вълни се разпространяват от него във всички посоки със скоростта на звука. Когато самолетът достигне скорост M=1, тоест скоростта на звука, звуковите вълни се натрупват пред него и образуват слой от уплътнен въздух. При скорости над скоростта на звука тези вълни образуват ударна вълна, която достига до земята. Ударната вълна се възприема като звуков удар, акустично възприеман от човешкото ухо на земната повърхност като тъпа експлозия.

Този ефект може да се наблюдава постоянно по време на учения на свръхзвукови самолети от цивилното население в района на полетите.

Друго интересно физическо явление при полета на свръхзвуков самолет е визуалното изпреварване на самолета на собствения им звук. Звукът се наблюдава с известно закъснение зад опашката на самолета.

Число на Мах в авиацията

Теория с потвърждаващ експериментален процес на образуване на ударни вълни е демонстрирана много преди първия полет на свръхзвуков самолет от австрийския физик Ернст Мах (1838 - 1916). Стойността, изразяваща съотношението на скоростта на самолет към скоростта на звукова вълна, се нарича днес в чест на учения - Мах.

Както вече споменахме във водната част, скоростта на звука във въздуха се влияе от метеорологични условия като въздушно налягане, влажност и температура. Температурата, в зависимост от височината на полета на самолета, варира от +50 на земните повърхности до -50 в стратосферата. Следователно местните метеорологични условия трябва да се вземат предвид на различни височини, за да се постигнат свръхзвукови скорости.

За сравнение, над нулата на морското равнище скоростта на звука е 1240 км / ч, докато на височина над 13 хиляди км. тази скорост е намалена до 1060 км/ч.

Ако вземем съотношението на скоростта на самолета към скоростта на звука като M, тогава със стойност M> 1, тя винаги ще бъде свръхзвукова скорост.

Дозвуковите самолети имат M = 0,8. Вилка със стойности на Мах от 0,8 до 1,2 задава трансзвукова скорост. Но хиперзвуковите самолети имат число на Мах повече от 5. От добре познатите руски военни свръхзвукови самолети могат да се разграничат СУ-27 - изтребител-прехващач, Ту-22М - бомбардировач-ракетоносец. От американския известен SR-71 - разузнавателен самолет. Първият свръхзвуков самолет в масово производство е американският изтребител F-100 през 1953 г.

Модел на космическата совалка по време на тестване в свръхзвуков аеродинамичен тунел. Специална техника на фотография на сянка направи възможно заснемането на мястото, където възникват ударните вълни.

Първият свръхзвуков самолет

За 30 години от 1940 до 1970 г. скоростта на самолетите се увеличава няколко пъти. Първият трансзвуков полет е извършен на 14 октомври 1947 г. с американски самолет Bell XS-1 в Калифорния над въздушна база.

Реактивният самолет Bell XS-1 беше пилотиран от капитан на ВВС на САЩ Чък Йиге. Той успя да ускори устройството до скорост от 1066 км / ч. По време на този тест беше получен значителен отрязък от данни за по-нататъшно стимулиране на развитието на свръхзвукови самолети.

Дизайн на крилото за свръхзвуков самолет

Повдигането и съпротивлението се увеличават със скоростта, така че крилата стават по-малки, по-тънки и замахани, подобрявайки рационалността.

В самолети, пригодени за свръхзвуков полет, крилата, за разлика от конвенционалните дозвукови самолети, бяха изтеглени назад под остър ъгъл, наподобяващ връх на стрела. Външно крилата образуваха триъгълник в една равнина с остър ъгъл връх в предната част на самолета. Триъгълната геометрия на крилото позволяваше да се контролира самолетът предвидимо в момента на преминаване на звуковата бариера и в резултат на това да се избегнат вибрации.

Има модели, в които са използвани крила с променлива геометрия. По време на излитане и кацане ъгълът на крилото спрямо самолета е бил 90 градуса, тоест перпендикулярен. Това е необходимо, за да се създаде максимална подемна сила в момента на излитане и кацане, тоест в момента, когато скоростта намалява и подемната сила под остър ъгъл с непроменена геометрия достигне своя критичен минимум. С увеличаване на скоростта геометрията на крилото се променя до най-острия ъгъл в основата на триъгълника.

Рекордьори на самолети

В надпреварата за рекордни скорости в небето, ракетен самолет Bell-X15 постигна рекордна скорост от 6,72 или 7200 км/ч през 1967 г. Този рекорд не можа да бъде победен след дълго време.

И едва през 2004 г. безпилотният хиперзвуков самолет на НАСА X-43, който беше проектиран да лети с хиперзвукова скорост, успя да ускори до рекордните 11 850 км/ч като част от третия си полет.

Първите два полета завършиха неуспешно. Към днешна дата това е най-високата цифра за скорост на самолета.

Тестване на свръхзвуково превозно средство

Това реактивно свръхзвуково превозно средство Thrust SSC се задвижва от 2 самолетни двигателя. През 1997 г. става първото сухопътно превозно средство, което преодолява звуковата бариера. Както при свръхзвуков полет, пред колата има ударна вълна.

Приближаването на автомобила е безшумно, тъй като целият създаден шум се концентрира в последващата го ударна вълна.

Свръхзвуков самолет в гражданската авиация

Що се отнася до гражданските свръхзвукови самолети, има само 2 серийни самолета, които извършват редовни полети: съветският ТУ-144 и френският Concorde. ТУ-144 направи своя дебютен полет през 1968 г. Тези устройства са предназначени за трансатлантически полети на дълги разстояния. Времето за полет беше значително намалено в сравнение с дозвуковите превозни средства чрез увеличаване на височината на полета до 18 km, където самолетът използваше ненатоварен въздушен коридор и заобикаляше натоварването от облаци.

Първият граждански свръхзвуков самолет на СССР ТУ-144 завърши полетите си през 1978 г. поради тяхната нерентабилност. Последната точка в решението за отказ от извършване на редовни полети е направена поради катастрофата на прототипа TU-144D по време на изпитанията му. Въпреки че си струва да се отбележи, че извън гражданската авиация, самолетът ТУ-144 продължава да се използва за спешна доставка на пощенски и карго от Москва до Хабаровск до 1991 г.

Междувременно, въпреки скъпите билети, френският свръхзвуков самолет Concorde продължи да осигурява полети за своите европейски клиенти до 2003 г. Но в крайна сметка, въпреки по-богатия социален слой от жителите на Европа, въпросът за нерентабилността все още беше неизбежен.

Кога може нов свръхзвуков пътнически самолет да се издигне в небето? Бизнес джет на базата на бомбардировача Ту-160: истински? Как да преодолеем безшумно звуковата бариера?

Ту-160 е най-големият и най-мощният свръхзвуков самолет с променливо крило в историята на военната авиация. Сред пилотите той получава прякора "Белият лебед". Снимка: AP

Имат ли бъдеще свръхзвуковите леки автомобили? - попитах не толкова отдавна изключителния руски авиоконструктор Генрих Новожилов.

Разбира се има. Най-малкото свръхзвуков бизнес самолет със сигурност ще се появи, - отговори Генрих Василиевич. - Имах възможност да говоря с американски бизнесмени неведнъж. Те ясно заявиха: „Ако се появи такъв самолет, г-н Новожилов, тогава, колкото и да е скъп, веднага биха го купили от вас“. Скоростта, надморската височина и обхватът са три фактора, които винаги са от значение.

Да, уместни са. Мечтата на всеки бизнесмен е да прелети океана сутрин, да направи голяма сделка и да се върне у дома вечерта. Съвременните самолети летят не по-бързо от 900 км/ч. Свръхзвуков бизнес джет ще има крейсерска скорост от около 1900 км в час. Какви перспективи пред света на бизнеса!

Ето защо нито Русия, нито Америка, нито Европа никога не са се отказали от опитите за създаване на нов свръхзвуков лек автомобил. Но историята на тези, които вече са летели - съветския Ту-144 и англо-френския Конкорд - ни научи на много.

През декември тази година ще се навърши половин век от първия полет на Ту-144. И година по-късно облицовката показа на какво точно е способна: разби звуковата бариера. Той набра скорост от 2,5 хиляди км / ч на височина 11 км. Това събитие е останало в историята. Все още няма аналози на пътнически бордове в света, които да могат да повторят подобна маневра.

„Сто четиридесет и четири“ отвори принципно нова страница в световната самолетна индустрия. Казват, че на едно от заседанията в ЦК на КПСС дизайнерът Андрей Туполев докладва на Хрушчов: колата се оказва доста ненаситна. Но той само махна с ръка: вашата работа е да избършете носа на капиталистите, а ние имаме керосин - поне напълнете ...

Нос - изгубен. Керосин - наводнен.

Въпреки това европейският конкурент, който излетя по-късно, също не се отличи по ефективност. И така, през 1978 г. девет "Конкорда" донесоха на компаниите си около 60 милиона долара загуби. И само държавните субсидии спасиха положението. Въпреки това англо-френският летя до ноември 2003 г. Но Ту-144 беше отписан много по-рано. Защо?

На първо място, оптимизмът на Хрушчов не беше оправдан: в света избухна енергийна криза и цените на керосина се повишиха. Свръхзвуковият първороден веднага беше наречен "удав около врата на Аерофлот." Огромният разход на гориво също извади проектния обхват на полета: Ту-144 не достигна нито Хабаровск, нито Петропавловск-Камчатски. Само от Москва до Алма-Ата.

И ако само това. 200-тонно "желязо", кръстосващо над гъсто населени райони със свръхзвукова скорост, буквално взриви цялото пространство по маршрута. Оплаквания се изсипаха: добивите на краве мляко паднаха, пилетата спряха да снасят, киселинните дъждове се смазаха ... Днес не можете да кажете със сигурност къде е истината, къде е лъжата. Но фактът остава: Concorde лети само над океана.

И накрая, и най-важното, бедствия. Единият - през юни 1973 г. на авиошоуто в Париж в Льо Бурже, както се казва, пред цялата планета: екипажът на пилот-изпитател Козлов искаше да демонстрира възможностите на съветския самолет... Другият - след пет години . След това беше извършен тестов полет с двигателите от новата серия: те просто трябваше да изтеглят самолета до необходимия обхват.

"Конкорд" също не избяга от трагедията: самолетът се разби през юли 2000 г. при излитане от летище Шарл де Гол. По ирония на съдбата той се разби почти там, където някога е бил Ту-144. Загинаха 109 души на борда и четирима на земята. Редовният пътнически трафик се възобнови едва година по-късно. Но последва друга серия от инциденти и куршум също беше поставен върху този свръхзвуков самолет.

На 31 декември 1968 г. е извършен първият полет на Ту-144, два месеца по-рано от Конкорд. И на 5 юни 1969 г. на височина от 11 000 метра нашият самолет беше първият в света, който преодоля звуковата бариера. снимка: Сергей Михеев / RG

Днес, на нов етап от развитието на технологиите, учените трябва да намерят баланс между противоречиви фактори: добрата аеродинамика на новия свръхзвуков самолет, ниския разход на гориво, както и сериозните ограничения за шума и звуковия бум.

Колко реалистично е създаването на нов пътнически свръхзвуков самолет на базата на бомбардировача Ту-160? От чисто инженерна гледна точка е доста, казват експертите. И има примери в историята, когато военните самолети успешно „махнаха презрамките си“ и отлетяха „към цивилния живот“: например Ту-104 е създаден на базата на далечния бомбардировач Ту-16, а Ту- 114 е базиран на бомбардировача Ту-95. И в двата случая фюзелажът трябваше да бъде преработен - да се промени разположението на крилото, да се разшири диаметърът. Всъщност това бяха нови самолети и доста успешни. Между другото, любопитна подробност: когато Ту-114 за първи път отлетя до Ню Йорк, нямаше нито подходяща стълба, нито трактор на онемялото летище ...

Подобна работа поне ще е необходима за конверсията на Ту-160. Въпреки това, колко рентабилно ще бъде това решение? Всичко трябва да бъде внимателно оценено.

Колко от тези самолети ви трябват? Кой ще ги лети и къде? До каква степен те ще бъдат търговски достъпни за пътниците? Колко скоро ще се изплатят разходите за разработка? .. Билетите за същия Ту-144 струват 1,5 пъти повече от обикновено, но дори такава висока цена не покрива оперативните разходи.

Междувременно, според експерти, първият руски свръхзвуков административен самолет (бизнес самолет) може да бъде проектиран за седем до осем години, ако има изоставане в двигателя. Такъв самолет може да побере до 50 души. Общото търсене на вътрешния пазар се прогнозира на ниво от 20-30 автомобила на цена от 100-120 милиона долара.

Серийният свръхзвуков пътнически самолет от ново поколение може да се появи около 2030 г

Дизайнерите от двете страни на океана работят по проекти за свръхзвукови бизнес джети. Всеки търси нови решения за оформление. Някой предлага нетипична опашка, някой - напълно необичайно крило, някой - фюзелаж с извита централна ос ...

Специалистите на TsAGI разработват проект SDS / SPS („свръхзвуков бизнес самолет / свръхзвуков пътнически самолет“): според идеята той ще може да извършва трансатлантически полети на разстояние до 8600 км с крейсерска скорост най-малко 1900 км/ч. Освен това салонът ще бъде трансформируем - от 80-местен до 20-местен VIP клас.

А миналото лято на авиошоуто в Жуковски един от най-интересните беше моделът на високоскоростен граждански самолет, създаден от учени от ЦАГИ в рамките на международния проект HEXAFLY-INT. Този самолет трябва да лети със скорост над 7-8 хиляди км / ч, съответстваща на 7 или 8 Маха.

Но за да стане реалност високоскоростен граждански самолет, трябва да се реши огромен набор от задачи. Те са свързани с материалите, водородната електроцентрала, нейната интеграция с корпуса и получаването на висока аеродинамична ефективност на самия самолет.

И това, което вече е абсолютно сигурно: конструктивните характеристики на проектираната крила машина ще бъдат явно нестандартни.

Компетентно

Сергей Чернишев, генерален директор на ЦАГИ, академик на Руската академия на науките:

Нивото на звуковия бум (рязък спад на налягането в ударната вълна) от Ту-144 беше 100-130 паскала. Но съвременните изследвания показват, че може да се доведе до 15-20. Освен това намалете силата на звука на звуковия бум до 65 децибела, което е еквивалентно на шума в голям град. Досега в света няма официални стандарти за допустимото ниво на звуков бум. И най-вероятно ще бъде определен не по-рано от 2022 г.

Вече предложихме появата на демонстратор на свръхзвуков граждански самолет на бъдещето. Пробата трябва да покаже осъществимостта за намаляване на звуковия удар при свръхзвуков круиз и шума от летището. Обмислят се няколко варианта: самолет за 12-16 пътници, също и за 60-80. Има вариант на много малък бизнес самолет - за 6-8 пътника. Това са различни тежести. В единия случай машината ще тежи около 50 тона, а в другия - 100-120 и т.н. Но ще започнем от първия от определените свръхзвукови самолети.

Според различни оценки днес на пазара има нереализирана нужда от бързи полети за бизнесмени на самолети с капацитет 12-16 души. И, разбира се, колата трябва да лети на разстояние най-малко 7-8 хиляди километра по трансатлантически маршрути. Крейсерската скорост ще бъде 1,8-2 Маха, което е около два пъти скоростта на звука. Тази скорост е технологична бариера пред използването на конвенционални алуминиеви материали в конструкцията на корпуса. Затова мечтата на учените е да направят самолет изцяло от термични композити. И има добри практики.

Ясните изисквания към самолета трябва да бъдат определени от пускащия клиент и след това на етапите на предварителния проект и разработката е възможна известна промяна в първоначалния външен вид на самолета, получен на етапа на предварителен проект. Но здравите принципи на намаляване на звуковия удар остават непроменени.

Краткосрочната пътническа експлоатация на свръхзвуковия Ту-144 беше ограничена до полети от Москва до Алма-Ата. снимка: Борис Корзин/ Кинохроника на ТАСС

Мисля, че сме на 10-15 години от летящия прототип. В близко бъдеще, според нашите планове, трябва да се появи летящ демонстратор, чийто външен вид се разработва. Основната му задача е да демонстрира основните технологии за изграждане на свръхзвуков самолет с ниско ниво на звукова стрелба. Това е необходима стъпка в работата. На хоризонта на 2030 г. може да се появи сериен свръхзвуков самолет от ново поколение.

Олег Смирнов, заслужил пилот на СССР, председател на Комисията за гражданска авиация на Обществения съвет на Ространснадзор:

Да направим пътнически свръхзвуков самолет на базата на Ту-160? За нашите инженери - абсолютно реално. Няма проблем. Освен това тази машина е много добра, с отлични аеродинамични качества, добро крило и фюзелаж. Днес обаче всеки пътнически самолет трябва преди всичко да отговаря на международните изисквания за летателна годност и технически изисквания. Несъответствията, ако сравним бомбардировача и пътническия самолет, са над 50 процента. Например, когато някои казват, че по време на промяната е необходимо да се "надуе фюзелажа", трябва да се разбере, че самият Ту-160 тежи повече от 100 тона. "Надуване" е за добавяне на повече тегло. А това означава - да увеличите разхода на гориво, да намалите скоростта и надморската височина, да направите устройството абсолютно непривлекателно за всяка авиокомпания по отношение на оперативните му разходи.

За да създадем свръхзвуков самолет за бизнес авиацията, имаме нужда от нова авионика, нови самолетни двигатели, нови материали, нови видове гориво. На Ту-144 керосинът, както се казва, течеше като река. Днес това е невъзможно. И най-важното е, че трябва да има огромно търсене на такъв самолет. Една или две коли, поръчани от милионери, няма да решат финансовия проблем. Авиокомпаниите ще трябва да го наемат и да "отработят" разходите. на кого? Естествено, на пътниците. От икономическа гледна точка проектът ще бъде провален.

Сергей Мелниченко, генерален директор на ICAA „Безопасност на полетите“:

През почти 35-те години, изминали от началото на серийното производство на Ту-160, технологията напредна и това ще трябва да се вземе предвид при дълбоката модернизация на съществуващите самолети. Строителите на самолети казват, че е много по-лесно и по-евтино да се построи нов самолет според нова концепция, отколкото да се възстанови стар.

Друг въпрос: ако Ту-160 бъде преустроен специално за бизнес джет, дали арабските шейхове все още ще се интересуват от него? Има обаче няколко "но". Самолетът ще трябва да получи международен сертификат (а зад издаването му стоят Европейският съюз и САЩ), което е много проблематично. Освен това ще са необходими нови икономични двигатели, каквито ние нямаме. Тези, които са налични, не консумират гориво, а пият.

Ако самолетът се преобразува за превоз на икономични пътници (което е малко вероятно), тогава въпросът е къде да летите и кого да превозвате? Миналата година едва се доближихме до цифрата от 100 милиона превозени пътници. В СССР тези цифри бяха много по-високи. Броят на летищата е намалял няколко пъти. Не всеки, който би искал да лети до европейската част на страната от Камчатка и Приморие, може да си го позволи. Билетите за "самолет, който пие гориво" ще бъдат по-скъпи, отколкото за Boeing и Airbuses.

Ако самолетът се планира да бъде преустроен само за интересите на лидерите на големи компании, тогава най-вероятно ще бъде така. Но тогава този въпрос засяга само тях, а не руската икономика и хора. Въпреки че дори в този случай е трудно да си представим, че полетите ще се изпълняват само до Сибир или Далечния изток. Проблемът с шума в района. И ако актуализираният самолет не е допуснат до Сардиния, тогава кому е нужен?

Свръхзвуковите самолети са самолети, които могат да летят със скорости, надвишаващи скоростта на звука (число на Мах M = 1,2-5).

История

Появата на реактивни изтребители през 40-те години на миналия век предизвика дизайнерите да увеличат допълнително скоростта си. Повишената скорост подобри представянето както на бомбардировачите, така и на изтребителите.

Пионер в свръхзвуковата ера е американският пилот-изпитател Чък Йегър. На 14.10.1947 г., докато летеше на експериментален самолет Bell X-1 с ракетна електроцентрала XLR-11, той преодолява скоростта на звука в контролиран полет.

Развитие

Бързото развитие на свръхзвуковата авиация започва през 60-70-те години. XX век. Тогава бяха решени проблемите с аеродинамичната ефективност, управляемостта и стабилността на самолета. Високата скорост на полета също така позволи да се увеличи практическият таван с повече от 20 000 m, което беше удобна височина за бомбардировачи и разузнавателни самолети.

Преди появата на зенитно-ракетни системи и системи, които могат да поразяват цели на голяма надморска височина, основният принцип на бомбардировъчните операции е да се поддържат бомбардировачните самолети на максимална височина и скорост. Тогава бяха построени и пуснати в серийно производство свръхзвукови самолети за различни цели - разузнавателни бомбардировачи, прехващачи, изтребители, бомбардировачи-прехващачи. Convair F-102 Delta Dagger беше първият свръхзвуков разузнавателен самолет, Convair B-58 Hustler първият свръхзвуков бомбардировач с далечни разстояния.

В момента се извършва проектирането, разработването и производството на нови самолети, някои от които се произвеждат по специална технология, която намалява тяхната радарна и визуална видимост – „Стелт“.

Пътнически свръхзвуков самолет

В историята на авиацията са създадени само 2 пътнически свръхзвукови самолета, които извършват редовни полети. Първият полет на съветския самолет Ту-144 е извършен на 31 декември 1968 г., периодът на експлоатацията му е 1975-1978 г. Англо-френският самолет "Конкорд" извършва първия си полет на 2 март 1969 г. и е експлоатиран в трансатлантическото направление през 1976-2003 г.

Използването на такива самолети направи възможно не само да се намали времето за полет на дълги разстояния, но и да се използват незаети въздушни линии на големи височини (около 18 km) в момент, когато височините от 9-12 km, използвани от лайнерите бяха силно натоварени. Също така, свръхзвукови самолети изпълняваха полети извън дихателните пътища (по директни маршрути).

Въпреки провала на няколко проекта за трансзвукови и свръхзвукови самолети (SSBJ, Ту-444, Ту-344, Ту-244, Lockheed L-2000, Boeing Sonic Cruiser, Boeing 2707) и премахването на два реализирани проекта от експлоатация, развитието на модерните проекти за хиперзвукови самолети продължава (напр. SpaceLiner, ZEHST) и амфибийни (военнотранспортни) самолети за бързо реагиране. Пуснат в производство свръхзвуков бизнес самолет Aerion AS2.

Теоретични въпроси

В сравнение с дозвуковия полет със свръхзвукова скорост, той се извършва по различен закон, тъй като когато самолетът достигне скоростта на звука, настъпват промени в модела на потока, в резултат на което кинетичното нагряване на апарата се увеличава, аеродинамичното съпротивление се увеличава , и се наблюдава промяна в аеродинамичния фокус. Всичко това като цяло влияе върху влошаването на управляемостта и стабилността на самолета. Появи се и непознато досега явление вълново съпротивление.

Следователно ефективният полет при достигане на скоростта на звука изисква не само увеличаване на мощността на двигателя, но и въвеждането на нови дизайнерски решения.

Поради това такива самолети получиха промяна във външния си вид - появиха се остри ъгли и характерни прави линии в сравнение с "гладката" форма на дозвуковите самолети.

Към днешна дата задачата за създаване на наистина ефективен свръхзвуков самолет не е решена. Създателите са длъжни да намерят компромис между поддържането на нормални характеристики на излитане и кацане и изискването за увеличаване на скоростта.

Следователно, постигането на нови граници от съвременната авиация по отношение на височината и скоростта е свързано не само с въвеждането на нови задвижващи системи и схеми на разположение, но и с промени в геометрията на полета. Тези промени трябва да подобрят качеството на въздухоплавателното средство при полет при високи скорости, без да се компрометира представянето им при ниски скорости и обратно. Дизайнерите наскоро се отказаха от намаляване на площта на крилата и дебелината на техните профили, увеличаване на ъгъла на размах, връщане към крилата с голяма относителна дебелина и нисък размах, ако успеят да постигнат изискванията за практичен таван и скорост.

Важно е свръхзвуковият самолет да има добри характеристики при ниски скорости и да е устойчив на съпротивление при високи скорости, особено на височини на земята.

Класификация на самолетите:

А

Б

V

г

д

И

ДА СЕ

Л

О

П

Р