Предыдущая публикация
Первый за 20 лет: есть ли шанс на возвращение сверхзвуковой пассажирской авиации
В США состоялся первый с 2003 года сверхзвуковой полет гражданского самолета. Совершивший его экспериментальный аппарат XB-1 должен стать прототипом сверхзвукового лайнера XXI века. Научный обозреватель Forbes Анатолий Глянцев выясняет, скоро ли можно будет вновь пересечь Атлантический океан за три часа
Компания Boom Supersonic объявила, что ее экспериментальный самолет XB-1 преодолел звуковой барьер. Это первый сверхзвуковой самолет, созданный частной компанией без участия правительств и военных. Одновременно это первый сверхзвуковой полет гражданского самолета с 2003 года, когда прекратилась эксплуатация «Конкорда» (британо-французский сверхзвуковой пассажирский самолет). XB-1 должен стать прототипом пассажирского лайнера Overture («Увертюра»). Компания планирует выпускать до 66 самолетов в год. Однако не так просто будет вместить эти амбициозные планы в прокрустово ложе законов физики и рынка.
Маркетинговое исследование рынка гражданских самолетов в России 2019-2023 гг., прогноз до 2028 г. Анализ отрасли в текущей экономической ситуации (с обновлением) www.restko.ru/market/9884 Прыжок через барьер
Первый сверхзвуковой полет в истории состоялся в 1947 году. С тех пор было создано несколько поколений сверхзвуковых истребителей, но всего две модели пассажирских самолетов: советский Ту-144 и англо-французский «Конкорд». Создание сверхзвукового лайнера было вопросом политического престижа, а не экономической целесообразности. Советские и западные разработчики шли «нос к носу»: Ту-144 впервые поднялся в воздух 31 декабря 1968 года, «Конкорд» — 2 марта 1969 года. В 1973 году произошла катастрофа: первый серийный Ту-144 разрушился в воздухе. Это надолго задержало ввод самолета в эксплуатацию. Только в 1977-м он вышел на первый и, как выяснилось, последний регулярный маршрут: «Москва — Алма-Ата». Лайнер преодолевал расстояние в 3260 км на скорости 2000 км/ч. Это около двух скоростей звука на его крейсерской высоте 16–17 км. Ту-144 принимал на борт 80 пассажиров и летал раз в неделю.
Уже в 1978 году перевозки были свернуты. Вероятно, главной причиной была произошедшая в том же году авиакатастрофа: при испытаниях нового двигателя самолет загорелся, два члена экипажа погибли. Среди других факторов называют экономическую неэффективность и сильный шум в салоне.
«Конкорд» имел схожие характеристики: 100 пассажирских мест и около двух звуковых скоростей. На регулярных рейсах, в основном между Европой и США, эксплуатировалось всего 16 машин, а последний полет состоялся в 2003 году.
В чем причина столь скромных успехов «гражданского сверхзвука» в XX веке и изменится ли ситуация в будущем?
Совмещая несовместимое
Чтобы понять особенности сверхзвукового полета, вспомним, что звук — это колебания воздуха. Наши голосовые связки приводят воздух в движение, сообщая ему энергию. Эта энергия переносится звуковой волной, достигает наших ушей и колеблет барабанные перепонки. Другими словами, скорость звука — это скорость, с которой по воздуху передается энергия движения.
Что же происходит на сверхзвуковой скорости? Воздух не успевает отводить огромную энергию, с которой в него врезается самолет. Сопротивление воздуха резко возрастает. Принципиально меняется аэродинамика. Трудности быстро растут с ростом скорости. Так, при скорости 1,6 звуковой температура поверхности самолета достигает 65 °C, а на двух звуковых скоростях — уже 120 °C.
Сверхзвуковой самолет должен уметь летать в трех режимах: дозвуковом при взлете, наборе высоты, снижении и посадке, околозвуковом при разгоне и торможении и сверхзвуковом на крейсерской скорости. Проблема в том, что технические решения, хорошо работающие в одном из режимов, совсем не так хороши для двух других. Это касается всего: формы крыла и фюзеляжа, конструкции двигателя и даже навыков пилота. Кроме того, на движение с такой скоростью тратится много топлива. Все это в конечном счете сказывается на цене билета. Так, в 1996 году билет из Лондона в Нью-Йорк и обратно от British Airways стоил $7574 ($12 460 в ценах 2020 года). И это за полет в очень тесном и шумном салоне «Конкорда». Неудивительно, что самолет зачастую отправлялся полупустым.
Вторая проблема — звуковой удар. Каждый, кто наблюдал за сверхзвуковым полетом истребителя, слышал нечто похожее на удар грома. Распространено заблуждение, что с этим звуком самолет «преодолевает звуковой барьер», и слышать его можно только при разгоне. На самом деле «гром» имеет иную природу. Сверхзвуковой самолет создает вокруг себя ударную волну в воздухе. Эта волна имеет форму конуса, вершина которого — летательный аппарат. Там, где волна достигает земли, слышится звуковой удар. Волна сопровождает самолет все время сверхзвукового движения, а значит, «гром» услышит каждый, над кем пролетит лайнер. Из-за звукового удара сверхзвуковые гражданские полеты над территорией США запрещены без специального разрешения. Похожие ограничения действуют в Германии и многих других странах. Но даже если принимать во внимание обычный шум, а не звуковой удар, сверхзвуковым самолетам трудно уложиться в жесткие современные требования.
Еще одна трудность связана с высотой. Обычные лайнеры поднимаются на 9–12 км, но для сверхзвуковых полетов даже там слишком плотный воздух. Для них оптимальна отметка 15–17 км. Однако на такой высоте трудно поддерживать нормальное давление воздуха в салоне, да и экстренная посадка будет удовольствием ниже среднего.
Билет на увертюру
Сможет ли пассажирская авиация преодолеть все эти препятствия? Или «сверхзвук» останется прерогативой военных, которым важна не коммерческая, а боевая эффективность?
На этот вопрос отвечает капитальный обзор, вышедший в 2017 году в научном журнале Progress in Aerospace Sciences. Авторы пришли к выводу, что лучшее решение — бизнес-джет на 8–12 пассажирских мест. Он будет летать со скоростью 1,4–2 звуковых по двум сотням возможных маршрутов — всегда над океанами, чтобы минимизировать последствия звукового удара. Клиентами станут люди, не нуждающиеся в деньгах, зато остро нуждающиеся во времени. Прежде всего это крупные бизнесмены и высокопоставленные политики. В целом такие самолеты вряд ли смогут претендовать более чем на 10% рынка пассажирских авиаперевозок. Перевозку десятков пассажиров за рейс, как на Ту-144 и «Конкордах», эксперты сочли делом отдаленного будущего.
Теперь взглянем на амбициозные планы Boom Supersonic. Самолет Overture будет развивать скорость 1,7 звуковых — примерно вдвое больше, чем обычный дозвуковой лайнер. Он примет на борт 64–80 пассажиров. Компания прочит своему детищу более 600 маршрутов дальностью до 7900 км.
Разработчики заявляют о 130 заказах и предварительных заказах (pre-orders) от компаний American Airlines, United Airlines и Japan Airlines. Достроенный в прошлом году завод готов производить до 66 самолетов в год.
Оптимизм компании основан на новых технических решениях. Overture и его прототип XB-1 практически полностью состоят из композитных материалов на основе углеродного волокна. Благодаря им самолет сочетает сложную форму с прочностью и легкостью. Еще одно ноу-хау — турбореактивный двигатель Symphony. Его воздухозаборники замедляют поток воздуха до дозвуковых скоростей, позволяя двигателю работать в обычном режиме даже в сверхзвуковом полете. Наконец, система дополненной реальности помогает пилотам видеть взлетно-посадочную полосу, несмотря на длинный нос самолета. Конструкторам «Конкорда» пришлось делать нос подвижным.
Однако технические новинки не всегда оправдывают ожидания. Чем больше изменений в конструкции, тем больше вероятность непредвиденных осложнений и срыва сроков.
Еще одна причина для оптимизма — опросы пассажиров. Компания ссылается на исследование 2022 года. По данным онлайн-опроса, 81% пассажиров «заинтересованы» в сверхзвуковых полетах, а 87% пассажиров премиум-класса готовы сменить ради этого любимую авиакомпанию. Однако в опросе участвовало всего 1500 пассажиров, включая 500 пассажиров премиум-класса. А главное, ответы сильно зависят от формулировки вопроса. Вряд ли у участников спрашивали, готовы ли они заплатить за трехчасовой перелет между континентами «конкордовские» $12 000. В конечном счете судьбу проекта Overture, как и всей сверхзвуковой пассажирской авиации, решит цена билета — а она пока неизвестна.
Следующая публикация
Нет комментариев