Найшвидший літак в світі. Надзвукова авіація Німецький надзвуковий літак

Рівно 15 років тому три останніх надзвукових пасажирські літаки Concorde британської авіакомпанії British Airways зробили прощальний політ. У той день, 24 жовтня 2003 року, ці літаки, пролетівши на малій висоті над Лондоном, приземлилися в «Хітроу» і тим завершили недовгу історію надзвуковий пасажирської авіації. Проте, сьогодні авіаконструктори по всьому світу знову замислюються про можливість швидких перельотів - з Парижа в Нью-Йорк за 3,5 години, з Сіднея до Лос-Анджелес - за 6 годин, з Лондона в Токіо - за 5 годин. Але перш ніж надзвукові літаки повернуться на міжнародні пасажирські маршрути, розробникам доведеться вирішити безліч завдань, серед яких одна з найважливіших - зменшення гучності швидких літальних апаратів.

Коротка історія швидких польотів

Пасажирська авіація почала формуватися в 1910-х роках, коли з'явилися перші літаки, спеціально спроектовані для перевезення людей по повітрю. Найпершим з них став французький Bleriot XXIV Limousine компанії Bleriot Aeronautique. Він використовувався для розважальних повітряних прогулянок. Через два роки в Росії з'явився С-21 «Гранд», створений на базі важкого бомбардувальника «Російський витязь» Ігоря Сікорського. Його побудували на Російсько-Балтійському вагонному заводі. Далі авіація почала розвиватися семимильними кроками: спершу почалися перельоти між містами, потім між країнами, а потім і між континентами. Літаки дозволяли дістатися до місця призначення швидше, ніж на поїзді або кораблі.

У 1950-х роках прогрес в розробці реактивних двигунів значно прискорився, і для бойової авіації стали доступні, нехай і на короткий час, польоти на надзвуковій швидкості. Надзвуковою швидкістю прийнято називати рух до п'яти разів швидше за швидкість звуку, яка змінюється в залежності від середовища поширення і її температури. При нормальному атмосферному тиску на рівні моря звук поширюється зі швидкістю 331 метр в секунду, або одна тисяча сто дев'яносто один кілометр на годину. У міру набору висоти щільність і температура повітря знижується, знижується і швидкість звуку. Наприклад, на висоті 20 тисяч метрів вона становить вже близько 295 метрів в секунду. Але вже на висоті близько 25 тисяч метрів і в міру її набору до більш ніж 50 тисяч метрів температура атмосфери починає потроху збільшуватися в порівнянні з нижніми шарами, а разом з нею збільшується і місцева швидкість звуку.

Зростання температури на цих висотах пояснюється, в тому числі, високою концентрацією в повітрі озону, що утворює озоновий щит і поглинає частину сонячної енергії. В результаті швидкість звуку на висоті 30 тисяч метрів над морем становить близько 318 метрів в секунду, а на висоті 50 тисяч - майже 330 метрів в секунду. В авіації для вимірювання швидкості польоту широко використовується число Маха. Якщо говорити спрощено, воно висловлює місцеву швидкість звуку для конкретної висоти, щільності і температури повітря. Так, швидкість умовного польоту, рівна двом числам Маха, на рівні моря становитиме 2383 кілометри на годину, а на висоті 10 тисяч метрів - 2157 кілометрів на годину. Вперше звуковий бар'єр на швидкості 1,04 числа Маха (+1066 кілометрів на годину) на висоті 12,2 тисячі метрів подолав американський льотчик Чак Йегер в 1947 році. Це був важливий крок на шляху освоєння надзвукових польотів.

У 1950-х роках авіаконструктори в декількох країнах світу почали працювати над проектами надзвукових пасажирських літаків. У підсумку в 1970-х з'явилися французький Concorde і радянський Ту-144. Це були перші і поки що єдині пасажирські надзвукові літаки в світі. Обидва типи літальних апаратів використовували звичайні турбореактивні двигуни, оптимізовані для тривалої роботи в надзвуковому режимі польоту. Ту-144 експлуатувалися до 1977 року. Літаки літали на швидкості в 2,3 тисячі кілометрів на годину і могли перевозити до 140 пасажирів. Однак квитки на їхні рейси коштували в середньому в 2,5-3 рази дорожче звичайних. Низький попит на швидкі, але дорогі перельоти, а також загальні складності в експлуатації і обслуговуванні Ту-144 привели до того, що їх просто зняли з пасажирських рейсів. Однак літаки ще якийсь час використовувалися в випробувальних польотах, в тому числі і за контрактом з NASA.

Concorde прослужили помітно довше - до 2003 року. Перельоти на французьких лайнерах теж коштували дорого і не дуже популярна користувалися, але Франція і Великобританія продовжували їх експлуатувати. Вартість одного квитка на такий переліт становила, в перерахунку на сьогоднішні ціни, близько 20 тисяч доларів. Французький Concorde здійснював польоти на швидкості трохи більше двох тисяч кілометрів на годину. Відстань від Парижа до Нью-Йорка літак міг покрити за 3,5 години. Залежно від конфігурації Concorde могли перевозити від 92 до 120 чоловік.

Історія «Конкордов» закінчилася несподівано і швидко. У 2000 році сталася авіакатастрофа Concorde, в якій загинули 113 осіб. Через рік в пасажирських авіаперевезеннях почалася криза, викликаний терактами 11 вересня 2001 року (два викрадених терористами літака з пасажирами врізалися у вежі Всесвітнього торгового центру в Нью-Йорку, ще один, третій, - в будівлю Пентагону у окрузі Арлінгтон, а четвертий впав у полі недалеко від Шенксвілл в Пеннсильванії). Потім закінчився термін гарантійного обслуговування літаків Concorde, яким займалася компанія Airbus. Всі ці фактори разом зробили експлуатацію надзвукових пасажирських літаків вкрай невигідними, і влітку-восени 2003 року авіакомпанії Air France і British Airways по черзі списали все «Конкорди».

Після закриття програми Concorde в 2003 році надія на повернення надзвуковий пасажирської авіації в дію ще залишалася. Конструктори сподівалися на нові економічні двигуни, аеродинамічні розрахунки і системи автоматизованого проектування, здатні зробити перельоти на надзвуковий швидкості економічно доступними. Але в 2006 і 2008 році Міжнародна організація цивільної авіації прийняла нові стандарти авіаційного шуму, що заборонили, крім іншого, будь-які надзвукові польоти над населеними ділянками суши в мирний час. Ця заборона не поширюється на спеціально виділені для військової авіації повітряні коридори. Роботи над проектами нових надзвукових літаків загальмувалися, але сьогодні знову почали набирати обертів.

тихий сверхзвук

Сьогодні розробкою надзвукових пасажирських літаків займаються кілька підприємств і урядових організацій в світі. Такі проекти, зокрема, ведуть російські компанії «Сухой» і «Туполєв», Центральний аерогідродинамічний інститут імені Жуковського, французька Dassault, Японське агентство аерокосмічних досліджень, європейський концерн Airbus, американські Lockheed Martin і Boeing, а також кілька стартапів, включаючи Aerion і Boom Technologies. В цілому конструктори умовно розділилися на два табори. Представники першого з них вважають, що розробити «тихий», відповідний по шумності дозвуковим лайнерів, надзвуковий літак найближчим часом не вдасться, а значить, потрібно побудувати швидкий пасажирський літальний апарат, який буде переходити на сверхзвук там, де це дозволено. Такий підхід, вважають конструктори з першого табору, все одно дозволить скоротити час перельоту з однієї точки в іншу.

Конструктори з другого табору переважно зосередилися на боротьбі з ударними хвилями. У польоті на надзвуковий швидкості планер літака утворює безліч ударних хвиль, найбільш значущі з яких виникають в носовій частині і в зоні хвостового оперення. Крім того, ударні хвилі зазвичай з'являються на передній і задній кромках крила, на передніх крайках хвостового оперення, в зонах завихрителей потоку і на крайках повітрязабірників. Ударна хвиля являє собою область, в якій тиск, щільність і температура середовища відчувають різкий і сильний стрибок. Спостерігачами на землі такі хвилі сприймаються як гучний хлопок або навіть вибух - саме через це надзвукові польоти над населеною частиною суші заборонені.

Ефект вибуху або дуже гучного виробляють ударні хвилі так званого N-типу, які утворюються під час вибуху бомби або на планері надзвукового винищувача. На графіку зростання тиску і щільності такі хвилі нагадують букву N латинського алфавіту через різке підвищення тиску на фронті хвилі з різкими ж падінням тиску після нього і наступною нормалізацією. В ході лабораторних експериментів дослідники Японського агентства аерокосмічних досліджень з'ясували, що зміна форми планера може згладжувати піки на графіку ударної хвилі, перетворюючи її в хвилю S-типу. Така хвиля має плавний і не такий значний, як у N-хвилі, перепад тиску. Фахівці NASA вважають, що S-хвилі будуть сприйматися спостерігачами як далекий бавовна автомобільної дверима.

N-хвиля (червона) до аеродинамічній оптимізації надзвукового планера і подобу S-хвилі після оптимізації

У 2015 році японські конструктори зібрали безпілотний планер D-SEND 2, чия аеродинамічна форма була спроектована таким чином, щоб зменшувати кількість виникаючих на ньому ударних хвиль і їх інтенсивність. У липні 2015 року розробники випробували планер на ракетному полігоні «Есрейндж» в Швеції і відзначили істотне зменшення кількості ударних хвиль, що утворюються на поверхні нового планера. Під час випробування D-SEND 2, не оснащений двигунами, скинули з повітряної кулі з висоти 30,5 тисячі метрів. Під час падіння планер довжиною 7,9 метра набрав швидкість в 1,39 числа Маха і пролетів повз розташованих на різній висоті прив'язних аеростатів, обладнаних мікрофонами. При цьому дослідники заміряли не тільки інтенсивність і кількість ударних хвиль, а й аналізували впливу стану атмосфери на ранній їх виникнення.

За оцінкою японського агентства, звуковий удар від літальних апаратів, порівнянних за розмірами з надзвуковими пасажирськими літаками Concorde і виконаних за схемою D-SEND 2, при польоті на надзвуковий швидкості буде вдвічі менше інтенсивним, ніж раніше. Від планерів звичайних сучасних літаків японський D-SEND 2 відрізняється не осесиметричним розташуванням носової частини. Кіль апарату зміщений до носової частини, а горизонтальне хвостове оперення виконано суцільноповоротним і має негативний кут установки по відношенню до поздовжньої осі планера, тобто законцовки оперення знаходяться нижче точки кріплення, а не вище, як зазвичай. Крило планера має нормальну стреловидность, але виконано ступінчастим: воно плавно сполучається з фюзеляжем, а частина його переднього краю розташована до фюзеляжу під гострим кутом, але ближче до задньої крайки цей кут різко збільшується.

За схожою схемою в даний час створюється надзвуковий американського стартапу Aerion і, що розробляється Lockheed Martin за замовленням NASA. З упором на зменшення кількості і інтенсивності ударних хвиль проектується і російський (Надзвуковий Діловий Літак / Надзвуковий Пасажирський літак). Деякі з проектів швидких пасажирських літаків планується завершити в першій половині 2020-х років, однак авіаційні правила на той час переглянуті всі ж ще не будуть. Це означає, що нові літаки перший час будуть виконувати надзвукові польоти тільки над водою. Справа в тому, що для зняття обмеження на надзвукові польоти над населеною частиною суші розробникам доведеться провести безліч випробувань і представити їх результати на розгляд авіаційної влади, включаючи Федеральне управління цивільної авіації США і Європейське агентство з безпеки польотів.

S-512 / Spike Aerospace

нові двигуни

Ще одним серйозним перешкодою на шляху створення серійного пасажирського надзвукового літака є двигуни. Конструктори вже сьогодні знайшли безліч способів зробити турбореактивні двигуни економічніше, ніж вони були десять-двадцять років тому. Це і використання редукторів, які прибирають жорстку зчеплення вентилятора і турбіни в двигуні, і застосування керамічних композиційних матеріалів, що дозволяють оптимізувати температурний баланс в гарячій зоні силової установки, і навіть введення додаткового - третього - повітряного контуру на додачу до вже існуючих двох, внутрішнього і зовнішнього. В області створення економічних дозвукових двигунів конструктори вже досягли приголомшливих результатів, а ведуться нові розробки обіцяють і зовсім істотну економію. Детальніше про перспективні дослідженнях ви можете почитати в нашому матеріалі.

Але, незважаючи на всі ці розробки, надзвуковий політ економічним назвати поки що складно. Наприклад, перспективний надзвуковий пасажирський літак стартапу Boom Technologies отримає три турбовентиляторних двигуна сімейства JT8D компанії Pratt & Whitney або J79 компанії GE Aviation. У крейсерському польоті питома витрата палива цими двигунами становить близько 740 грамів на кілограм-сили на годину. При цьому двигун J79 може бути оснащений камерою форсажа, при використанні якої витрата палива збільшується до двох кілограмів на кілограм-сили на годину. Такий витрата можна порівняти з витратою палива двигунами, наприклад, винищувача Су-27, завдання якого істотно відрізняються від перевезення пасажирів.

Для порівняння, питома витрата палива єдиних в світі серійних турбовинтовентиляторні двигунів Д-27, встановлених на українському транспортнику Ан-70, становить всього 140 грамів на кілограм-сили на годину. Американський двигун CFM56, «класика» лайнерів Boeing і Airbus, має питома витрата палива в 545 грамів на кілограм-сили на годину. Це означає, що без серйозної переробки конструкції реактивних авіаційних двигунів надзвукові польоти не стануть досить дешевими, щоб отримати широке поширення, і будуть затребувані хіба що в ділової авіації - велика витрата палива веде до зростання цін на квитки. Знизити високу вартість надзвукових авіаперевезень обсягами теж не вийде - проектовані сьогодні літаки розраховані на перевезення від 8 до 45 пасажирів. Звичайні ж літаки вміщають більше сотні людей.

Проте, на початку жовтня поточного року GE Aviation проект нового турбовентиляторного реактивного двигуна Affinity. Ці силові установки планується монтувати на перспективний надзвуковий пасажирський літак AS2 компанії Aerion. Нова силова установка конструктивно об'єднує в собі особливості реактивних двигунів з малим ступенем двоконтурного для бойових літаків і силових установок з великим ступенем двоконтурного для пасажирських літаків. При цьому будь-яких нових і проривних технологій в Affinity немає. Новий двигун GE Aviation відносить до силових установок із середнім ступенем двоконтурного.

Основу двигуна становить модифікований газогенератор турбовентиляторного двигуна CFM56, який, в свою чергу, конструктивно заснований на газогенераторе від F101, силової установки для надзвукових бомбардувальників B-1B Lancer. Силова установка отримає модернізовану електронно-цифрову систему управління двигуном з повною відповідальністю. Будь-які подробиці про конструкцію перспективного двигуна розробники не розкрили. Проте, в GE Aviation очікують, що питома витрата палива двигунами Affinity буде не набагато вище або навіть можна порівняти з витратою палива сучасними двигунами турбовентиляторів звичайних дозвукових пасажирських літаків. Яким чином цього вдасться домогтися для надзвукового польоту, не ясно.

Boom / Boom Technologies

проекти

Незважаючи на безліч проектів надзвукових пасажирських літаків у світі (включаючи навіть не реалізовуються проект переробки стратегічного бомбардувальника Ту-160 в пасажирський надзвуковий лайнер, запропонований президентом Росії Володимиром Путіним), найбільш близькими до льотних випробувань і дрібносерійного виробництва можна вважати AS2 американського стартапу Aerion, S-512 іспанського Spike Aerospace і Boom американського Boom Technologies. Планується, що перший буде виконувати польоти на швидкості 1,5 числа Маха, другий - 1,6 числа Маха, а третій - 2,2 числа Маха. Літак X-59, який створюється Lockheed Martin за замовленням NASA, буде демонстратором технологій і літаючої лабораторією, запускати його в серію не планується.

У Boom Technologies вже заявили, що постараються зробити перельоти на cверхзвукових літаках дуже дешевими. Наприклад, вартість перельоту за маршрутом Нью-Йорк - Лондон в Boom Technologies оцінили в п'ять тисяч доларів. Стільки сьогодні стоїть переліт по цьому маршруту в бізнес-класі звичайного дозвукового лайнера. Лайнер Boom над населеною сушею буде літати на дозвуковій швидкості і переходити на сверхзвук над океаном. Літак при довжині 52 метри і розмаху крила 18 метрів зможе перевозити до 45 пасажирів. До кінця 2018 року Boom Technologies планує вибрати один з декількох проектів нового літака для реалізації в металі. Перший політ лайнера планується на 2025 рік. Ці терміни компанія перенесла; спочатку Boom планувалося підняти в повітря в 2023 році.

За попередніми розрахунками, довжина літака AS2, розрахованого на 8-12 пасажирів, буде дорівнювати 51,8 метра, а розмах крила - 18,6 метра. Максимальна злітна маса надзвукового літака складе 54,8 тонни. AS2 буде виконувати польоти над водою на крейсерській швидкості в 1,4-1,6 числа Маха, сповільняться до 1,2 над сушею. Дещо менша швидкість польоту над сушею укупі з особливою аеродинамічній формою планера дозволить, як розраховують розробники, майже повністю уникати формування ударних хвиль. Дальність польоту літака на швидкості в 1,4 числа Маха складе 7,8 тисячі кілометрів і 10 тисяч кілометрів - на швидкості в 0,95 числа Маха. Перший політ літака планується на літо 2023 року, а на жовтень того ж року - перший трансатлантичний переліт. Його розробники приурочать до 20-річчя від дня останнього польоту «Конкорда».

Нарешті, Spike Aerospace планує почати льотні випробування повноцінного прототипу S-512 не пізніше 2021 року. Поставки перших серійних літаків замовникам заплановані на 2023 рік. Згідно з проектом, S-512 зможе перевозити до 22 пасажирів на швидкості до 1,6 числа Маха. Дальність польоту цього літака складе 11,5 тисячі кілометрів. З жовтня минулого року Spike Aerospace декількох зменшених моделей надзвукового літака. Їх метою є перевірка конструкторських рішень і ефективності елементів управління польотом. Всі три перспективних пасажирські літаки створюються з упором на особливу аеродинамічну форму, яка дозволить зменшити інтенсивність ударних хвиль, що утворюються при надзвуковому польоті.

У 2017 році обсяг авіаційних пасажирських перевезень у всьому світі склав чотири мільярди чоловік, з яких 650 мільйонів зробили тривалі перельоти протяжністю від 3,7 до 13 тисяч кілометрів. 72 мільйони «далекобійних» пасажирів літали першим і бізнес-класом. Саме на ці 72 мільйони чоловік розробники надзвукових пасажирських літаків і націлюються в першу чергу, вважаючи, що вони з задоволенням заплатять трохи більше грошей за можливість провести в повітрі приблизно вдвічі менше часу, ніж зазвичай. Проте, надзвукова пасажирська авіація, найімовірніше, почне активно розвиватися після 2025 року. Справа в тому, що дослідницькі польоти лабораторії X-59 почнуться тільки в 2021 році і триватимуть кілька років.

Результати досліджень, отримані під час польотів X-59, в тому числі і над населеними пунктами - добровольцями (їх жителі погодилися, щоб над ними в будні дні літали надзвукові літаки; після польотів спостерігачі будуть розповідати дослідникам про своє сприйняття шуму), планується передати на розгляд Федерального управління цивільної авіації США. Як очікується, на їх основі воно може переглянути заборону на надзвукові польоти над населеною частиною суші, але станеться це не раніше 2025 року.

Василь Сичов

Один із прикладів існуючих проектів надзвукових літаків.

Сьогодні почну з невеликого передмови 🙂.

На цьому сайті у мене вже є польоту літальних апаратів. Тобто давно вже прийшла пора написати що-небудь і про сверхзвуке, Тим більше, що я обіцяв це зробити :-). Днями взявся за роботу з чималим запалом, але зрозумів, що тема настільки ж цікава, наскільки й об'ємна.

Мої статті останнім часом стислістю не блищать, не знаю вже гідність це чи недолік :-). А випуск на тему « сверхзвук»Погрожував стати ще більше і вже невідомо скільки б часу мені довелося б його« творити »:-).

Тому я вирішив спробувати зробити кілька статей. Таку собі маленьку серію (штуки три-чотири), в якій кожна складова буде присвячена одному-двом поняттям на тему надзвукових швидкостей. І мені буде простіше, і читачам голову менше буду забивати :-), і яндекс з гуглом будуть більш прихильні (що важливо, самі розумієте :-)). Ну а що з цього вийде судити, звичайно, Вам ..

********************

Отже, поговоримо сьогодні про сверхзвуке і надзвукових літаках. Саме поняття « сверхзвук»В нашій мові (тим більше в найвищому ступені) миготить набагато частіше, ніж термін« дозвук ».

З одного боку це, вобщем-то, зрозуміло. Дозвукові літальні апарати давно стали в нашому житті чимось зовсім звичайним. А надзвукові літаки, Хоч і літають в повітряному просторі ось уже 65 років, але до цих пір видаються чимось особливим, цікавим і вартим підвищеної уваги.

Говорячи з іншого боку, це цілком справедливо. Адже польоти на сверхзвуке - це, можна сказати, окрема, закрита якимсь бар'єром область руху. Однак, у людей недосвідчених цілком може виникнути питання: «А чого, власне, такого видатного в цьому сверхзвуке? Яка різниця летить літак зі швидкістю 400 км / год або 1400 км / год? Дайте йому движок потужніший і все буде в порядку! » Приблизно в такому смисловому положенні знаходилася авіація на зорі свого розвитку.

Швидкість завжди була межею мрій і спочатку ці устремління досить успішно втілювалися в життя. Уже в 1945 році льотчик-випробувач фірми Мессершмітт Л.Гофман в горизонтальному польоті на одному з перших в світі літаків з реактивними двигунами, МЕ-262, досяг в горизонтальному польоті на висоті 7200 м швидкості 980 км / ч.

Однак, насправді все далеко не так просто. Адже політ на сверхзвуке відрізняється від дозвукового не тільки величиною швидкості і не стільки нею. Відмінність тут якісне.

Уже зі швидкостей порядку 400 км / ч починає потроху виявлятися така властивість повітря, як стисливість. І нічого тут, в принципі, несподіваного немає. - це газ. А все гази, як відомо, на відміну від рідин, стискувані. При стисненні змінюються параметри газу, такі, наприклад, як щільність, тиск, температура. Через це в стиснутому газі вже по-іншому можуть протікати різні фізичні процеси, ніж в розрідженому.

Чим швидше летить літак, тим більше він разом зі своїми аеродинамічними поверхнями стає схожим на такий собі поршень, в певному сенсі стискає повітря перед собою. Перебільшено, звичайно, але в цілому саме так :-).

З ростом швидкості аеродинамічна картина обтікання літального апарату змінюється і чим швидше, тим більше :-). А на сверхзвуке вона вже якісно інша. При цьому на перший план виходять нові поняття аеродинаміки, які для малоскоростной літаків найчастіше просто не мають ніякого сенсу.

Для характеристики швидкості польоту тепер стає зручним і необхідним використання такого параметра, як число М (число Маха, відношення швидкості літака щодо повітря в даній точці до швидкості звуку в повітряному потоці в цій точці). З'являється і стає відчутним (дуже відчутним!) Ще один вид аеродинамічного опору - хвильовий опір (Поряд з таким чином зрослим звичайним лобовим опором).

Стають знаковими такі явища, як хвильової криза (з критичним числом М), надзвуковий бар'єр, перегони ущільнення і ударні хвилі.

Крім того погіршуються керованість і характеристики стійкості літака через зсув назад точки прикладання аеродинамічних сил.

При підході до області навколозвукових швидкостей літак може відчувати сильну тряску (це було більш характерне для перших літаків, які штурмували тоді ще таємничий рубіж швидкості звуку), схожу за своїми проявами з ще одним дуже неприємним явищем, з яким довелося зіткнутися авіаторам в своєму професійному розвитку. Це явище називається флатер (тема для чергової статті :-)).

З'являється такий неприємний момент, як розігрів повітря в результаті його різкого гальмування перед літаком (так званий кінетичний нагрів), А також нагрівання в результаті в'язкісно тертя повітря. При цьому температури досить високі, близько 300 ° С. До таких температур розігрівається обшивка літака під час тривалого надзвукового польоту.

Про всі згаданих вище поняттях і явищах, а також причини їх виникнення ми обов'язково поговоримо в інших статтях більш докладно. Але зараз отже, я думаю, цілком зрозуміло, що сверхзвук - це вже щось зовсім інше, ніж політ на дозвуковій (тим меншою) швидкості.

Для того, щоб ужитися з усіма знову виникають ефектами і явищами на великих швидкостях і повністю відповідати своєму призначенню, літальний апарат теж повинен якісно змінитися. Тепер це повинен бути надзвуковий літак, Тобто літак, здатний виконувати політ зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку на даній ділянці повітряного простору.

І для нього недостатньо тільки збільшення потужності двигуна (хоча це теж дуже важлива і обов'язкова деталь). Такі літаки зазвичай змінюються і зовні. У їхньому вигляді з'являються гострі кути і кромки, прямі лінії, на відміну від «плавних» обрисів дозвукових літаків.

надзвукові літаки мають стреловидное або трикутне в плані крило. Типовий і один з найвідоміших літаків з трикутним крилом - чудовий винищувач МІГ-21 (максимальна швидкість на висоті 2230 км / год, у землі 1300 км / ч).

Надзвуковий літак з трикутним в плані крилом МІГ-21.

Один з варіантів стреловидного - це крило ожівальной форми, що має підвищений коефіцієнт підйомної сили. У нього є спеціальний наплив близько фюзеляжу, призначений для утворення штучних спіральних вихорів.

МІГ-21І з крилом ожівальной форми.

МІГ-21І - ожівальной крило.

Ожівальной крило ТУ-144.

Цікаво, що крило такого типу, потім встановлене на ТУ-144, відчувалося на літаючої лабораторії на базі все того ж МІГ-21 (МІГ-21І).

Другий варіант - сверхкритическое крило. Воно має сплощений профіль з певним чином зігнутої задньою частиною, що дозволяє відсунути виникнення хвильового кризи на великі швидкості і може бути вигідним в плані економічності для швидкісних дозвукових літаків. Таке крило застосовано, зокрема, на літаку SuperJet 100.

SuperJet 100. Приклад сверхкритического крила. Добре видно вигин профілю (задня частина)

фотографії клікабельні.

Ту-144 - радянський надзвуковий літак, розроблений КБ Туполєва в 1960-і роки. Поряд з Конкордом він є одним з двох надзвукових авіалайнерів, які коли-небудь використовувалися авіакомпаніями для комерційних перевезень.

У 60-х роках в авіаційних колах США, Великобританії, Франції і СРСР активно обговорювалися проекти створення пасажирського надзвукового літака з максимальною швидкістю 2500-3000 км / ч, дальністю польоту не менше 6-8 тисяч км. У листопаді 1962 року, Франція і Великобританія підписали угоду про спільну розробку та будівництво «Конкорд» ( «Згода»).

Творці надзвукового літака

У Радянському Союзі створенням надзвукового літака займалося конструкторське бюро академіка Андрія Туполєва. На попередньому засіданні КБ у січні 1963 року Туполєв заявив:

«Розмірковуючи про майбутнє авіаперевезень людей з одного континенту на інший, приходиш до однозначного висновку: надзвукові повітряні лайнери безсумнівно потрібні, і я не сумніваюся, що в життя вони увійдуть ...»

Провідним конструктором проекту призначений син академіка - Олексій Туполєв. З його ОКБ тісно співпрацювали понад тисячу фахівців з інших організацій. Створенню передували великі теоретичні і експериментальні роботи, що включали численні випробування в аеродинамічних трубах і натурних умовах при польотах аналога.

«Конкорд» і Ту-144

Розробникам довелося поламати голову, щоб знайти оптимальну схему машини. Принципово важлива швидкість проектованого лайнера - 2500 або 3000 км / год. Американці, дізнавшись, що «Конкорд» розраховується на 2500 км / год, заявили, що всього на півроку пізніше випустять свій пасажирський «Боїнг 2707», виконаний зі сталі і титану. Тільки ці матеріали без руйнівних наслідків витримували нагрівання конструкції при зіткненні з повітряним потоком на швидкостях 3000 км / год і вище. Однак цільні сталеві і титанові конструкції повинні ще пройти серйозну технологічну і експлуатаційну перевірку. На це піде багато часу, і Туполєв приймає рішення будувати надзвуковий літак з дюралюмінію, в розрахунку на швидкість 2500 км / год. Американський проект «Боїнга» згодом був взагалі закритий.

У червні 1965 року модель показали на щорічному авіасалоні в Парижі. «Конкорд» і Ту-144 виявилися разюче схожими один на одного. Радянські конструктори говорили - нічого дивного: загальна форма визначається законами аеродинаміки і вимог, що пред'являються до певного типу машин.

Форма крила надзвукового літака

Але якою має бути форма крила? Зупинилися на тонкому трикутному крилі з обрисом переднього краю у вигляді літери «8». Безхвоста схема - неминуча при такій конструкції несучої площині - робила надзвуковий лайнер стійким і добре керованим на всіх режимах польоту. Чотири двигуна перебували під фюзеляжем, ближче до осі. Паливо розміщене в кесонних крильевих баках. Балансувальні баки, розташовані в задній частині фюзеляжу і напливами крила, призначені, щоб змінювати положення центра ваги під час переходу від дозвуковій швидкості польоту до надзвукової. Ніс зробили гострим і гладким. Але як в такому випадку забезпечити пілотам передній огляд? Вихід знайшли - «кланяються ніс». Фюзеляж круглого перетину мав носовий обтічник кабіни екіпажа, що відхиляється вниз під кутом 12 градусів в умовах зльоту і на 17 градусів при посадці.

Надзвуковий літак піднімається в небо

Вперше надзвуковий літак піднімається в небо в останній день 1968 року. Машиною керував льотчик-випробувач Е.Елян. Як літак пасажирського призначення він перший в світі подолав швидкість звуку на початку червня 1969, перебуваючи на висоті 11 кілометрів. Другу швидкість звуку (2М) надзвуковий літак взяв в середині 1970 року, перебуваючи на висоті 16.3 кілометра. Надзвуковий літак увібрав в себе безліч нововведень конструкторського і технічного плану. Тут хочеться відзначити таке рішення як переднє горизонтальне оперення. При використанні ПГО поліпшувалася маневреність польоту і гасилась швидкість при заході на посадку. Вітчизняний надзвуковий літак міг експлуатуватися з двох десятків аеропортів, тоді як франко-англійський «Конкорд», маючи велику швидкість при посадці, міг сісти тільки в сертифікованому аеропорту. Конструктори КБ Туполєва провели колосальну роботу. Взяти, приміром, натурні випробування крила. Вони проходили на літаючої лабораторії - МіГ-21І, переробленого спеціально під випробування конструкції і устаткування крила майбутнього надзвукового літака.

Розвиток і модифікація

Роботи з розвитку базової конструкції «044» йшли в в двох напрямках: створення нового економічного бесфорсажном ТРД типу РД-36-51 і значне поліпшення аеродинаміки і конструкції надзвукового літака. Результатом цього мало стати виконання вимог по дальності надзвукового польоту. Рішення комісії Ради Міністрів СРСР по варіанту надзвукового літака з РД-36-51 було прийнято в 1969 році. Одночасно з пропозицією МАП - МГА приймається рішення, до моменту створення РД-36-51 і установки їх на надзвуковий літак, про будівництво шести надзвукових літаків з НК-144А зі зменшеними питомими витратами палива. Конструкцію серійних надзвукових літаків з НК-144А передбачалося значно модернізувати, провести значні зміни в аеродинаміці, отримавши на крейсерському надзвуковому режимі Кмакс більш 8. Ця модернізація повинна була забезпечити виконання вимог першого етапу по дальності (4000-4500 км), в подальшому передбачався перехід в серії на РД-36-51.

Будівництво модернізованого надзвукового літака

Будівництво предсерийного модернізованого Ту-144 ( «004) почалося на ММЗ« Досвід »в 1968 році. За розрахунковими даними з двигунами НК-144 (Ср \u003d 2,01) передбачувана надзвукова дальність повинна була складати 3275 км, а з НК-144А (Ср \u003d 1,91) перевищити 3500 км. З метою поліпшення аеродинамічних характеристик на крейсерському режимі М \u003d 2,2 змінили форму крила в плані (стреловидность напливною частини по передній кромці зменшили до 76 °, а базової збільшили до 57 °), форма крила стала ближче до «готичної». У порівнянні з «044», збільшилася площа крила, ввели більш інтенсивну конічну крутку кінцевих частин крила. Однак найважливішим нововведенням з аеродинаміки крила стала зміна серединної частини крила, яке забезпечило самобалансування на крейсерському режимі з мінімальними втратами якості, з урахуванням оптимізації по польотних деформацій крила на цьому режимі. Була збільшена довжина фюзеляжу з урахуванням розміщення 150 пасажирів, покращена форма носової частини, що також позитивно вплинуло на аеродинаміку.

На відміну від «044» кожну пару двигунів в парних мотогондолах з повітрозабірниками розсунули, звільнивши від них нижню частину фюзеляжу, розвантаживши його від підвищених температурних і вібраційних навантажень, при цьому змінили нижню поверхню крила в місці розрахункової області підтискання потоку, збільшили щілину між нижньою поверхнею крила і верхньою поверхнею повітрозабірника - все це дозволило інтенсивніше використовувати ефект підтискання потоку на вході в повітрозабірники на Кмакс, ніж це вдалося отримати на «044». Нова компоновка мотогондол зажадала змін по шасі: основні стійки шасі розмістили під мотогондолами, з прибиранням їх всередину між повітряними каналами двигунів, перейшли до восьміколесний візку, змінилася також схема збирання носової стійки шасі. Важливою відмінністю «004» від «044» стало впровадження переднього багатосекційного забирається в польоті крильця-дестабилизатора, висувався з фюзеляжу на злітно-посадочних режимах, і дозволяв забезпечувати необхідну балансування при відхилених елевонов-закрилках. Доробки конструкції, збільшення комерційного навантаження і запасу палива привели до зростання злітної маси, яка перевищила 190 тонн (для «044» - 150 тонн).

Передсерійний Ту-144

Будівництво предсерийного надзвукового літака № 01-1 (бортовий № 77101) завершилося в початку 1971року, 1 червня 1971 року здійснив перший політ. За програмою заводських випробувань машина виконала 231 політ, тривалістю 338 годин, з них 55 годин літав на сверхзвуке. На цій машині відпрацьовувалися комплексні питання питання взаємодії силової установки на різних режимах польоту. 20 вересня 1972 роки машина зробила переліт по трасі Москва-Ташкент, при цьому маршрут був пройдений за 1 годину 50 хвилин, крейсерська швидкість під час польоту досягала 2500 км / год. Передсерійна машина стала основою для розгортання серійного виробництва на Воронезькому авіаційному заводі (ВАЗ), якому рішенням уряду було доручено освоєння в серії надзвукового літака.

Перший політ серійного Ту-144

Перший політ серійного надзвукового літака № 01-2 (бортовий № 77102) з двигунами НК-144А відбувся 20 березня 1972 року. У серії, за результатами випробувань предсерийной машини, була відкоректована аеродинаміка крила і ще раз кілька збільшена його площа. Злітна маса в серії досягла 195 тонн. Питома витрата палива НК-144А до моменту експлуатаційних випробувань серійних машин мали намір довести до за рахунок оптимізації сопла двигуна до 1,65-1,67 кг / кгс година, а в подальшому до 1,57 кг / кгс година, при цьому дальність польоту повинна була збільшитися до 3855-4250 км і 4550 км відповідно. Реально змогли досягти до 1977 року в ході випробувань і доведень серії Ту-144 і НК-144А Ср \u003d 1,81 кг / кгс година на крейсерському надзвуковому режимі тяги 5000 кгс, Ср \u003d 1,65 кг / кгс година на злітній форсажному режимі тяги 20000 кгс, Ср \u003d 0,92 кг / кгс година на крейсерському дозвуковом режимі тяги 3000 кгс і на максимальному форсажному режимі на трансзвуковом режимі отримали 11800 кгс.Обломок надзвукового літака.

Польоти і випробування надзвукового літака

Перший етап випробувань

За короткий період часу в суворій відповідності з програмою було виконано 395 польотів із загальним нальотом 739 годин, в тому числі понад 430 годин на надзвукових режимах.

Другий етап випробувань

На другому етапі експлуатаційних випробувань відповідно до спільного наказу міністрів авіаційної промисловості та цивільної авіації від 13 вересня 1977 року № 149-223 відбувалося більш активне підключення засобів і служб цивільної авіації. Була утворена нова комісія з проведення випробувань, яку очолив заступник міністра цивільної авіації Б.Д. Грубий. Рішенням комісії, потім підтвердженим спільним наказом від 30 вересня - 5 жовтня 1977, були призначені екіпажі для проведення експлуатаційних випробувань:

1. Перший екіпаж: льотчики Б.Ф. Кузнєцов (Московське транспортне управління ГА), С.Т. Агапов (ЖЛІіДБ), штурман С.П. Храмов (МТУ ГА), бортінженери Ю.Н. Аваєв (МТУ ГА), Ю.Т. Селіверстов (ЖЛІіДБ), провідний інженер С.П. Авакімов (ЖЛІіДБ).
2. Другий екіпаж: льотчики В.П. Воронін (МДУ ГА), І.К. Ведерников (ЖЛІіДБ), штурман А.А. Сенюк (МТУ ГА), бортінженери Е.А. Требунцов (МТУ ГА) і В.В. Соломатін (ЖЛІіДБ), провідний інженер В.В. Ісаєв (ГосНІІГА).
3. Третій екіпаж: льотчики М.С. Кузнєцов (ГосНІІГА), Г.В. Воронченко (ЖЛІіДБ), штурман В.В. Вязігін (ГосНІІГА), бортінженери М.П. Ісаєв (МТУ ГА), В.В. Соломатін (ЖЛІіДБ), провідний інженер В.Н. Поклад (ЖЛІіДБ).
4. Четвертий екіпаж: льотчики Н.І. Юрського (ГосНІІГА), В.А. Севанькаев (ЖЛІіДБ), штурман Ю.А. Васильєв (ГосНІІГА), бортінженер В.Л. Венедиктов (ГосНІІГА), провідний інженер І.С. Майборода (ГосНІІГА).

До початку випробувань була проведена велика робота по розгляду всіх отриманих матеріалів з метою використання їх «для заліку» виконання конкретних вимог. Однак, незважаючи на це, окремі фахівці цивільної авіації наполягали на виконання «Програми експлуатаційних випробувань надзвукового літака», розробленої в ГосНІІГА ще в 1975 році під керівництвом провідного інженера А.М.Тетерюкова. Ця програма вимагала по суті, повторення вже раніше виконаних польотів в обсязі 750 польотів (1200 льотних годин) на трасах МГА.

Загальний обсяг експлуатаційних польотів та випробувань по обом етапах складуть 445 польотів з нальотом 835 годин, з них 475 годин на надзвукових режимах. Виконано 128 парних рейсів на маршруті Москва-Алма-Ата.

заключний етап

Заключний етап випробувань не був напруженим з технічної точки зору. Ритмічна робота за розкладом забезпечувалася без серйозних збоїв і великих дефектів. Інженерний і технічний склади «розважалися», проводячи оцінки побутового обладнання, готуючись до пасажирських перевезень. Підключення до випробувань стюардеси і відповідні фахівці ГосНІІГА стали проводити наземні тренування для відпрацювання технології обслуговування пасажирів у польоті. Були проведені т.зв. «Розіграші» і два технічні рейси з пасажирами. «Розіграш» був проведений 16 жовтня 1977 з повним моделюванням циклу реєстрації квитків, оформлення багажу, посадки пасажирів, польоту реальної тривалості, висадки пасажирів, оформлення багажу в аеропорту призначення. Від «пасса- жирів» (кращих працівників ОКБ, ЖЛІіДБ, ГосНІІГА та інших організацій) відбою не було. Раціон харчування в «польоті» був на вищому рівні, оскільки затверджувався по меню першого класу, всі отримали велике задоволення. «Розіграш» дозволив уточнити багато важливих елементів і деталі обслуговування пасажирів. 20 і 21 жовтня 1977 були виконані два технічні рейси по трасі Москва-Алма-Ата з пасажирами. В якості перших пасажирів виступали працівники багатьох організацій, які брали безпосередню участь у створенні і випробуваннях надзвукового літака. Сьогодні навіть важко уявити атмосферу на борту: там панувало почуття радості і гордості, велика надія на розвиток на тлі першокласного обслуговування, до якого технічні люди абсолютно не привчені. У перші польоти на борту були всі керівники головних інститутів і організацій.

Дорога для пасажирських перевезень відкрита

Технічні рейси пройшли без серйозних зауважень і показали повну готовність надзвукового літака і всіх наземних служб до регулярних перевезень. 25 жовтня 1977 року міністр цивільної авіації СРСР Б.П. Бугаєвим і міністром авіаційної промисловості СРСР В.А. Козаковим був утверджений основний документ: «Акт за результатами експлуатаційних випробувань надзвукового літака з двигунами НК-144» з позитивним висновком та висновками.

На підставі поданих таблиць відповідності Ту-144 вимогам Тимчасових норм льотної придатності цивільних Ту-144 СРСР, повного обсягу представленої доказової документації, що включає акти по державним і експлуатаційних випробувань, 29 жовтня 1977 року голова Госавіарегістра СРСР І.К. Мулкіджанов затвердив висновок і підписав перший в СРСР сертифікат льотної придатності типу № 03-144 на надзвуковий літак з двигунами НК-144А.

Дорога для пасажирських перевезень була відкрита.

Надзвуковий літак міг сідати і злітати в 18 аеропортах СРСР, в той час як Конкорду, чия злітно-посадкова швидкість була на 15% вище, для кожного аеропорту був потрібний окремий сертифікат на посадку. За словами деяких фахівців, якби двигуни Конкорда розміщувалися також, як у Ту-144, то аварії 25 липня 2000 року не відбулося б.

За словами фахівців, конструкція планера Ту-144 була ідеальною, недоробки ж стосувалися двигунів і різних систем.

Другий серійний екземпляр надзвукового літака

У червні 1973 року у Франції відбувся 30-й Міжнародний паризький авіасалон. Величезним був інтерес, викликаний радянським лайнером Ту-144 - першим у світі надзвуковим літаком. 2 червня тисячі відвідувачів авіасалону в передмісті Парижа Ле-Бурже спостерігали за виходом на злітну смугу другого серійного екземпляра надзвукового літака. Рев чотирьох двигунів, потужний розбіг - і ось вже машина в повітрі. Гострий ніс лайнера випростався і націлився в небо. Надзвуковий «Ту», ведений капітаном Козловим, здійснював над Парижем свій перший демонстраційний політ: набравши необхідну висоту, машина пішла за горизонт, потім повернулася і зробила коло над аеродромом. Політ проходив в нормальному режимі, ніяких технічних неполадок не відзначено.

На наступний день радянський екіпаж вирішив показати все, на що здатний новий.

Катастрофа під час демонстрації

Сонячний ранок 3 червня, здавалося, не віщувало біди. Спочатку все йшло за планом, - глядачі, задерши голови, дружно аплодували. Надзвуковий літак, показавши «вищий клас», пішов на зниження. У цей момент в повітрі з'явився французький винищувач «Міраж» (як згодом з'ясувалося, він проводив зйомку аерошоу). Зіткнення здавалося неминучим. Щоб не врізатися в аеродром і глядачів, командир екіпажу прийняв рішення піднятися вище і потягнув штурвал на себе. Однак висота вже була втрачена, створилися великі навантаження на конструкцію; в результаті праве крило тріснуло і відвалилося. Там почалася пожежа, і через кілька секунд палаючий надзвуковий літак кинувся до землі. Страшне приземлення відбулося на одній з вулиць паризького передмістя Гусенвілля. гігантська машина, Руйнуючи все на своєму шляху, звалилася на землю і вибухнула. Весь екіпаж - шість чоловік - і вісім французів на землі загинули. Постраждав і Гусенвілль - зруйновано кілька будівель. Що привело до трагедії? На думку більшості експертів, причиною катастрофи стала спроба екіпажу надзвукового літака піти від зіткнення з «Міраж». При заході на посадку «Ту» потрапив в Супутні струмінь від французького винищувача «Міраж».

Відео: Крах Ту-144 в 1973 році: як це було

Ця версія наводиться в книзі Джина Александера «Російські літаки з 1944 року» і в статті журналу «Евіейшн уїк енд спейс текнолоджи» за 11 червня 1973 року, написаної по гарячих слідах. Автори вважають, що пілот Михайло Козлов заходив на посадку не на ту смугу - чи то помилково керівника польотів, то чи через неуважність льотчиків. Диспетчер вчасно помітив помилку і попередив радянських пілотів. Але замість того щоб піти на друге коло, Козлов заклав крутий віраж - і опинився прямо перед носом винищувача французьких ВПС. Другий пілот в цей час знімав кінокамерою сюжет про екіпаж «Ту» для французького телебачення і тому не був пристебнутий. Під час маневру він повалився на центральну консоль, і, поки повертався на місце, він уже втратив висоту. Козлов різко потягнув штурвал на себе - перевантаження: праве крило не витримало. А ось інше пояснення страшної трагедії. Козлов отримав наказ вичавити максимум з машини. Ще при зльоті він на малій швидкості взяв мало не вертикальний кут. Для лайнера з такою конфігурацією це загрожує величезними перевантаженнями. В результаті не витримав і відвалився один із зовнішніх вузлів.

На думку працівників ОКБ А.Н.Туполева, причина катастрофи була в підключенні неотлаженностью аналогового блоку системи управління, що призвів до виходу на руйнівне перевантаження.

Шпигунська версія належить письменникові Джеймсу Олбергу. Коротко вона така. Поради намагалися «обставити» «Конкорд». Група Н.Д. Кузнєцова створила непогані двигуни, проте вони не могли працювати при низьких температурах на відміну від конкордовскіх. Тоді в справу включилися радянські розвідники. Пеньковський через свого агента Гревьє Уайна роздобув частина креслень «Конкорда» і переправив їх в Москву через східнонімецького торгового представника. Британська контррозвідка таким чином встановила витік, але, замість того щоб заарештувати шпигуна, вирішила підпустити до Москви дезінформацію по його ж каналах. В результаті на світ з'явився Ту-144, дуже схожий на «Конкорд». Правду встановити складно, оскільки «чорні ящики» нічого не прояснили. Один знайшли в Бурже, на місці катастрофи, проте, судячи з повідомлень, пошкоджений. Другий так і не виявили. Є думка, що «чорний ящик» надзвукового літака став предметом розбрату між КДБ і ГРУ.

За словами льотчиків, позаштатні ситуації відбувалися практично в кожному польоті. 23 травня 1978 року відбулася друга аварія надзвукового літака. Покращений досвідчений варіант лайнера, Ту-144Д (№ 77111) після загоряння палива в зоні мотогондоли 3-ої 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.

Після приземлення через кватирку кабіни екіпажу покинули лайнер командир екіпажу В. Д. Попов, другий пілот Е. В. Елян і штурман В. В. Вязігін. Що знаходилися в салоні інженери В. М. Куліш, В. А. Ісаєв, В. Н. Столповська покинули лайнер 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, спрацював як ніж бульдозера, набираючи землю, і провернули під живіт, увійшовши в фюзеляж.) 1. червня 1978 року Аерофлот назавжди припинив надзвукові пасажирські рейси.

Удосконалення надзвукового літака

Роботи над удосконаленням надзвукового літака тривали ще кілька років. Випущено п'ять серійних літаків; ще п'ять знаходилися в процесі будови. Розроблено нову модифікацію - Ту-144Д (дальній). Однак вибір нового двигуна (більш економічного), РД-36-51, зажадав значною перепланування літака, особливо енергетичної установки. Серйозні конструктивні прогалини в цій області привели до затримки випуску нового лайнера. Лише в листопаді 1974 року серійний Ту-144Д (бортовий номер 77105) піднявся в повітря, а через дев'ять (!) Років після свого першого польоту, 1 листопада 1977, надзвуковий літак отримав свідоцтво льотної придатності. У той же день відкриті пасажирські рейси. За свою недовгу експлуатацію лайнери перевезли 3194 пасажирів. 31 травня 1978 року польоти припинені: на одному з серійних Ту-144Д виникла пожежа, і лайнер зазнав катастрофи, розбившись під час вимушеної посадки.

Катастрофи в Парижі і Егорьевске привели до того, що інтерес до проекту з боку держави зменшився. З 1977 по 1978 рік було виявлено 600 несправностей. В результаті вже в 80-х роках надзвуковий літак вирішено зняти, пояснивши це «поганим впливом на здоров'я людей під час переходу звукового бар'єру». Проте чотири з п'яти перебували у провадженні Ту-144Д все ж були добудовані. Надалі вони базувалися в Жуковському і піднімалися в повітря в якості літаючих лабораторій. Всього було побудовано 16 надзвукових літаків (в тому числі і в далекій модифікації), які вчинили в цілому 2556 вильотів. До середини 90-х років з них збереглося десять: чотири в музеях (Моніно, Казань, Куйбишев, Ульяновськ); один залишився на заводі у Воронежі, де побудований; ще один перебував в Жуковському разом з чотирма Ту-144Д.

Згодом Ту-144Д використовувався тільки для вантажних перевезень між Москвою і Хабаровському. В цілому, надзвуковий літак здійснив 102 рейсу під прапором Аерофлоту, з них 55 - пасажирських (було перевезено 3 194 пасажира).

Пізніше надзвукові літаки здійснювали тільки випробувальні польоти і кілька польотів з метою встановлення світових рекордів.

На Ту-144ЛЛ були встановлені двигуни НК-32 в зв'язку з відсутністю придатних до експлуатації НК-144 або РД-36-51, аналогічні використовуваним на Ту-160, різноманітні датчики і випробувальна контрольно-записує апаратура.

Всього було побудовано 16 лайнерів 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 лайнерів так і не була закінчена.

Що стало з літаками

Всього було побудовано 16 - борта 68001, 77101, 77102, 77105, 77106, 77107, 77108, 77109, 77110, 77111, 77112, 77113, 77114, 77115, 77116 і 77144.

Тих, хто залишився в льотному стані на даний час не существут. Практично повністю укомплектовані деталями і можуть бути відновлені до льотного стану борти Ту-144ЛЛ № 77114 і ТУ-144Д № 77115.

В відновити події стані ТУ-144ЛЛ № 77114, який використовувався для тестів НАСА, зберігається на аеродромі в Жуковському.

ТУ-144Д № 77115 також зберігається на аеродромі в Жуковському. У 2007 році обидва лайнера були заново пофарбовані і виставлені для загального відвідування на авіасалоні МАКС-2007.

№ 77114 і № 77115 будуть швидше за все встановлені в якості пам'яток або експонуватися на аеродромі в Жуковському. У 2004-2005 р з ними були вчинені якісь угоди з продажу їх на металобрухт, але протести авіаційної громадськості привели до збереження їх. Небезпека продажу їх на металобрухт повністю не усунуто. Питання про те в чию власність вони перейдуть остаточно не вирішені.

На фотографії підпис першого космонавта висадився на Місяць Ніла Армстронга, льотчика космонавта Георгія Тимофійовича Берегового та всіх загиблих членів екіпажу. Надзвуковий літак № 77102 розбився під час демонстраційного польоту на авіасалоні в Ле Бурже. Всі 6 членів екіпажу (заслужений льотчик-випробувач Герой Радянського Союзу М.В.Козлов, льотчик-випробувач В.М.Молчанов, штурман Г.Н.Баженов, заступник головного конструктора, інженер генерал-майор В.Н.Бендеров, провідний інженер Б.А.Первухін і бортінженер А.І.Дралін) загинули.

Зліва направо. Шість членів екіпажу борту надзвукового літака №77102: заслужений льотчик-випробувач Герой Радянського Союзу М.В.Козлов, льотчик-випробувач В.М.Молчанов, штурман Г.Н.Баженов, заступник головного конструктора, інженер генерал-майор В.Н. Бендеров, провідний інженер Б.А.Первухін і бортінженер А.І.Дралін (хто як стоїть по порядку на жаль не уточнила). Далі льотчик-космонавт двічі Герой Радянського Союзу генерал-майор Береговий Георгій Тимофійович, за ним зліва Лавров Володимир Олександрович, далі перший американський космонавт, який висадився на місяць Ніл Армстронг, далі (стоять за Нілом) - Степан Гаврилович Корнєєв (начальник УВС з управління зовнішніх зносин президії Академії наук), в центрі Туполєв Андрій Миколайович - радянський авіаконструктор, академік АН СРСР, генерал-полковник, тричі Герой Соціалістичної Праці, Герой Праці РРФСР, потім Олександр Олександрович Архангельський, головний конструктор заводу, радянський авіаконструктор, доктор технічних наук, заслужений діяч науки і техніки РРФСР, Герой Соціалістичної Праці. Крайній праворуч Туполєв Олексій Андрійович (син А.Н.Туполева) - російський авіаконструктор, академік РАН, академік АН СРСР з 1984 року, Герой Соціалістичної Праці. Знімок зроблений в 1970 році. Підписи на фото Г.Т.Берегового і Ніла Армстронга.

Конкорд

Аварія Конкорда.

В даний час лайнер не експлуатується через катастрофу 25 липня 2000 року. 10 квітня 2003 року British Airways і Air France оголосили про рішення припинити комерційну експлуатацію свого парку «Конкордов». Останні рейси відбулися 24 жовтня. Останній політ «Конкорда» відбувся 26 листопада 2003 року, G-BOAF (останній побудований лайнер) вилетів з Хітроу, пролетів над затокою Біськайським, зробив прохід над Брістолем, і приземлився в аеропорту Філтон.

Чому надзвуковий літак більше не експлуатують

Надзвуковий літак Туполєва часто називають «втраченим поколінням». Міжконтинентальні рейси визнані неекономічними: за годину польоту надзвуковий літак спалював у вісім разів більше пального, ніж звичайний пасажирський. З тієї ж причини не виправдали себе далекі перельоти - до Хабаровська і Владивостока. Недоцільно використовувати надзвуковий «Ту» в якості транспортного лайнера через його невеликої вантажопідйомності. Правда, пасажирські перевезення на ньому все ж стали престижним і прибутковою справою для Аерофлоту, хоча квитки вважалися на ті часи дуже дорогими. Навіть після офіційного закриття проекту, в серпні 1984 года, керівник Жуковської льотно-випробувальної бази Клімов, начальник конструкторського відділу Пухов і заступник головного конструктора Попов за підтримки ентузіастів надзвукових польотів відновили і ввели в дію два лайнера, а в 1985 році добилися дозволу виконувати польоти для встановлення світових рекордів. Екіпажами Аганова і Веремія встановлено більше 18 світових рекордів в класі надзвукових літаків - по швидкості, скоропідйомності і дальності польоту з вантажем.

16 березня 1996 року в Жуковському почалася серія науково-дослідних польотів Ту-144ЛЛ, який поклав початок розробці другого покоління надзвукових пасажирських лайнерів.

95-99 роки. Надзвуковий літак з бортовим номером 77114 був використаний американським НАСА як літаюча лабораторія. Отримав назву Ту-144ЛЛ. Основне призначення - дослідження та випробування американських розробок для створення власного сучасного надзвукового літака для пасажирських перевезень.

Швидкість звукової хвилі величина не постійна навіть за умови, що розглянута середовище поширення звуку є повітрям. Швидкість звуку при фіксованій температурі повітря і атмосферного тиску змінюється з ростом висоти над рівнем моря.

У міру збільшення висоти над рівнем моря швидкість звуку зменшується. Умовної точкою відліку величини є нульовий рівень моря. Отже, швидкість з якою звукова хвиля стелиться по водній гладі дорівнює 340.29 м / с за умови температури навколишнього повітря в 15 0 С і атмосферного тиску 760 мм. рт.ст. Отже, літаки літають зі швидкістю вище, ніж швидкість звуку, називають надзвуковими.

Перші досягнення надзвукової швидкості

Надзвуковими літаками називають літальні апарати виходячи з їх фізичної здатності пересуватися зі швидкістю вище ніж звукові хвилі. У звичних для нас кілометрів за годину цей показник грубо дорівнює 1200 км / год.

Ще літаки часів Другої світової війни з поршневими ДВС і створюють повітряний потік пропелерами при пікіруванні вже досягали позначки швидкості в 1000 км / год. Правда за розповідями пілотів, в ці моменти літак починало моторошно трясти внаслідок сильної вібрації. Відчуття було таке, що крила можуть просто відірватися від фюзеляжної частини літака.

Згодом при створенні надзвукових літаків інженери-проектувальники враховували вплив повітряних потоків на конструкцію літаків при досягненні швидкості звуку.

Подолання надзвукового бар'єру літаком

Коли літак пересувається серед повітряних мас він буквально розсікає повітря в усі сторони, створюючи шумовий ефект і розходяться в усі напрямки хвилі повітряного тиску. При досягненні літального апарату швидкості звуку виникає момент, коли звукова хвиля не здатна обігнати літак. Через це перед фронтальною частиною літака виникає ударна хвиля у вигляді щільного бар'єру з повітря.

Виниклий попереду літака шар повітря в момент досягнення літальним апаратом швидкості звуку створює різке зростання опору, що і служить джерелом зміни характеристик стійкості літака.

Коли літак летить, звукові хвилі поширюються від нього на всі боки зі швидкістю звуку. Коли літак досягає швидкості М \u003d 1, тобто швидкості звук, звукові хвилі скупчуються перед ним і утворюють шар ущільненого повітря. При швидкостях вище швидкості звуку ці хвилі утворюють ударну хвилю, яка досягає землі. Ударна хвиля сприймається як звуковий удар, акустично сприймається людським вухом внизу на земної поверхні як глухий вибух.

Цей ефект можна постійно спостерігати при проведенні навчань надзвукових літаків цивільним населенням в районі польотів.

Ще одним цікавим фізичним явищем при польоті надзвукових літаків - це візуальне випередження літальних апаратів їх власного звуку. Звук спостерігається з деяким запізненням за хвостом літака.

Число Маха в авіації

Теорію з підтверджуючим експериментальним процесом освіти ударних хвиль був продемонстрував ще задовго до першого польоту надзвукового літака австрійський фізик Ернст Мах (1838 - 1916). Величину, яка має відношення швидкості літального апарату до швидкості звукової хвилі називають сьогодні в честь вченого - Махом.

Як ми вже обмовилися в водної частини, на швидкість звуку в повітряному середовищі впливають такі метеорологічні умови як тиск, вологість і температура повітря. Температура в залежності від висоти польоту літака змінюється від +50 на поверхнях Землі до -50 в шарах стратосфери. Тому на різних висотах для досягнення надзвукових швидкостей обов'язково враховуються місцеві метеоумови.

Для порівняння над нульовою позначкою рівня моря швидкість звуку становить 1240 км / год, тоді як на висоті понад 13 тис. Км. ця швидкість знижується до 1060 км / год.

Якщо прийняти співвідношення швидкості літального апарату до швидкості звукова за М, то при значенні М\u003e 1, це буде завжди сверхсвуковая швидкість.

Літаки з дозвуковій швидкістю мають значення М \u003d 0.8. Вилка значень Маха від 0,8 до 1,2 задають звуковою швидкістю. А ось гіперзвукові літальні апарати мають число Маха більше 5. З відомих військових російських надзвукових літаків можна виділити СУ-27 - винищувач перехоплювач, Ту-22М - бомбардувальник ракетоносець. З американських відомий SR-71 - літак-розвідник. Першим надзвуковим літаком в рамках серійного виробництва став американський винищувач F-100 в 1953 році.

Модель космічного човника під час випробувань в надзвуковий аеродинамічній трубі. Спеціальна методика тіньової фотографії дозволила зафіксувати, де виникають ударні хвилі.

Перший надзвуковий літак

За 30 років з 1940 по 1970 швидкість літаків зросла в кілька разів. Перший переліт з звуковою швидкістю був здійснений 14 жовтня 1947 року на американському літаку Bell XS-1 в штаті Каліфорнія над авіабазою.

Пілотував реактивний літак Bell XS-1 капітан американських ВПС Чак Йіге. Йому вдалося розігнати апарат до швидкості 1066 км / год. В ході даного випробування був отриманий істотний зріз даних для подальшого поштовху в розвитку надзвукових літаків.

Конструкція крил надзвукових літаків

Підйомна сила і лобове опір зі швидкістю збільшуються, тому крила стають менше, тонше і набували стріловидну форму, покращуючи обтічність.

У літаків, пристосованих до надзвукових польотів крила на відміну від звичайних дозвукових літаків витягувалися під гострим кутом назад, нагадуючи наконечник стріли. Зовні крила утворювали трикутник в єдиній площині з його остроугольной вершиною в передній частині літака. Трикутна геометрія крила дозволяла керувати літаком передбачувано в момент переходу звукового бар'єру і як наслідок уникнути вібрацій.

Існують моделі, в яких застосовувалися крила із змінною геометрією. У момент зльоту і посадки кут крила відносно літака дорівнював 90 градусам, тобто перпендикулярний. Це необхідно для створення максимальної підйомної сили в момент зльоту і посадки, тобто в той момент коли швидкість знижується і підйомна сила при гострому вугіллі при незмінній геометрії досягає свого критичного мінімуму. З ростом швидкості геометрія крила змінюється до максимально гострого кута біля основи трикутника.

Літаки-рекордсмени

В ході гонки за рекордними швидкостями в небі літаком Bell-X15, на борту якого було встановлено ракетний двигун, була досягнута рекордна швидкість 6,72 або 7200 км / ч в 1967 році. Цей рекорд не могли побити через довгий час.

І тільки в 2004 році безпілотний гіперзвукової літальний апарат NASA X-43, який розроблявся для польоту з гіперзвукової швидкістю, вдалося в рамках його третього польоту розігнати до рекордних 11 850 км / ч.

Перші два польоту закінчилися невдало. На сьогоднішній день ця найвища цифра швидкості літака.

Випробування надзвукового автомобіля

На цьому реактивному надзвуковому автомобілі Thrust SSC встановлені 2 авіаційні двигуни. У 1997 році він став першим наземним транспортним засобом, Який подолав звуковий бар'єр. Як і при надзвуковому польоті, перед автомобілем виникає ударна хвиля.

Наближення автомобіля беззвучно, тому, що весь створюваний шум зосереджений в що йде за ним ударної хвилі.

Надзвукові літаки в цивільній авіації

Що стосується цивільних надзвукових літаків, то все відомі 2 серійні літаки, що виконують регулярні рейси: радянський ТУ-144 і французький Concorde. ТУ-144 здійснив свій дебютний виліт в 1968 році. Дані апарати були призначені для далеких трансатлантичних перельотів. Час перельоту були значно скорочені в порівнянні з дозвуковими апаратами за рахунок збільшення висоти перельоту до 18 км, де літак використовував незавантажений повітряний коридор і минув хмарну завантаження.

Перший цивільний надзвуковий літак СРСР ТУ-144 завершив свої польоти в 1978 році внаслідок їх нерентабельність. Остаточну крапку в рішенні про відмову експлуатувати в регулярних рейсах було прийнято через катастрофу дослідного екземпляра ТУ-144Д під час його випробування. Хоча варто відзначити, що за рамками цивільної авіації літак ТУ-144 продовжували експлуатувати для термінової поштової і вантажної доставки з Москви до Хабаровська аж до 1991 року.

Тим часом незважаючи на дорогі білети, Французький надзвуковий літак «Конкорд» продовжував надавати послуги аваіарейсов для своїх європейських клієнтів до 2003 року. Але врешті-решт, незважаючи на більш багатий соціальний шар європейських жителів, питання нерентабельність був все одно неминучий.

Облетіти Землю за пару годин. Це не міф, це реальність, якщо бути пасажиром супершвидко літака.

Boeing X-43

Гіперзвукової літак Х-43А - це найшвидший літак у світі. Безпілотник під час тестування показав фантастичні результати, він летів зі швидкістю 11230 кілометрів на годину. Це приблизно в 9,6 раза більше, ніж швидкість звуку.

Проектували і створювали машину X-43A фахівці NASA, Orbital Sciences Corporation і MicroCraft Inc. Щоб рекордсмен з'явився на світло знадобилося близько десяти років досліджень в сфері надзвукових прямоточних повітряно-реактивних двигунів, які здатні розганяти літаки до надзвукових швидкостей. На проект знадобилося чверть мільярда доларів.

Найшвидший літак на планеті не відрізняється великими розмірами. Розмах його крил всього півтора метра, довжина ж всього 3,6 метра. На найшвидшому літаку встановили експериментальний прямоточний двигун надзвукового горіння Supersonic Combustion Ramjet (SCRamjet). І головна його особливість в тому, що немає деталей, що труться. Ну а паливо, на якому літає рекордсмен - це суміш кисню і водню. Творці не стали відводити місце під спеціальні баки для кисню, він забирається прямо з атмосфери. Це дозволило зменшити масу літака. У підсумку, в результаті використання кисню з воднем двигун виділяє звичайний водяний пар.

Найшвидший літак в світі Boeing X-43 літає зі швидкістю 11 230 км / год

Варто відзначити, що найшвидший літак у світі розроблявся спеціально для випробувань новітньої технології, а саме гіперзвукову альтернативу сучасним турбореактивних двигунів. Вчені вважають, що гіперзвукові літаки зможуть долетіти до будь-якої точки Землі всього за 3-4 години.

Orbital Sciences Corporation Х-34

Х-34 теж є найшвидшим літаком. Причому, він може розвивати ще більшу швидкість, ніж попередній, а саме 12144 кілометрів на годину. Втім, в списку найшвидших він все-таки на другому місці. Все тому, що на експериментах він зміг розвинути швидкість менше 11230 кілометрів на годину. Прискорення літак отримує за допомогою твердопаливної ракети «Пегас» (Pegasus), яка прикріплена до повітряного судна.

Вперше випробували цей найшвидший літак у світі навесні 2001 року. І на те, щоб створити і протестувати двигун апарату Hyper-X пішло 7 років і 250 мільйонів доларів. Випробування Х-34 закінчилися успіхом лише навесні 2004 року. Тоді під час запуску над Тихим океаном біля острова Святого Миколая машина розігналася до 11 тисяч кілометрів на годину. Цей літак більше, ніж рекордсмен. Довжина літака 17,78 метрів, розмах крил 8,85 метрів, висота вже 3,5 метрів. Повітряне судно хоч і швидко літає, але маса у нього значна 1270 кілограмів. Максимум, на яку висоту він може піднятися - 75 кілометрів.

North American X-15

Х-15 - це вже експериментальний американський літак-ракетоплан, він оснащений ракетними двигунами. Х-15 перший і протягом сорока років єдиний за всю історію пілотований гіперзвукової літак, який здійснив суборбітальні космічні польоти з пілотами. У цього літального апарату основне завдання - вивчати умови польоту на гіперзвукових швидкостях, а так само досліджувати умови входу в атмосферу крилатих апаратів. Він призначений для оцінки нових конструкторських рішень, покриттів, а також психофізичних аспектів управління в умовах верхніх шарів атмосфери. Концепцію проекту затвердили в 1954 році. І в польоті був зафіксований неофіційний рекорд висоти, який тримався з 1963 року і до 2004 року. Цей літак здатний летіти зі швидкістю 7274 кілометрів на годину.

Втім, незважаючи на вражаючу швидкість, важить літак досить пристойно - понад 15 тисяч кілограмів. Але це з урахуванням маси палива. При посадці літальний апарат важить в два рази менше. Висота, на яку може піднятися Х-15 - майже 110 кілометрів. Ну а дальність польоту становить 543,4 кілометра.

SR-71 ( «Blackbird»)

SR-71 - це стратегічний надзвуковий розвідник військово-повітряних сил США. І це найшвидший літак, до того ж самий що високо серійний. Таким він залишається протягом останніх 25 років. У нього досить компактні розміри: довжина 32,76 метрів, висота 5,64 метра, а розмах крил 16,95 метрів. При таких даних вражає маса літака, при зльоті вона становить понад 77 тисяч кілограмів, правда, пусте повітряне судно важить близько 27 тисяч кілограмів. Ну а максимальна швидкість, з якою здатний літати SR-71 - 3715 кілометрів на годину.

Міг-25 ( «Летюча миша»)

А ось це найшвидший на планеті реактивний військовий літак. Саме на ньому було встановлено рівно 29 світових рекордів. Розроблено та побудовано два різновиди цього літального апарату: перехоплювач і розвідник. Довжина літака становить 23,82 метра, висота майже 6 метрів, розмах крил 13,95 у розвідника і 14,015 у перехоплювача. Максимальна злітна маса літака 41200 кілограмів, а при посадці вона дорівнює 18800 кілограмів. Літає Міг-25 зі швидкістю 3395 кілометрів на годину.

Винищувач-перехоплювач МіГ-25 - найшвидший літак у Росії

МіГ-31

Це двомісний надзвуковий винищувач-перехоплювач, які призначений для польотів в будь-яку погоду і є літаком дальнього радіусу дії. МіГ-31 є першим радянський бойовим літаком 4-го покоління. Він необхідний для перехоплення і знищення цілей в повітрі на великих, середніх, малих і гранично малих висотах, вночі і вдень, в різних метеоумовах, при активних і пасивних радіолокаційних перешкодах у супротивника, навіть помилкових теплових цілях. Чотири літаки МіГ-31 можуть контролювати повітряний простір в 800-900 кілометрів. Один літак має довжину 21,62 метра, висоту 6,5 метрів і розмах крил 13,45 метрів. Літає машина зі швидкістю 3 тисячі кілометрів на годину.

Макдоннел-Дуглас F-15 ( «Ігл»)

А це всепогодний американський тактичний винищувач 4-го покоління. Він здатний завойовувати перевагу в повітрі. На озброєння «Ігл» взяли в 1976 році. Всього існує 22 модифікації літака. F-15 застосовувалися в Перській затоці, Югославії та на Близькому Сході. Винищувач розвиває максимальну швидкість в 2650 кілометрів на годину.

Дженерал Дайнемикс F-111 ( «Aardvark» або «Pig»)

F-111 - двомісний тактичний бомбардувальник. У 1996 році його вивели з бойового складу військово-повітряних сил США. Швидкість його пересування становить 2645 кілометрів на годину.
Підпишіться на наш канал в Яндекс.Дзен