СВЕРХЗВУКОВЫЕ ГРАЖДАНСКИЕ САМОЛЁТЫ

Гонка вооружений времён холодной войны во многом способствовала развитию технологий. В 1950-ых разработка реактивных двигателей развивалась достаточно быстро, ввиду этого полёты на сверхзвуковой скорости стали неотъемлемой счастью боевой авиации. Вместе с тем возрастал интерес к использованию сверхзвуковых скоростей и в гражданской авиации, однако первые проекты гражданского сверхзвукового самолёта были осуществлены только в 1970ых. Советский Ту-144 и англо-французский Concorde стали первыми гражданскими самолётами, полёты на которых проходили на сверхзвуковых скоростях.

Разработка Ту-144 и Concorde происходила параллельно. Целью и советских, и европейских разработчиков было создание самолёта, способного преодолевать огромные расстояния, сократив при этом время полёта. Но если для создателей Concorde речь шла о преодолении Атлантического океана, то для создателей Ту-144 – о преодолении просторов одной страны.

Несмотря на то, что полёты на Ту-144 более не осуществляются, этот самолёт не зря считается легендарным. История его создания началась ещё в 1964 году, после постановления Совета Министров, согласно которому разработчикам следовало сконструировать гражданский сверхзвуковой самолёт с дальностью полёта до 4.5 тысяч километров, способным развить скорость полёта до 2700 км/ч и вместимостью до ста человек. И не следует забывать, что создание Ту-144 проходило в жёстких условиях Холодной войны, и потому создатели советского сверхзвукового самолёта должны были опередить своих западных коллег.

Перед конструкторами вставало множество проблем управляемости и балансировки лайнера. Конструкция самолёта должна была облегчить его управление во всех диапазонах скоростей, улучшить обзор из кабины во время взлёта и посадки. Новейшие разработки были использованы для автоматизации основных процедур управления. Таким образом, Ту-144 стал настоящей победой в сферах материалов, авионики, систем управления и многих других. Однако, несмотря на перечень решённых конструкторами проблем, оставался целый перечень проблем нерешённых. Одной их таких было несовершенство двигателей, ввиду которого Ту-144 не мог преодолевать достаточные расстояния.  Так же появлялась проблема избыточных локальных напряжений из-за неоднородностей крыла. Из-за разностей плотностей, возникала разность напряжений, что способствовало увеличению перегрузок. Выяснилось, что уровень напряжений превосходит расчётный. Ту-144 был без сомнений уникальной и высокотехнологичной машиной, но далеко не совершенной.

Тем не менее, самолёт был введён в коммерческую эксплуатацию 1 ноября 1977 года.  Он эксплуатировался на единственной регулярной линии: Москва – Алма-Ата. И даже эти рейсы внушали ужас экипажам, диспетчерским службам и авиационным чиновникам. Проблема заключалась в следующем: топлива Ту-144 хватало почти впритык, и в случае, если самолёт не мог совершить посадку в Алма-Аты, единственной альтернативой был Ташкент.

Ту-144 был способен развить скорость до 2300 км/ч при вместимости 120-140 человек в зависимости от его модификации. Максимальная дальность полёта составляла 4000 км, ввиду огромного расхода топлива, и в конечном итоге поставленная Советом Министров планка так и не была достигнута.

Позднее, 23 мая 1978 случилась катастрофа нового образца – Ту-144Д, в результате которой погибло два человека. И 1 июня 1978 года Ту-144 перестал использоваться в коммерческих целях. Но работа над Ту-144Д не была закончена. 31 июля 1980 года на высоте 16000 метров во время испытательного полёта один из двигателей Ту-144Д разрушился, к счастью в этот раз никто не пострадал. Было принято решение доработать несовершенные двигатели.

В последний раз попытка создания сверхзвуковой гражданской авиации была предпринята в 1981 году. Планировалось поставить Ту-144Д на регулярный маршрут Москва-Красноярск. Но в этот раз двигатели разрушились уже на стадии наземных испытаний, и на этом попытки прекратились.  Официальная причина снятия Ту-144Д с гражданских рейсов: «плохое влияние на здоровье людей при переходе звукового барьера». За время эксплуатации Ту-144 было совершено 102 коммерческих перелёта, включая 55 пассажирских, всего было перевезено 3284 пассажира. Но Ту-144 использовались ещё некоторое время в рамках совместной с НАСА программы. Модифицированный Ту-144Д носил название 144ЛЛ – Летающая Лаборатория. Целью этих исследований была разработка сверхзвукового гражданского лайнера нового поколения. Однако, проект перестал интересовать США, и в конечном итоге был свёрнут.

В то же время, Concorde, поставленный на трансконтинентальные маршруты 21 января 1976, продолжал эксплуатироваться в коммерческих целях до ноября 2003 года. Однако, это не свидетельствует о его успехе. Основной проблемой западного сверхзвукового гражданского самолёта стала его стоимость. Проектирование и строительство такого типа лайнеров становилось всё более затратным, одновременно с этим возрастала и стоимость их обслуживания и содержания. В начале 1970ых стоимость авиационного топлива увеличилась в разы после мирового нефтяного кризиса, и надеждам на коммерческий успех Concorde пришёл конец.

В то же время больший комфорт за меньшую стоимость, пусть и при меньшей скорости, могли обеспечить новые дальнемагистральные самолёты вроде Boeing-747. Стоимость билета из Парижа до Нью-Йорка на Concorde, в пересчёте на современные цены, составляла 20 тысяч долларов. Так фраза «Мы прилетели на Concorde» стала синонимом обеспеченности и состоятельности.

Конструкция и авионика Concorde была более совершенной, нежели у Ту-144. Так же это был первый самолёт, на котором была применена электродистанционная система управления. Авионика этого лайнера позволяла произвести посадку самолёта и перелёт через Атлантику практически в любых метеоусловиях. Дальность полётов этого сверхзвукового гражданского самолёта составляла до 6500 километров при скорости до 2150 км/ч. Полёт Concorde проходил не на определённой высоте. Самолёт постоянно набирал высоту, по мере его облегчения, ввиду расхода топлива – этот режим полёта был более выгодным и был полностью автоматическим.

И у Ту-144, и у Concorde были свои преимущества и недостатки, но основными причинами отказа от сверхзвуковых гражданских лайнеров стали дороговизна этого предприятия и нерешённая проблема ударных волн. Международная организация гражданской авиации установила новые стандарты авиационного шума в 2006 и в 2008 годах: под запретом оказались сверхзвуковые полёты над населённой сушей. Но, тем не менее именно эти два самолёта положили начало развитию сверхзвуковой гражданской авиации.

Таким образом, перед разработчиками новых технологий стоят следующие проблемы: создание такой конструкции самолёта, при которой бы количество ударных волн было бы максимально малым; а так же сведение к минимуму дискомфорт людей на земле от ударных волн посредством должного расчёта аэродинамики. Так летом 2015 года концерном Airbus был запатентован проект по созданию гиперзвукового самолёта Concorde-2. В нём планируется использовать сразу три типа двигателей: турбовентиляторные реактивные двигатели, гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели и ракетные силовые установки в передней части фюзеляжа, под консолями и в хвостовой части соответственно. На каждом этапе полёта будет использован определённый двигатель. Таким образом разработчики Concorde-2 предлагают решить проблемы, связанные с перелётами на сверхзвуковых скоростях над заселёнными территориями. Согласно концепции, Concorde-2 набирать высоту будет перпендикулярно земле, а, следовательно, ударные волны будут распространяться параллельно ей, не достигая её поверхности. Следующая часть полёта, предположительно, будет проходить на высоте более тридцати километров, и ударные волны, достигая земли, никого не потревожат.

Другой проект был представлен BoomTechnologies весной 2016 года, согласно которому сверхзвуковой гражданский самолёт уже может быть готов в 2017 году. Предположительная вместимость самолёта – 40 пассажиров, а стоимость билета на трансконтинентальный рейс будет составлять около пяти тысяч долларов. Однако, сверхзвуковой перелёт предполагается исключительно над океаном, над населёнными территориями самолёт будет лететь на скорости дозвуковой.

Учитывая тот факт, что перелёты на сверхзвуковых скоростях – весьма дорогостоящее мероприятие, авиастроительная корпорация AerionCorporation занялась разработкой сверхзвукового самолёта для бизнес-авиации. Изначально идея создания подобного летательного аппарата принадлежала другой американской компании – SpikeAerospace. Так Spike S-512 стал продолжением идей о сверхзвуковой гражданской и весьма дорогостоящей авиации. Его разработка началась в 2009-2010 годах, первые готовые к полётам самолёты планируется создать к 2018 году.

Говоря об особенностях Spike S-512, следует отметить, что в нём предполагается полное отсутствие окон, их в данном летательном аппарате создатели планируют заметить литой панелью, на которую будет транслироваться изображение с камер, расположенных на внешней стороне самолета. Таким образом создатели хотят создать эффект наличия обзора. Иллюминаторы нарушают целостность конструкции, а сплошная однородная структура фюзеляжа позволит сделать полёты более безопасными. Разумеется, можно было бы обойтись без панелей с транслируемым на них изображением, однако стоит помнить о том, что предполагаемые пассажиры сверхзвукового лайнера бизнес-класса будут платить не только за скорость, но и за комфорт.

Вместимость Spike S-512 – до 18 пассажиров, что позволит использовать лайнер не только для перелётов нескольких людей, но также и для выполнения чартерных рейсов. Стоимость подобного летательного аппарата оценивается от 60 до 80 миллионов долларов, что несомненно превосходит стоимость дозвуковых современных самолётов. Однако, стоимость такого летательного аппарата компенсирует тот факт, что скорость перемещений на его борту возрастает в 2,5 раза относительно существующих в настоящее время авиалайнеров. Первый полёт гиперзвукового авиалайнера Spike S-512 планируется на 2018 года, после чего, в случае успешных испытаний, Spike S-512 будет доступен для заказа. Самолёт может изготавливаться серийно только при достаточном количестве поступающих на него заказов.

Список литературы:

1. Ту-144 [Электронный ресурс] URL:http://ru-wiki.ru/wiki/Ту-144 (Дата обращения 27.07.2017)
2. Ту-144 [Электронный ресурс] URL:http://aeronavtika.com/article/Tu-144-Byla-li-proigrana-bitva-za-sverkhzvuk (Дата обращения 25.07.2017)
3. Spike S-512. Технические характеристики. [Электронный ресурс] URL: http://avia.pro/blog/spike-s-512-tehnicheskie-harakteristiki-foto (Дата обращения 20.07.2017)
4. Факты о самолете «Конкорд» [Электронный ресурс] URL: https://dekatop.com/archives/299 (Дата обращения 20.07.2017)
5. Макаров О. И снова на сверхзвуке [Текст] / Макаров О. // Популярная механика. – 2017 - №5. – С.41-45