Перед авиаконструкторами встала задача дальнейшего увеличения их скорости. Более высокая скорость расширяла боевые возможности как истребителей, так и бомбардировщиков.
Исследования настоящих проектов сверхзвуковых самолётов начаты в середине Второй мировой войны . Лётные пилотируемые испытания начаты Чаком Йегером , американским лётчиком-испытателем, 14 октября года на экспериментальном самолёте Bell X-1 с ракетным двигателем XLR-11 достигшего сверхзвуковой скорости в управляемом полёте.
Развитие
В 1950-1960-е годы произошло бурное развитие сверхзвуковой авиации. Решены основные проблемы устойчивости и управляемости самолётов, их аэродинамической эффективности на сверхзвуковых скоростях. Рост скорости полёта сопровождался увеличением потолка свыше 20 км. В эти годы начато серийное производство сверхзвуковых самолётов самого разного назначения:
- Первый серийный сверхзвуковой истребитель - North American F-100 Super Sabre (первый полёт в мае 1953 года, поступил в серийное производство в том же году, на вооружении с осени 1954 года). Скорость M=1,3.
- Первый серийный сверхзвуковой бомбардировщик -Convair B-58 Hustler (первый полёт в ноябре 1956 года, поступил в серийное производство в том же году, на вооружении с 1960 года). Скорость M=2.
- Первый серийный разведчик, рассчитанный на длительный полёт на скорости M=3 - Lockheed A-12 (первый полёт в 1962 году, на вооружении с 1963 года).
- Первые серийные пассажирские самолёты Ту-144 (полетевший первым в конце 1968 года) и Aérospatiale-BAC Concorde , первым начавший рейсы с пассажирами в 1976 году.
Уже используются боевые самолёты со сниженной заметностью «Стелс ».
Несмотря на то что большинство боевых самолетов способны развивать сверхзвуковую скорость, многие из них не рассчитаны на крейсерский сверхзвуковой полёт и лишь некоторые могут достичь этой скорости в горизонтальном полете без включения форсажного режима работы двигателей.
Пассажирские сверхзвуковые самолёты
Известны всего два серийно выпускавшихся пассажирских сверхзвуковых самолёта, выполнявших регулярные рейсы: советский самолёт Ту-144 , совершивший первый полёт 31 декабря 1968 года и бывший в эксплуатации с 1975 по 1978 год и выполнивший двумя месяцами позже полёт англо-французский Concorde , совершавший трансатлантические и чартерные рейсы с 1976 по 2003 год. Они значительно сокращали время дальних перелётов, использовали незагруженное воздушное пространство (≈18 км) выше обычной высоты 9-12 км, где совершали полёты вне воздушных трасс .
Наиболее существенными недостатками коммерческих сверхзвуковых самолётов оказались:
- Удельный расход топлива.
- Шумность над аэродромом.
- Сложность использования.
Несмотря на неосуществление нескольких других бывших и существующих проектов пассажирских сверхзвуковых и околозвуковых самолётов (Boeing 2707 , Boeing Sonic Cruiser , Douglas 2229 , Lockheed L-2000, Ту-244 , Ту-344 , Ту-444 , SSBJ и других) и вывод из эксплуатации самолётов двух реализованных проектов, разрабатывались ранее и существуют современные проекты гиперзвуковых (в том числе суборбитальных) пассажирских авиалайнеров (например, ZEHST , SpaceLiner) и военно-транспортных (десантных) самолётов быстрого реагирования.
На разрабатываемый пассажирский бизнес-джет Aerion AS2 в ноябре 2015 был сделан твёрдый заказ на 20 единиц суммарной стоимость 2,4 миллиарда долларов с началом поставок в 2023 году. Техническую поддержку компании Aerion окажет авиастроительный концерн Boeing . В феврале 2019 года появилась базовая стоимость нового самолёта - 120 млн USD, что почти в два раза дороже его конкурентов - самолёта Global 7000 от Bombardier .
Теоретические проблемы
Полёт на сверхзвуковой скорости, в отличие от дозвукового, протекает в условиях иной аэродинамики, поскольку при достижении воздушным судном скорости звука качественно меняется аэродинамика обтекания, из-за чего резко возрастает аэродинамическое сопротивление , также растёт кинетический нагрев конструкции от трения набегающего на большой скорости воздушного потока, смещается аэродинамический фокус, что ведёт к утрате устойчивости и управляемости самолёта. Кроме того, проявилось такое неизвестное до создания первых сверхзвуковых самолётов явление, как «волновое сопротивление ».
Поэтому достижение скорости звука и эффективный стабильный полёт на около- и сверхзвуковых скоростях были невозможны за счёт простого увеличения мощности двигателей - потребовались новые конструктивные решения. Как следствие, изменился внешний облик самолёта: появились характерные прямые линии, острые углы, в отличие от «гладких» форм дозвуковых самолётов.
Следует отметить, что проблему создания эффективного сверхзвукового самолёта нельзя считать разрешённой до сих пор. Создателям приходится идти на компромисс между требованием увеличения скорости и сохранением приемлемых взлётно-посадочных характеристик. Таким образом, завоевание авиацией новых рубежей по скорости и высотности связано не только с использованием более совершенной или принципиально новой двигательной установки и новой конструктивной компоновки самолётов, но также с изменениями их геометрии в полёте. Такие изменения, улучшая характеристики самолёта на больших скоростях, не должны ухудшать их качества на малых скоростях, и наоборот. В последнее время создатели отказываются от уменьшения площади крыла и относительной толщины их профилей, а также увеличения угла стреловидности крыла у самолётов с изменяемой геометрией, возвращаясь к крыльям малой стреловидности и большой относительной толщины, если уже достигнуты удовлетворительные величины максимальной скорости и практического потолка. В таком случае считается важным, чтобы сверхзвуковой самолёт имел хорошие лётные данные на малых скоростях и малое сопротивление при больших скоростях, особенно на малых высотах.
Когда может подняться в небо новый сверхзвуковой пассажирский самолет? Бизнес-джет на базе бомбардировщика Ту-160: реально? Как бесшумно преодолеть звуковой барьер?
Ту‑160 - самый крупный и мощный в истории военной авиации сверхзвуковой самолет и самолет с изменяемой геометрией крыла. Среди летчиков получил прозвище "Белый лебедь". Фото: AP
Есть ли у сверхзвуковых пассажирских машин перспектива? - спросила я не так давно выдающегося российского авиаконструктора Генриха Новожилова.
Конечно, есть. По крайней мере сверхзвуковой бизнес-самолет обязательно появится, - ответил Генрих Васильевич. - Мне не раз доводилось беседовать с американскими бизнесменами. Они четко заявляли: "Если бы такой самолет появился, господин Новожилов, то, как бы дорого он ни стоил, его бы у вас мгновенно купили". Скорость, высота и дальность - три фактора, которые актуальны всегда.
Да, актуальны. Мечта любого бизнесмена: утром перелететь через океан, заключить крупную сделку, а вечером вернуться домой. Современные самолеты летают не быстрее 900 км/ч. А сверхзвуковой бизнес-джет будет иметь крейсерскую скорость около 1900 км в час. Какие перспективы для делового мира!
Вот почему ни Россия, ни Америка, ни Европа никогда не оставляли попыток создать новую сверхзвуковую пассажирскую машину. Но история тех, что уже летали - советского Ту-144 и англо-французского "Конкорда", - научила многому.
В декабре этого года будет полвека, как Ту-144 совершил первый полет. А спустя год лайнер показал, на что конкретно способен: преодолел звуковой барьер. Он набрал скорость в 2,5 тыс. км/ч на высоте 11 км. Это событие вошло в историю. В мире до сих пор нет аналогов пассажирских бортов, которые способны повторить подобный маневр.
"Сто сорок четверка" открыла принципиально новую страницу в мировом самолетостроении. Рассказывают, на одном из совещаний в ЦК КПСС конструктор Андрей Туполев докладывал Хрущеву: машина получается довольно прожорливой. Но тот лишь махнул рукой: ваше дело - утереть нос капиталистам, а керосина у нас - хоть залейся...
Нос - утерли. Керосином - залились.
Впрочем, и европейский конкурент, взлетевший позже, тоже не отличился экономичностью. Так, в 1978 году девять "Конкордов" принесли своим компаниям около 60 млн долларов убытка. И только правительственные субсидии спасли положение. Тем не менее "англо-француз" летал вплоть до ноября 2003 года. А вот Ту-144 списали намного раньше. Почему?
Прежде всего не оправдался хрущевский оптимизм: в мире разразился энергетический кризис и цены на керосин устремились вверх. Сверхзвуковой первенец сразу же окрестили "удавом на шее "Аэрофлота". Огромный расход топлива нокаутировал и проектную дальность полетов: Ту-144 не дотягивал ни до Хабаровска, ни до Петропавловска-Камчатского. Только из Москвы до Алма-Аты.
И если бы только это. 200-тонный "утюг", курсировавший над густонаселенными районами на сверхзвуковой скорости, буквально взорвал все пространство вдоль трассы. Посыпались жалобы: надои у буренок упали, куры перестали нестись, кислотные дожди задавили... Где правда, где ложь - сегодня однозначно не скажешь. Но факт остается фактом: "Конкорд" летал только над океаном.
Наконец, самое важное - катастрофы. Одна - в июне 1973-го на авиасалоне в парижском Ле Бурже, что называется, на виду у планеты всей: экипаж летчика-испытателя Козлова хотел продемонстрировать возможности советского лайнера... Другая - через пять лет. Тогда выполнялся испытательный полет с двигателями новой серии: они как раз должны были вытащить самолет на необходимую дальность.
"Конкорд" тоже не избежал трагедии: самолет разбился в июле 2000 года при вылете из аэропорта Шарль де Голль. По иронии судьбы, он рухнул почти там, где когда-то Ту-144. Погибли 109 человек на борту и четверо на земле. Регулярные пассажирские перевозки возобновились только год спустя. Но последовала еще череда инцидентов, и на этом сверхзвуковике тоже поставили жирную точку.
31 декабря 1968 года состоялся первый полет Ту‑144, на два месяца раньше "Конкорда". А 5 июня 1969 года на высоте 11 000 метров наш самолет первым в мире вырвался за пределы звукового барьера. Фото: Сергей Михеев/ РГ
Сегодня, на новом витке развития технологий, ученым необходимо найти баланс между противоречивыми факторами: хорошей аэродинамикой нового сверхзвукового самолета, небольшим расходом топлива, а также жесткими ограничениями на шум и звуковой удар.
Насколько реально создать новый пассажирский сверхзвуковик на базе бомбардировщика Ту-160? С точки зрения чисто инженерной - вполне, говорят эксперты. И в истории есть примеры, когда военные самолеты успешно "снимали погоны" и улетали "на гражданку": так, Ту-104 был создан на основе дальнего бомбардировщика Ту-16, а Ту-114 - бомбардировщика Ту-95. В обоих случаях пришлось переделывать фюзеляж - менять схему расположения крыла, расширять диаметр. Фактически это были новые самолеты, и достаточно успешные. Кстати, любопытная деталь: когда Ту-114 впервые прилетел в Нью-Йорк, там в ошарашенном аэропорту не нашлось ни подходящего по высоте трапа, ни тягача...
Схожие работы как минимум потребуются и по конверсии Ту-160. Однако насколько это решение будет экономически эффективно? Все требуется тщательно оценить.
Сколько нужно таких самолетов? Кто и куда на них будет летать? Насколько они будут коммерчески доступны для пассажиров? Как скоро окупятся затраты на разработку?.. Билеты на том же Ту-144 стоили в 1,5 раза дороже обычных, но даже такая высокая стоимость не покрывала эксплуатационных затрат.
Между тем, как утверждают эксперты, первый российский сверхзвуковой административный самолет (бизнес-джет), может быть спроектирован за семь-восемь лет при наличии задела по двигателю. Такой самолет сможет вместить до 50 человек. Общий спрос на внутреннем рынке прогнозируется на уровне 20-30 машин при цене 100-120 млн долларов.
Серийный сверхзвуковой пассажирский самолет нового поколения может появиться около 2030 года
Над проектами сверхзвуковых бизнес-джетов работают конструкторы по обе стороны океана. Все ищут новые компоновочные решения. Кто-то предлагает нетипичный хвост, кто-то - совершенно необычное крыло, кто-то - фюзеляж с изогнутой центральной осью...
Специалисты ЦАГИ разрабатывают проект СДС/СПС ("сверхзвуковой деловой самолет / сверхзвуковой пассажирский самолет"): по задумке, трансатлантические перелеты на расстояние до 8600 км он сможет выполнять с крейсерской скоростью не менее 1900 км/ч. Причем салон сделают трансформируемым - из 80-местного в 20-местный VIP-класса.
А минувшим летом на авиасалоне в Жуковском одной из самых интересных стала модель высокоскоростного гражданского самолета, созданная учеными ЦАГИ в рамках международного проекта HEXAFLY-INT. Этот самолет должен летать со скоростью более 7-8 тыс. км/ч, соответствующей числам Маха 7 или 8.
Но чтобы высокоскоростной гражданский самолет стал реальностью, предстоит решить огромный спектр задач. Они связаны с материалами, водородной силовой установкой, ее интеграцией с планером и получением высокой аэродинамической эффективности самого летательного аппарата.
И что уже совершенно точно: конструктивные особенности проектируемой крылатой машины будут явно нестандартными.
Компетентно
Сергей Чернышев, генеральный директор ЦАГИ, академик РАН:
Уровень звукового удара (резкий перепад давления в ударной волне) от Ту-144 равнялся 100-130 паскалей. Но современные исследования показали: его можно довести до 15-20. Более того, снизить громкость звукового удара до 65 децибел, а это эквивалентно шуму большого города. До сих пор в мире нет официальных нормативов по допустимому уровню звукового удара. И скорее всего он будет определен не раньше 2022 года.
Мы уже предложили облик демонстратора сверхзвукового гражданского самолета будущего. Образец должен показать возможность снижения звукового удара в сверхзвуковом крейсерском полете и шума в районе аэропорта. Рассматриваются несколько вариантов: самолет на 12-16 пассажиров, также на 60-80. Есть вариант совсем маленького делового самолета - на 6-8 пассажиров. Это разные веса. В одном случае машина будет весить примерно 50 тонн, а в другом - 100-120 и т.д. Но стартуем мы именно с первого из обозначенных сверхзвуковых самолетов.
По разным оценкам, уже сегодня есть нереализованная на рынке потребность в быстрых перелетах деловых людей на самолетах с пассажировместимостью 12-16 человек. И, конечно, машина должна летать на расстояние не меньше 7-8 тысяч километров по трансатлантическим маршрутам. Крейсерская скорость будет 1,8-2 Маха, то есть примерно в два раза быстрее скорости звука. Такая скорость является технологическим барьером для использования в конструкции планера обычных алюминиевых материалов. Поэтому мечта ученых - сделать самолет полностью из температурных композитов. И хорошие наработки есть.
Четкие требования к самолету должен определить стартовый заказчик, и тогда на этапах эскизного проектирования и проведения опытно-конструкторских работ возможно некоторое изменение исходного облика самолета, полученного на этапе предварительного проектирования. Но обоснованные принципы снижения звукового удара останутся неизменными.
Недолгая пассажирская эксплуатация сверхзвукового Ту‑144 ограничилась рейсами из Москвы в Алма‑Ату. Фото: Борис Корзин/ Фотохроника ТАСС
Думаю, до летающего прототипа нас отделяет 10-15 лет. В ближайшее время, по нашим планам, должен появиться летающий демонстратор, облик которого прорабатывается. Его главная задача - продемонстрировать основные технологии создания сверхзвукового самолета с низким уровнем звукового удара. Это необходимый этап работы. Серийный сверхзвуковой самолет нового поколения может появиться на горизонте 2030 года.
Олег Смирнов, заслуженный пилот СССР, председатель комиссии по гражданской авиации Общественного совета Ространснадзора:
Сделать на базе Ту-160 пассажирский сверхзвуковик? Для наших инженеров - совершенно реально. Не проблема. Тем более что машина эта очень хорошая, с замечательными аэродинамическими качествами, хорошим крылом, фюзеляжем. Однако сегодня любой пассажирский самолет должен прежде всего соответствовать международным требованиям летной и технической годности. Несовпадений, если сравнивать бомбардировщик и пассажирский самолет, - более 50 процентов. Например, когда некоторые говорят, что при переделке надо "раздуть фюзеляж", надо понимать: сам Ту-160 весит более 100 тонн. "Раздуть" - это еще добавить вес. А значит - увеличить расход топлива, уменьшить скорость и высоту, сделать аппарат по своим эксплуатационным расходам абсолютно непривлекательным для любой авиакомпании.
Чтобы создать сверхзвуковой самолет для деловой авиации, нужны новая авионика, новые авиадвигатели, новые материалы, новые виды топлива. На Ту-144 керосин, что называется, лился рекой. Сегодня подобное невозможно. А главное - на такой самолет должен быть массовый спрос. Одна-две машины по заказу от миллионеров финансовой проблемы не решат. Авиакомпании должны будут брать его в лизинг и "отрабатывать" стоимость. На ком? Естественно, на пассажирах. С точки зрения экономики, проект станет провальным.
Сергей Мельниченко, генеральный директор МКАА "Безопасность полетов":
За почти 35 лет, прошедших с начала серийного выпуска Ту-160, технологии ушли вперед, и это придется учитывать при глубокой модернизации существующего самолета. Самолетостроители говорят, что намного проще и дешевле создать новый самолет в соответствии с новой концепцией, чем перестраивать старый.
Другой вопрос: если Ту-160 будет перестроен именно под бизнес-джет, заинтересуются ли им все-таки арабские шейхи? Однако есть несколько "но". Самолету нужно будет получить международный сертификат (а за его выдачей стоят Евросоюз и США), что очень проблематично. Кроме того, понадобятся новые экономичные двигатели, которых у нас нет. Те, которые имеются, топливо не потребляют, а пьют.
Если же самолет переоборудуют под перевозку эконом-пассажиров (что маловероятно), то вопрос - а куда летать и кого возить? Мы за прошлый год только-только подобрались к цифре 100 млн перевезенных пассажиров. В СССР эти показатели были куда выше. Количество аэродромов уменьшилось в несколько раз. Далеко не все, кто хотел бы слетать в европейскую часть страны с Камчатки и Приморья, могут себе это позволить. Билеты на "пьющий топливо самолет" будут дороже, чем на "боинги" и "эрбасы".
Если самолет планируется перестроить сугубо под интересы руководителей крупных компаний, то так, скорее всего, и будет. Но тогда этот вопрос касается сугубо их, а не российской экономики и людей. Хотя и в этом случае сложно представить, что полеты будут выполняться только в Сибирь или на Дальний Восток. Проблема с шумами на местности. А если обновленный самолет не пустят на Сардинию, то кому он нужен?
Конец 50-х годов, гонка вооружений в период Холодной войны подтолкнула развитие технологий, и военная авиация с успехом преодолевает звуковой барьер. Мир ликует: этот период времени характеризует внедрение передовых технологий во все сферы жизни. Логично, что следующий шаг, который пытается сделать мировая авиация – создание сверхзвуковых пассажирских самолетов. Их называют будущим гражданской авиации, авиакомпании торопятся идти в ногу со временем и размещают заказы на новые самолеты. Считалось, что время дозвуковых самолетов прошло.
Зарождение Конкорда
Конкорд, что переводится как «согласие» - совместное «детище» Франции и Великобритании. Изначально эти страны вели независимые исследования в области создания сверхзвукового пассажирского самолета, но вскоре стало очевидно, что по ряду причин проще объединить усилия, что и произошло в 1961 году. Работа над проектом была согласована и разделена: часть разработок была реализована Францией, часть Великобританией, так же были реализованы производство и окончательная сборка самолетов.
Первый полет Конкорда состоялся 2 марта 1969 года. К тому моменту на сверхзвуковой самолет было размещено более 70 предварительных заказов различными авиакомпаниями. Коммерческие перспективы Конкорда выглядели очень привлекательными, ему предсказывали успех.
Примерно в то же время – в 1969 году компания Boeing выводила на рынок свой новый дальнемагистральный самолет Boeing 747. Руководство Boeing было весьма подавлено слухами о Конкордах: они представлялись серьезными конкурентами «Джамбо», и 747 даже планировали переводить на грузовые рейсы, после запуска Конкордов на линии.
Рекламная кампания Конкордов впечатляла: периодическая пресса того времени отводила сверхзвуковым самолетам главенствующую роль в пассажирских перевозках, в честь Конкордов проводили вечеринки, они участвовали в рекламных турне. Обычные граждане мечтали первыми подняться на борт Конкорда в качестве пассажиров.
Сверхзвуковые в СССР
Параллельно с созданием Конкорда разработки сверхзвукового пассажирского лайнера велись в СССР. Он был разработан КБ «Туполева», и совершил первый полет 31 декабря 1968 года. Ту-144 имел некоторые конструкционные особенности, отличающие его от Конкорда, например, переднее горизонтальное оперение, что давало ему преимущество во время снижения и посадки. Обслуживать Ту-144 могли 18 аэропортов на территории Советского Союза.
Тем не менее, с эксплуатацией самолета возникли трудности. Первый рейс Ту-144 совершил 26 декабря 1975 года по маршруту Москва-Алма-Ата с почтовыми грузами на борту. Пассажирские рейсы Ту-144 начал обслуживать с 1 ноября 1977 года по тому же маршруту. Для его обслуживания не было подготовленных экипажей – роль командира всегда выполняли летчики-испытатели КБ «Туполева», вторыми пилотами выступали летчики Аэрофлота. Высокие эксплуатационные расходы, в том числе повышенный расход топлива, отразились на цене билетов. Стоимость билета на Ту-144 по маршруту Москва-Алма-Ата превышала обычную цену почти в полтора раза.
Пассажирские перевозки Ту-144 прекратил уже в 1978 году из-за низкой рентабельности, в дальнейшем их использовали для перевозки грузов из Москвы на Дальний Восток страны, летных испытаний, или в качестве «летающей лаборатории».
Конец эры сверхзвуковых пассажирских самолетов
Конкорды были новейшими самолетами того времени, которые потребовали новых конструкционных решений и инноваций, сильно удороживших его производство и, как результат, конечную стоимость машины. Сильно были недооценены расходы на обслуживание самолета, и расход топлива, который был значительно выше, чем у дозвуковых пассажирских лайнеров.
В результате нефтяного кризиса 1973 года повысились мировые цены на нефть и авиационное топливо. К тому же, с 1970 года на линии выходит экономичный и перспективный «Джамбо» - Boeing 747. Оценив эксплуатационные расходы, авиакомпании начали отзывать размещенные ранее заказы на Конкорды.
К тому времени были произведены 14 серийных самолетов, 9 из которых приобрели авиакомпании Air France и British Airways, и то, больше для того, чтобы поддержать репутацию стран-разработчиков Конкорда. Оставшиеся пять самолетов были реализованы по символической цене в один фунт стерлингов (или один франк для французов). Главное условие при приобретении Конкордов по таким ценам – коммерческая эксплуатация самолетов. Их так же приобрели английская и французская авиакомпании.
Вопреки всему Конкорды выходят на линии. Почти сразу становится ясно, что их эксплуатация убыточна – Конкорды не могут выйти даже на самоокупаемость. Высокую стоимость билетов пытаются компенсировать высоким уровнем сервиса. Рейсы, обслуживаемые сверхзвуковыми самолетами, позиционируются как рейсы для бизнесменов и обеспеченных людей, которые ценят время, а не деньги. Хоть какую-то прибыль приносят чартерные рейсы.
Основными маршрутами Конкордов стали полеты через Атлантику: Париж-Нью-Йорк (Air France), Лондон-Нью-Йорк и Лондон-Барбадос (British Airways).
Так Конкорды поддерживали престиж своих авиакомпаний до 2000 года.
Катастрофа Конкорда под Парижем
25 июля 2000 года в Международном аэропорту имени Шарля де Голля Конкорд авиакомпании Air France готовился к взлету. Он должен был совершить рейс по маршруту Париж-Нью-Йорк, на борту находились сто пассажиров и девять членов экипажа.
Во время разбега по ВПП Конкорд наскочил на титановый обломок двигателя ранее взлетевшего McDonnell Douglas DC-10, покрышка одной из стоек шасси лопнула, и кусок резины ударил в крыло самолета. От удара был поврежден топливный бак, началась утечка керосина, который тут же воспламенился.
Несмотря на возгорание, экипаж уже не мог остановить разбег самолета. Командир принял решение взлетать, он рассчитывал произвести аварийную посадку в аэропорту Ле Бурже на трех двигателях, но вскоре отказал еще один из них. Самолет начал разрушаться прямо в воздухе, и Конкорд потерял управление.
Он рухнул в трех километрах от аэропорта, в пригороде Парижа. В зоне поражения оказался небольшой отель. Погибли все находившиеся на борту Конкорда, четыре человека на земле, несколько получили ранения.
Эта трагедия повлекла за собой необратимые последствия. Полеты Конкордов были приостановлены более чем на год, их популярность резко снизилась. После возобновления рейсов, Конкорды уже не пользовались прежней лояльностью немногих верных ему пассажиров. Сверхзвуковые пассажирские самолеты начали приносить все больше убытков, и был поднят вопрос о снятии Конкордов с эксплуатации.
Прощай, Конкорд!
В 2003 году две авиакомпании – основные эксплуатанты Конкордов, объявили о прекращении его коммерческой эксплуатации. Последний полет Конкорд совершил 26 ноября 2003 года. Его поклонники, любители авиации из разных стран, приехали в аэропорт на торжественные проводы самолета. С тех пор Конкорды находятся на вечных стоянках в разнообразных музеях. Их можно увидеть в Ле Бурже в Авиакосмическом музее, в аэропорту Хитроу в Великобритании, и других экспозициях.
Советский сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144 так же удостоился своего места в музее. Ту-144 находятся на вечных стоянках в Монино, в Музее ВВС; в Музее гражданской авиации Ульяновска и т.д.
Конкорд и Ту-144 – единственные сверхзвуковые пассажирские самолеты, которые эксплуатировались на коммерческих рейсах. С их уходом закончилась эра сверхзвуковой гражданской авиации прошлого века.
ТАСС-ДОСЬЕ. 25 января 2018 года президент РФ Владимир Путин в ходе посещения Казанского авиационного завода им. C. П. Горбунова (филиал ПАО "Туполев") присутствовал при демонстрационном полете нового сверхзвукового стратегического ракетоносца Ту-160 "Петр Дейнекин" и предложил создать гражданскую версию данного самолета.
Редакция ТАСС-ДОСЬЕ подготовила справку об отечественных и иностранных программах по созданию сверхзвуковых пассажирских авиалайнеров.
Начало разработок
Изыскания в области сверхзвуковой гражданской авиации начались в Великобритании, Франции и США в конце 1950-х годов. Первые эскизные проекты соответствующих пассажирских авиалайнеров появились на Западе в начале 1960-х годов. В это же время в Советском Союзе приступили к разработке собственного сверхзвукового самолета.
Ту-144
16 июля 1963 года вышло постановление ЦК КПСС и Совмина СССР "О создании ОКБ А. Н. Туполева сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144 с четырьмя реактивными двигателями и о постройке партии таких самолетов". Общее руководство проектом осуществлял генеральный конструктор ОКБ Андрей Туполев, а после его смерти в 1972 году - сын конструктора, Алексей Туполев.
Опытный экземпляр Ту-144 (бортовой номер СССР-68001) совершил первый полет 31 декабря 1968 года.
Выпуск серийных экземпляров Ту-144 был развернут на Воронежском авиационном заводе (ныне - ПАО "ВАСО" в составе ОАК). Всего с 1972 по 1984 годы было произведено 17 серийных машин, из них три проходили статические испытания, эксплуатировались 14 (в том числе две - с пассажирами), две разбились в авиакатастрофах, одна так и не была достроена. В период с ноября 1977 года по май 1978 года два Ту-144 выполнили 55 рейсов между Москвой и Алма-Атой, перевезя в общей сложности 3 тыс. 284 пассажиров.
В 1978 году после второй катастрофы эксплуатация Ту-144 была прекращена, а сама программа свернута. Работы по созданию модификации Ту-144ДА (с увеличенной дальностью полета) не получили развития.
Concorde
Aerospatiale/BAC Concorde ("Конкорд", с фр. "согласие") с 1962 года создавался французской компанией Aerospatiale совместно с British Aircraft Corporation. Опытный экземпляр (регистрационный номер - F-WTSS) поднялся в воздух через два месяца после первого полета Ту-144 - 2 марта 1969 года.
Всего в 1965-1979 годах было построено 20 экземпляров самолетов. 14 из них в 1976-2003 годах эксплуатировались авиакомпаниями Air France и British Airways на регулярных пассажирских линиях: в основном для трансатлантических перелетов по маршрутам в Нью-Йорк из Парижа и Лондона. В среднем расстояние между Парижем и Нью-Йорком самолет преодолевал за 3,5 часа.
За все время эксплуатации Concorde с самолетами этого типа произошла одна катастрофа. 25 июля 2000 года при взлете из Парижа машина Air France с регистрационным номером F-BTSC потерпела крушение из-за наличия на взлетно-посадочной полосе постороннего предмета. Тогда погибли 109 человек на борту и четыре человека на земле.
Всего за 27 лет эксплуатации Concorde перевезли более 2,5 млн пассажиров. Окончательно Air France и British Airways отказались от эксплуатации самолетов этого типа из- за спада пассажиропотока, вызванного терактами в США 11 сентября 2001 года, ростом затрат на поддержание самолетов в летной готовности и отсутствием перспектив по их модернизации.
Американская программа 1960-х годов
5 июня 1963 году президент США Джон Кеннеди объявил о запуске национальной программы создания сверхзвукового пассажирского авиалайнера, предложив компенсировать за счет государства 75% затрат компании-разработчика. Целью программы было конкурировать с проектом Concorde. Создать новый самолет выразили намерение корпорации Boeing, Lockheed и North American, предложившие, соответственно, проекты Boeing 2707, Lockheed L-2000 и гражданскую версию стратегического бомбардировщика XB-70 Valkyrie.
Наиболее перспективным был проект Boeing 2707 - широкофюзеляжного лайнера, рассчитанного на перевозку 277 пассажиров на расстояние до 7,8 тыс. км со скоростью 2 тыс. 900 км/ч. Был построен натурный макет самолета, Boeing получил 120 заказов от авиакомпаний США.
Однако в 1971 году стало очевидно отставание американской программы от европейского Concorde и советского Ту-144. В результате Конгресс США прекратил ее финансирование. Boeing и другие компании продолжать ее за свой счет отказались.
Другие проекты
Опыт программ Ту-144 и Concorde показал, что эксплуатация самолетов такого типа имеет целый ряд недостатков по сравнению с обычными, дозвуковыми лайнерами. В частности, из-за большого потребления топлива и дороговизны обслуживания сверхзвуковых пассажирских авиалайнеров очень сложно сделать прибыльной. Также не удалось решить проблем с шумностью двигателей самолетов, а также похожих на взрыв звуковых ударов в момент перехода на сверхзвук.
Тем не менее, изыскания в данной области продолжаются и в настоящее время. Так, в 2016 году американская Boom Technology объявила о разработке самолета на 40 мест, способного преодолеть расстояние между Лос-Анджелесом и Сиднеем за шесть часов. Американские компании Aerion и Lockheed Martin работают над проектом трехдвигательного сверхзвукового бизнес-джет Aerion AS2 на 12 пассажиров, первые поставки которого намечены на 2023 год. Еще одна американская компания Spike Aerospace планирует сертифицировать в том же 2023 г. свой бизнес-джет Spike S-512, рассчитанный на перевозку 18 пассажиров.
Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ, гордод Жуковский, Московская область) представил на международном аэрокосмическом салоне МАКС-2017 макет сверхзвукового бизнес-джета, который может быть создан в течение ближайших десяти лет. В числе отмененных проектов такого рода - Sukhoi Supersonic Business Jet, Ту-344 (бизнес-джет на базе ракетоносца Ту-22М3), Ту-444 и др., программа NASA High Speed Civil Transport (1990-1999).
Сверхзвуковые самолеты - летательные аппараты, которые способны совершать полет на скорости, превышающей скорость звука (число Маха M = 1,2-5).
История
Появление в 1940-х годах реактивных истребителей поставило перед конструкторами задачу в дальнейшем увеличении их скорости. Увеличенная скорость улучшала характеристики как бомбардировщиков, так и истребителей.
Первопроходцем в сверхзвуковую эру стал американский летчик-испытатель Чак Йегер. 14.10.1947 г., управляя экспериментальным самолетом Bell X-1 с ракетной силовой установкой XLR-11, в управляемом полете он преодолел скорость звука.
Развитие
Бурное развитие сверхзвуковой авиации началось в 60-70 гг. XX века. Тогда разрешились проблемы аэродинамической эффективности, управляемости и устойчивости самолетов. Большая скорость полета позволила также увеличить практический потолок на более 20 000 м, который являлся комфортной высотой для бомбардировщиков и разведчиков.
До появления зенитно-ракетных установок и комплексов, которые могли поражать цели на больших высотах, главным принципом проведения бомбардировочных операций было удерживание самолетов-бомбардировщиков на максимальной высоте и скорости. Тогда были построены и запущены в серийное производство сверхзвуковые самолеты различного назначения – разведчики-бомбардировщики, перехватчики, истребители, перехватчики-бомбардировщики. Convair F-102 Delta Dagger стал первым сверхзвуковым самолетом-разведчиком, Convair B-58 Hustler – первым сверхзвуковым дальним бомбардировщиком.
В настоящее время проводится проектирование, разработка и выпуск новых самолетов, часть которых производится по особой технологии, снижающей их радиолокационную и визуальную заметность, – «Стелс».
Пассажирские сверхзвуковые самолеты
В истории авиации были созданы только 2 пассажирских сверхзвуковых самолета, которые осуществляли регулярные рейсы. Первый полет советского самолета Ту-144 состоялся 31.12.1968 г., время его эксплуатации – 1975-1978 гг. Англо-французский самолет «Конкорд» сделал первый полет 2.03.1969 г. и эксплуатировался на трансатлантическом направлении в 1976-2003 гг.
Использование таких самолетов позволило не только уменьшить время перелета на дальние расстояния, но и использовать незанятые воздушные линии на больших высотах (около 18 км) в то время, когда высоты 9-12 км, которые использовали лайнеры, были сильно загруженными. Также сверхзвуковые самолеты выполняли рейсы вне воздушных трасс (по спрямленным маршрутам).
Несмотря на провал нескольких проектов околозвуковых и сверхзвуковых самолетов (SSBJ, Ту-444, Ту-344, Ту-244, Lockheed L-2000, Boeing Sonic Cruiser, Boeing 2707) и снятие двух реализованных проектов с эксплуатации, продолжается разработка современных проектов гиперзвуковых авиалайнеров (например SpaceLiner, ZEHST) и десантных (военно-транспортных) самолетов быстрого реагирования. В производство запущен сверхзвуковой бизнес-джет Aerion AS2.
Теоретические вопросы
По сравнению с дозвуковым полет на сверхзвуковой скорости выполняется по другому закону, потому что при достижении самолетом скорости звука происходят изменения в схеме обтекания, как следствие, увеличивается кинетический нагрев аппарата, возрастает аэродинамическое сопротивление, наблюдается смена аэродинамического фокуса. Все это в сумме сказывается на ухудшении управляемости и устойчивости самолета. Также появилось неизвестное доселе явление волнового сопротивления.
Поэтому эффективный полет при достижении скорости звука требует не просто увеличения мощности двигателей, но и внедрения новых конструктивных решений.
Поэтому такие самолеты получили изменение в своем внешнем облике – появились острые углы и характерные прямые линии по сравнению с «гладкой» формой дозвуковых самолетов.
На сегодняшний день задача создания действительно эффективного сверхзвукового самолета не решена. Создатели обязаны находить компромисс между сохранением нормальных взлетно-посадочных характеристик и требованием увеличения скорости.
Поэтому завоевание современной авиацией новых рубежей по высоте и скорости связано не только с внедрением новых двигательных установок и компоновочных схем, но и с изменениями геометрии полетов. Эти изменения должны улучшать качества самолета при полете на больших скоростях, не ухудшая при этом их характеристики на малых скоростях, и наоборот. Конструкторы в последнее время отказываются от уменьшения площади крыльев и толщины их профилей, увеличения угла стреловидности, возвращаясь к крыльям большой относительной толщины и малой стреловидности, если удалось достигнуть требований практического потолка и скорости.
Важно, чтобы сверхзвуковой самолет обладал хорошими летными данными на малых скоростях и был устойчив к лобовому сопротивлению при больших скоростях, особенно на приземных высотах.
Классификация самолетов:
| А |
| Б |
| В |
| Г |
| Д |
| И |
| К |
| Л |
| О |
| П |
| Р |
