В погоне за звуком. Как и зачем NASA планирует увеличить скорость самолетов

Аэрокосмическая администрация США готовит тестовый сверхзвуковой самолет

— почему перестали существовать сверхзвуковые пассажирские самолеты

— как самолет NASA может решить проблему звукового удара

— какие компании в ближайшие годы протестируют сверхзвуковые самолеты

Сверхзвуковой тестовый самолет NASA X-59 QueSST должен начать летать уже в следующем году. Инженеры готовят аппарат, который сможет максимально бесшумно преодолевать звуковой барьер.

С амолет — это самый высокотехнологичный и самый быстрый транспорт современности. Если, конечно, не учитывать многочасовые задержки рейсов, на которые жалуются завсегдатаи аэропортов.

Средняя крейсерская скорость разных моделей авиалайнеров сегодня составляет около 900 км/час. Это позволяет сотням тысяч людей каждый день пересекать Атлантический океан всего за несколько часов.

До недавнего времени рекорд по пересечению Атлантики (рейс Нью-Йорк — Лондон) составлял 5 часов 13 минут. На днях самолет British Airways благодаря шторму развил скорость в 1327 км/час и проделал этот же путь за 4 часа 56 минут.

Правда, речь идет о лайнерах, скорость которых не превышает число Маха и является дозвуковой. Венец инженерной мысли — британско-французский самолет Конкорд — еще 30 лет назад мог преодолевать звуковой барьер и с комфортом перевозил пассажиров из Европы в США всего за три часа.

Автопроизводители отказались от сверхзвуковых разработок, поскольку такие самолеты используют слишком много топлива и создают слишком много шума.
Летать быстрее звука теперь могут только военные и космонавты. Но в NASA решили возродить сверхбыстрые полеты и сделать так, чтобы преодоление звукового барьера происходило практически бесшумно.

Фото: NASA

Что готовят в NASA?


В 2018-м американская аэрокосмическая администрация объявила о разработке технологий, которые позволят сделать сверхзвуковые самолеты бесшумными и минимизировать урон от так называемого звукового удара.

Для этого NASA в очередной раз взяла в подрядчики авиагиганта Lockheed Martin, чьи инженеры и должны сконструировать тестовый сверхзвуковой самолет X-59 QueSST.

Недавно представители NASA заявили о том, что самолет находится на финальном этапе сборки и может быть построен уже к концу 2020-го. В Lockheed Martin говорят, что первые полеты QueSST должны состояться в 2021-м.

«У X-59 будут особые ударные волны, которые, по нашим прогнозам, будут намного тише на земле, чем обычная сверхзвуковая волна. Мы разработали систему, которая позволяет измерять эти ударные волны и подтверждать, что это именно то, что нам нужно. Мы можем собирать эти данные во время полета Х-59», — говорил недавно один Кевин Вайнерт из руководителей проекта сверхзвукового самолета NASA.

Главная проекта X-59 QueSS — минимизировать волны воздушных потоков, которые возникают, когда самолет летит на сверхзвуковых скоростях, и могут быть опасными на земле и в воздухе из-за очень громкого звукового удара.

В NASA и Lockheed Martin говорят, что их компьютерные модели подтверждают безопасность X-59, но самолету нужно будет ряд испытаний, сертификаций и звуковых проверок.

В одном из последних тестов экспериментальный сверхзвуковой самолет должен будет пролететь над некоторыми населенными пунктами в США, чтобы люди сами могли оценить его опасность и вред от подобных аппаратов.

Для исследований урона от звукового удара в NASA провели несколько испытательных полетов на сверхзвуковых истребителях McDonnell Douglas F/A-18 Hornet и McDonnell Douglas F-15 Eagle.

Фото: suwalls.com

На скорости более 1600 км/час специальные датчики, вмонтированные в корпус самолетов измеряли давление воздуха и сверхзвуковые ударные волны, которым они подвергались.

Как ранее писало НВ, в X-59 должны использовать реактивный двигатель General Electric F414, который установлен на истребителе F/A-18 °F Super Hornet.

Для снижения интенсивности звуковых волн новый тестовый самолет NASA имеет необычную аэродинамическую форму: очень длинную носовую часть, из-за которой пилоты смогут ориентироваться в пространстве только по приборам и камерам, а также необычный киль, который должен разбивать мощные звуковые волны.

Крейсерская скорость X-59 составит примерно 1515 км/ч на высоте 17 км над землей. В теории, это позволит преодолеть расстояние между Лондоном и Нью-Йорком меньше чем за четыре часа. Обычным пассажирским лайнерам (не считая случаев со штормами) для этого нужно около восьми часов.

Фото: supersonicmyths.com


Как ни странно, первый самолет преодолел звуковой барьер в далеком 1947-м. Это был экспериментальный Bell X-1, который достиг скорости в 1066 км/час на высоте в 12 км.

Такая скорость приблизительно равна числу Маха, которое обозначает соотношение скорости течения в определенной точке газового потока (в данном случае — атмосферы) к скорости распространения звука в движущейся среде.

Скорость звука в воздухе составляет примерно 1191,6 км/час. Хотя на высоте в 11 км (оптимальная высота для пассажирских авиалайнеров) скорость звука падает до 1062 км/час из-за значительного снижения температуры.

Таким образом, все, что движется со скоростью больше 1 Мах можно называть сверхзвуковым летательным аппаратом.

Десятки лет авиаинженеры разрабатывали самолеты, которые могли бы лететь быстрее скорости звука, сохраняя при этом хорошую управляемость. Но главной проблемой остается ударная волна, которая появляется вследствии движения на сверхзвуковых скоростях.

Когда самолет достигает сверхзвуковой скорости, на разных частях его фюзеляжа образуется ударная волна. Это происходит из-за обтекания твердого тела сверхзвуковыми воздушными потоками. Иными словами, воздух слишком сильно ударяется о носовую часть самолета.
Фронт этой волны распространяется в конической форме, и на земле ее ощущают как сильный звуковой удар, по типу хлопка или взрыва. На самом деле такой удар может появиться и от обычных самолетов, но объекты, которые летят очень быстро, способны нанести гораздо более серьезный урон.

К примеру, во время падения метеорита в Челябинске из-за разрушений от его ударной волны пострадали более тысячи людей.

Точно так же, при виде истребителя в небе, который летит достаточно низко и быстрее 1 Мах, через несколько секунд вы услышите громкий хлопок. В некоторых случая, такая ударная волна может разбить стекла в зданиях и автомобилях.

Поэтому, в 1973-м власти США запретили полет гражданских сверхзвуковых самолетов над территорией страны. Специалисты определили, что звуковые удары могут повредить здания и будут опасными для окружающих.

Некоторые эксперты считают, что именно этот запрет ограничил рынок Конкорда только трансантлантическими перелетами, а компании перестали быть заинтересованными в разработке сверхзвуковых лайнеров.

Новый тестовый самолет NASA и Lockheed Martin может простимулировать развитие сверхзвуковой авиации и заставить властей пересмотреть решение о запрете таких самолетов.

Если уровень шума от Конкорда составлял около 105−110 дБА, что сравнимо с шумом грома во время грозы, X-59 должен будет летать почти в два раза тише. Шум от полета на сверхзвуковой скорости этого самолета не превысит шум от работающей стиральной машины. Конечно, ни о каком уроне здесь говорить не приходится.

«Хотя X-59 и не является прототипом нового коммерческого сверхзвукового авиалайнера, его технология шумоподавления будет распространена среди промышленности, что — наряду с возможными изменениями правил со стороны FAA и других — может привести к новой эре сверхзвуковых путешествий и существенно сократить время полета», — писали в NASA.

Правда, аэрокосмическая администрация США и Lockheed Martin — не единственные, кто разрабатывает новые сверхзвуковые самолеты.

Фото: aircraft-info.net


Boeing

Фото: Boeing

Пару лет назад один из конкурентов Lockheed Martin за контракты с NASA — компания Boeing — заявил о разработке своего гиперзвукового самолета, который должен стать самым быстрым на планете и доставлять пассажиров в любую точку мира за считанные часы.

Это первый в истории бренда проект подобного пассажирского самолета, который, как предполагается, будет долетать от Токио до Нью-Йорка за два часа и превосходить скорость звука в пять раз.

Ранее компания показала изображение лайнера, судя по которому новый Boeing получит обтекаемый фюзеляж в виде капсулы, а количество небольшой ряд иллюминаторов.

Тем не менее, дизайн этого самолета, собственно как и его разработка, еще могут кардинально измениться, поскольку в Boeing заявили, что этот аппарат может совершить первые полеты не раньше, чем через 20 лет.

Spike Aerospace

Фото: Spike Aerospace

Небольшой стартап из Бостона пока держит в тайне детали своего самолета. Компания заявляла о планах открыть беспересадочные сверхзвуковые маршруты Лондон-Гонконг и Дубай-Нью-Йорк.

Несмотря на дальность полета, Spike S-512 будет перевозить от 12 до 18 пассажиров на крейсерской скорости в 1800 км/ч. Как и в случае с X-59, разработчики также называют свой самолет бесшумным и говорят, что их двигатели не будут создавать звуковой удар на земле.

Поскольку на таких скоростях фюзеляж самолета сильно нагревается и может увеличиваться на несколько десятков сантиметров, иллюминаторы в Spike S-512 решили заменить плазменными панелями, которые могут в реальном времени транслировать вид за бортом в HD-качестве.

Первые полеты должны начаться к середине 2020-х. уже в 2023-м. Президент и генеральный руководитель Spike Aerospace Вик Кахория говорил, что их самолеты не предназначены для туристических путешествий, а пригодятся тем, кто готов платить за быстрое перемещение на большие расстояния.

Boom Supersonic

Фото: Boom Supersonic

Эта команда авиаразработчиков из Денвера готовит свой сверхзвуковой самолет больше пяти лет. В 2016-м компания получила поддержку от Virgin Galactic Ричарда Брэнсона.

Самолет должен разгоняться до 2000 км/ч и вмещать до 50 пассажиров. Лайнер планируют использовать на рейсе Нью-Йорк — Лондон и преодолевать это расстояние за 3,5 часа, как и популярный Конкорд.

Стоимость одного места на борту в две стороны должна составить около $5 тыс., а первые полеты с пассажирами обещали начать уже в 2023-м.

В прошлом месяце стало известно, что партнером Boom Supersonic стала компания Flight Research, которая поможет им провести первые тесты сверхзвукового самолета в пустыне Мохаве на юго-западе США.

Hermeus Corporation

Фото: Hermeus

Еще один стартап из Атланты, который в прошлом году заявил о разработке самолета, способного летать со скоростью в 5 Мах.

Его круизная скорость должна будет составить более 5600 км/час, а полет между Нью-Йорком и Лондоном займет всего полтора часа.

Hermeus Corporation не раскрывают деталей своей силовой установки и технологий снижения мощности звукового удара.

В команду инженеров входят бывшие сотрудники SpaceX Илона Маска и Blue Origin Джеффа Безоса, которые ранее работали в компании Generation Orbit.

Представители компании заявляли, что билет в одну сторону из Нью-Йорка в Лондон на их самолете будет стоить около $3000.

Aerion Corporation

Фото: Aerion Corporation

Эта компания из Невады является одним из пионеров сверхзвуковых разработок и готовит свой самолет AS2 в коллаборации с Lockheed Martin и General Electric.

AS2 должен разгоняться почти до 1500 км/ч и перевозить от 8 до 11 пассажиров.

Сообщалось, что авиаперевозчики уже заказали более 10 таких экземпляров, а всего производитель планирует поставлять около 30 моделей в год и зарабатывать на этом $3,6 млрд.

Первый тестовый межконтинентальный полет запланирован на 2024-й. Опять-таки на рейс Нью-Йорк — Лондон. Коммерческие рейсы AS2 прогнозируют не раньше 2026-го.

Несколько дней назад в Aerion Corporation заявили о разработке для Министерства обороны США концепта самолета на базе AS2.

Теги Самолеты Авиационная промышленность NASA

Новости по теме

Марсотрясение. Ученые доказали, что Марс является сейсмически активной планетой

Первый набор данных с марсианского аппарата InSight дал первое прямое доказательство возникновения землетрясений на Красной планете.

2

12 терафлопс: Microsoft раскрыла впечатляющую мощь Xbox Series X.

Xbox Series X будет мощнее текущей игровой приставки Xbox One почти в 8 раз

2

Поворачивай! Новая коробка передач от Kia сможет предсказать ситуацию на трассе.

Концерн Kia-Hyundai анонсировал новейшую трансмиссию: это коробка-автомат, которая может спрогнозировать дорожную ситуацию.

3 1

Термометр на колесах. В Китае выпустили на улицы робота для борьбы с коронавирусом

Робота с технологией 5G и тепловизором начали применять для предотвращения распространения коронавируса в городе Сучжоу китайской провинции Цзянсу.

Huawei представила Mate XS: гибкий смартфон по цене двух iPhone 11.

Mate XS – это улучшенный складной смартфон с быстрым процессором Kirin 990 и "беспроблемным" экраном

Продолжая просматривать Новости Украины (UAZMI), вы подтверждаете, что ознакомились с Правилами пользования сайтом, и соглашаетесь на использование файлов cookie