Самый быстрый самолет в мире. Сверхзвуковые полеты: первые самолеты, преодоление сверхзвукового барьера и число Маха в авиации Звуковой пассажирский самолет

Перед авиаконструкторами встала задача дальнейшего увеличения их скорости. Более высокая скорость расширяла боевые возможности как истребителей, так и бомбардировщиков.

Начало сверхзвуковой эре положил полёт Чака Йегера , американского лётчика-испытателя, 14 октября 1947 года на экспериментальном самолёте Bell X-1 с ракетным двигателем XLR-11 достигшего сверхзвуковой скорости в управляемом полёте.

Развитие

60-е-70-е годы XX-го века ознаменовались бурным развитием сверхзвуковой авиации. Были решены основные проблемы устойчивости и управляемости самолётов, их аэродинамической эффективности. Большая скорость полёта также позволила увеличить потолок свыше 20 км, что было актуально для разведчиков и бомбардировщиков . В то время, до появления зенитно-ракетных комплексов , способных поражать цели на больших высотах, основным принципом применения бомбардировщиков был полёт к цели на максимально возможной высоте и скорости. В эти годы были построены и пущены в серию сверхзвуковые самолёты самого различного назначения - истребители, бомбардировщики, перехватчики , истребители-бомбардировщики , разведчики (первый сверхзвуковой всепогодный перехватчик - Convair F-102 Delta Dagger ; первый сверхзвуковой дальний бомбардировщик - Convair B-58 Hustler).

В наши дни появляются новые самолёты, в том числе выполненные по технологии снижения заметности «Стелс ».

Сравнительные схемы Ту-144 и конкорда

Пассажирские сверхзвуковые самолёты

В истории авиации было всего два пассажирских сверхзвуковых самолёта, выполнявших регулярные рейсы. Советский самолёт Ту-144 совершил первый полёт 31 декабря 1968 года , находился в эксплуатации с по 1978 год . Выполнивший двумя месяцами позже, 2 марта 1969 года , свой первый полёт англо-французский «Конкорд» (фр. Concorde - «согласие») совершал трансатлантические рейсы с по 2003 год . Их эксплуатация позволяла не только значительно сократить время перелёта на дальних рейсах, но и использовать незагруженное воздушное пространство на большой высоте (≈18 км), в то время как основное используемое лайнерами воздушное пространство (высоты 9-12 км) уже в те годы было значительно загруженным. Также сверхзвуковые самолёты совершали полёты по спрямлённым маршрутам (вне воздушных трасс).

Теоретические вопросы

Полёт на сверхзвуковой скорости, в отличие от дозвукового, протекает по другим законам, поскольку при достижении объектом скорости звука качественно меняется аэродинамическая картина обтекания, из-за чего резко возрастает аэродинамическое сопротивление , увеличивается кинетический нагрев конструкции, смещается аэродинамический фокус, что ведёт к утрате устойчивости и управляемости самолёта. Кроме того, появилось такое доселе неизвестное явление как «волновое сопротивление».

Поэтому достижение скорости звука и эффективный полёт были невозможны простым увеличением мощности двигателей, требовались новые конструктивные решения. Следствием стало изменение внешнего облика самолёта - появились характерные прямые линии, острые углы, в отличие от «гладкой» формы дозвуковых самолётов.

Следует отметить, что задачу создания эффективного сверхзвукового самолёта нельзя считать решённой 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 высоте связано не только с использованием более совершенной или принципиально новой двигательной установки и новой компоновки самолётов, но также с изменениями их геометрии в полёте. Такие изменения, улучшая характеристики самолёта при больших скоростях, не должны ухудшать их качеств на малых скоростях, и наоборот. 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 потолка. В таком случае считается важным, чтобы сверхзвуковой самолёт имел хорошие лётные данные на малых скоростях и уменьшение сопротивления при больших скоростях, особенно на малых высотах.

Примечания

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Сверхзвуковой самолёт" в других словарях:

Самолёт, конструкция и лётно технические характеристики которого допускают полёты со скоростями, превышающими скорость звука. В отличие от самолётов, летающих на дозвуковых скоростях, у сверхзвуковых самолётов стреловидная или треугольная (в… … Энциклопедия техники

сверхзвуковой самолёт - viršgarsinis lėktuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ultrasonic airplane vok. Überschallflugzeug, n rus. сверхзвуковой самолёт, m pranc. avion supersonique, m … Fizikos terminų žodynas

сверхзвуковой самолёт Энциклопедия «Авиация»

сверхзвуковой самолёт - сверхзвуковой самолёт самолёт, условия эксплуатации которого предусматривают полёт со скоростями, превышающими скорость звука. Введение понятия «С. с.» в 1950 е гг. вызвано существенным отличием геометрических форм, обеспечивающих… … Энциклопедия «Авиация»

Известно, что основные пути развития авиации определялись и определяются главным образом прогрессом летательных аппаратов военного применения, на разработку которых затрачиваются большие силы и средства. При этом гражданская авиация, для которой… … Википедия

Сверхзвуковой авиалайнер Ту-144: летно-технические характеристики - 31 декабря 1968 года опытный сверхзвуковой самолет Ту 144 (бортовой номер СССР 68001) совершил первый полет. Ту 144 успел взлететь на два месяца раньше своего англо французского конкурента лайнера Конкорд, который совершил свой первый полет 2… … Энциклопедия ньюсмейкеров

сверхзвуковой пассажирский самолёт - Рис. 1. Сверхзвуковой пассажирский самолёт Ту‑144. сверхзвуковой пассажирский самолёт (СПС) предназначается для перевозки пассажиров, багажа и грузов с сверхзвуковой крейсерской скоростью полёта (Маха число полёта M∞ > 1). Первыми (и… … Энциклопедия «Авиация»

Холодная война, которая проходила между США и СССР в 1946-1991 годах, давно закончилась. По крайней мере так считают многие эксперты. Однако гонка вооружений не останавливалась ни на минуту, и даже сегодня она находится в стадии активного развития. Несмотря на то что сегодня основные угрозы для страны представляют террористические группировки, отношения между мировыми державами тоже являются напряженными. Все это создает условия для развития военных технологий, одной из которых является гиперзвуковой самолет.

Необходимость

Отношения между США и Россией сильно обострены. И хотя на официальном уровне США в России называют партнерской страной, многие политические и военные эксперты утверждают, что между странами идет негласная война не только на политическом фронте, и но и на военном в виде гонки вооружений. К тому же, США активно применяет НАТО для окружения России своими системами ПРО.

Это не может не беспокоить руководство России, которая уже достаточно давно приступила к разработке летательных аппаратов-беспилотников, превосходящих гиперзвуковую скорость. Эти беспилотники можно оснастить ядерной боеголовкой, и они беспрепятственно смогут доставить бомбу в любую точку мира, причем, достаточно быстро. Подобный гиперзвуковой самолет уже создан - это лайнер "Ю-71", который сегодня тестируется в строгой секретности.

Развитие гиперзвукового оружия

Впервые испытывать самолеты, которые могли летать со скоростью звука, начали в 50-х годах 20 века. Тогда это еще было связано с так называемой Холодной войной, когда две развитые державы (СССР и США) стремились обогнать друг друга в гонке вооружений. Первым проектом стала система "Спираль", которая представляла собой компактный орбитальный самолет. Он должен был составить конкуренцию и даже превзойти гиперзвуковой самолет США X-20 Dyna Soar. Также советский самолет должен был иметь способность развивать скорость до 7000 км/час и при этом не разваливаться в атмосфере при перегрузках.

И хотя советские ученые и конструкторы старались воплотить в жизнь подобную идею, не удалось даже приблизиться к заветным характеристикам. Опытный образец даже не взлетел, однако правительство СССР облегченно вздохнуло, когда американский самолет тоже провалился в ходе испытаний. Технологии того времени, в том числе в отрасли авиации, были бесконечно далеки от нынешних, поэтому создание самолета, который бы мог в несколько раз превышать скорость звука, было обречено на провал.

Впрочем, в 1991 году было проведено испытание самолета, который мог развивать скорость, превышающую скорость звук. Это была летающая лаборатория "Холод", созданная на базе ракеты 5В28. Испытание прошло успешно, и тогда самолет смог развить скорость 1900 км/час. Несмотря на наличие прогресса, разработку после 1998 года прекратили в связи с экономическим кризисом.

Технологии 21 века

Не существует точной и официальной информации о разработке гиперзвуковых самолетов. Впрочем, если собрать материалы из открытых источников, то можно сделать вывод, что подобные разработки осуществлялись сразу в нескольких направлениях:

Создание боевых блоков для межконтинентальных баллистических ракет. Их масса превышала массу стандартных ракет, однако за счет возможности маневрирования в атмосфере перехватить их средствами ПРО невозможно или, как минимум, чрезвычайно сложно.
Разработка комплекса "Циркон" - еще одно направление развития технологии, которая базируется на использовании сверхзвуковой ПРК "Яхонт".
Создание комплекса, ракеты которого могут превышать скорость звука в 13 раз.

Если все данные проекты объединятся в одном холдинге, то совместными усилиями может быть создана ракета воздушного, наземного или корабельного базирования. Если проект Prompt Global Strike, создаваемый в США, будет успешным, то американцы получат возможность поражать любую точку мира в течение одного часа. Россия сможет защититься только технологиями собственной разработки.

Американскими и британскими специалистами фиксируются испытания сверхзвуковых ракет, которые могут развивать скорость до 11200 км/час. С учетом столь высокой скорости сбить их практически невозможно (на это не способна ни одна ПРО в мире). Более того, они даже слежке поддаются крайне сложно. Информации о проекте, который иногда фигурирует под названием "Ю-71", очень мало.

Что известно об российском гиперзвуковом самолете "Ю-71"?

С четом того, что проект засекречен, информации о нем очень мало. Известно, что данный глайдер является частью ракетной сверхзвуковой программы, и в теории он способен долететь до Нью-Йорка за 40 минут. Конечно, эта информация не имеет официального подтверждения и существует на уровне догадок и слухов. Но с учетом того, что российские сверхзвуковые ракеты могут достигать скорости 11200 км/час, подобные выводы кажутся вполне логичными.

По разным источникам гиперзвуковой самолет "Ю-71":

Обладает высокой маневренностью.
Может планировать.
Способен развивать скорость свыше 11000 км/час.
Может выходить в космос при осуществлении полета.

Заявления

На данный момент испытания гиперзвукового самолета России "Ю-71" еще не закончены. Однако некоторые эксперты утверждают, что к 2025 году Россия, возможно, получит данный сверхзвуковой глайдер, и его можно будет оснастить ядерным вооружением. Подобный самолет будет поставлен на вооружение, и в теории он будет способным в течение всего одного часа нанести точечный ядерный удар в любой точке планеты.

Представитель России при НАТО Дмитрий Рогозин заявил, что некогда самая развитая и передовая промышленность СССР отстала от гонки вооружений в течение последних десятилетий. Однако совсем недавно армия начала возрождаться. Устаревшая советская техника заменяется новыми образцами уже российских разработок. К тому же, застрявшее в 90-х годах в виде проектов на бумагах оружие пятого поколение обретает видимые очертания. По словам политика, новые образцы российского вооружения могут удивить мир непредсказуемостью. Вполне вероятно, что Рогозин имеет в виду новый гиперзвуковой летательный аппарат "Ю-71", который может нести ядерный боезаряд.

Считается, что разработка данного самолета началась в 2010 году, однако в США о нем узнали лишь в 2015. Если информация о его технических характеристик является правдивой, то Пентагону предстоит решать сложную задачу, так как используемые в Европе и на своей территории ПРО не смогут оказать противодействие подобному самолету. К тому же, США и многие другие страны окажутся просто беззащитными перед подобным оружием.

Прочие функции

Кроме возможности нанесения по противнику ядерных ударов, глайдер благодаря мощному современному оборудованию радиоэлектронной борьбы сможет производить разведку, а также выводить из строя устройства, оснащенные радиоэлектронной аппаратурой.

Если верить донесениям НАТО, то приблизительно с 2020 по 2025 годы в армии РФ может появиться до 24 подобных самолета, которые смогут незаметно пересечь границу и всего несколькими выстрелами уничтожить целый город.

Планы по развитию

Конечно, нет никаких данных по поводу принятия на вооружение перспективного самолета "Ю-71", однако известно, что его разрабатывают с 2009 года. При этом аппарат сможет не только летать по прямой траектории, но и маневрировать.

Именно маневренность на гиперзвуковых скоростях станет особенностью летательного аппарата. Доктор военных наук Константин Сивков утверждает, что межконтинентальные ракеты могут развивать сверхзвуковую скорость, но при этом они действуют как обычные баллистические боеголовки. Следовательно, их траектория полета легко рассчитывается, что дает возможность системе ПРО их сбивать. А вот управляемые летательные аппараты представляют серьезную угрозу противнику, поскольку их траектория является непредсказуемой. Следовательно, невозможно определить, в какой точке будет выброшена бомба, а так как точку сброса определить нельзя, то и траектория падения боеголовки не просчитывается.

В Туле 19 сентября 2012 года на заседании военно-промышленной комиссии Дмитрий Рогозин заявил, что вскоре следует создать новый холдинг, задача которого будет заключаться в развитии гиперзвуковых технологий. Сразу же были названы предприятия, которые войдут в состав холдинга:

"Тактическое ракетное вооружение".
"НПО машиностроения". На данный момент предприятие разрабатывает сверхзвуковые технологии, однако на данный момент компания находится в составе структуры Роскосмоса.
Следующим членом холдинга должен стать концерн "Алмаз-Антей", который нынче занимается разработкой технологий воздушно-космической и противоракетной отрасли.

Рогозин считает, что подобное слияние необходимо, однако юридические аспекты не позволяют ему состояться. Также отмечается, что создание холдинга не предполагает поглощение одной компанией другой. Это именно слияние и совместная работа всех предприятий, что позволит ускорить процесс развития гиперзвуковых технологий.

Председатель совета при Минобороны РФ Игорь Коротченко также поддерживает идею создания холдинга, который бы занимался разработкой гиперзвуковых технологий. По его словам, новый холдинг действительно необходим, ведь он позволит направить все усилия на создание перспективного вида вооружения. Обе компании обладают большими возможностями, однако по отдельности они не смогут достичь тех результатов, которые возможны при совмещении усилий. Именно вместе они смогут внести вклад в развитие оборонного комплекса РФ и создать самый быстрый самолет в мире, скорость которого превзойдет ожидания.

Оружие как инструмент политической борьбы

Если к 2025 году на вооружении будут стоять не только гиперзвуковые ракеты с ядерными боеголовками, но и глайдеры "Ю-71", то это серьезно укрепит политические позиции России в ходе переговоров с США. И это совершенно логично, ведь все страны в ходе переговоров действуют с позиции силы, диктуя противоположной стороне выгодные ей условия. Равные переговоры между двумя странами возможны только при наличии мощного вооружения у обоих сторон.

Владимир Путин в ходе выступления на конференции "Армия-2015" заявил, что ядерные силы получают новые межконтинентальные ракеты в количестве 40 штук. Это оказались именно гиперзвуковые ракеты, и они могут на данный момент преодолевать существующие системы ПРО. Член экспертного совета военно-промышленной комиссии Виктор Мураховский подтверждает, что с каждым годом МБР совершенствуются.

Также Россия проводит испытания и разработку новых крылатых ракет, которые способны летать на гиперзвуковых скоростях. Они могут подходить к цели на сверхмалых высотах, что делает их практически незаметными для радаров. Более того, современные комплексы ПРО, находящиеся на вооружении НАТО, не могут поразить подобные ракеты из-за низкой высоты полета. К тому же, в теории они способны перехватывать цели, движущиеся при скорости до 800 метров в секунду, а скорость самолета "Ю-71" и крылатых ракет намного выше. Это делает системы ПРО НАТО почти бесполезными.

Проекты других стран

Известно, что Китай и США также разрабатывают аналог российскому гиперзвуковому самолету. Характеристики моделей противников пока что неясны, но уже можно считать, что китайская разработка способна составить конкуренцию российскому летательному аппарату.

Известный под названием Wu-14 китайский самолет испытывался в 2012 году, и еще тогда он смог развить скорость свыше 11000 км/час. Впрочем, о вооружении, которое способен нести этот аппарат, нигде не говорится.

Что касается американского беспилотника Falcon HTV-2, то он был испытан несколько лет тому назад, но на 10 минуте полета он разбился. Однако до него тестировался гиперзвуковой самолет Х-43А, которым занимались инженеры NASA. В ходе испытаний он показал фантастическую скорость - 11200 км/час, что превышает скорость звука в 9.6 раза. Опытный образец был испытан в 2001 году, однако тогда в ходе испытаний его уничтожили из-за того, что тот вышел из под контроля. Но в 2004 году аппарат был успешно испытан.

Подобные испытания Россией, Китаем и США ставит под сомнение эффективность современных систем ПРО. Внедрение гиперзвуковых технологий в военно-промышленной отрасли уже сегодня производит настоящую революцию в военном мире.

Заключение

Конечно, военно-техническое развитие России не может не радовать, и наличие подобного самолета на вооружение армии - это большой шаг при улучшении обороноспособности страны, однако глупо полагать, что другие мировые державы не предпринимают попытки в разработке подобных технологий.

Даже сегодня при свободном доступе к информации через интернет, мы очень мало знаем про перспективные разработки отечественного вооружения, а описание "Ю-71" известно только по слухам. Следовательно, мы и близко не можем знать, какие технологии прямо сейчас разрабатываются в других странах, включая Китай и США. Активное развитие технологий в 21 веке позволяет быстро изобретать новые виды топлива и применять незнакомые ранее технические и технологические приемы, поэтому развитие летательных аппаратов, в том числе военных, идет очень быстро.

Стоит отметить, что развитие технологий, позволяющих достичь скорости самолета, превышающей в 10 раз скорость звука, отразится не только в военной, но и гражданской сфере. В частности, такие известные производители лайнеров как Airbus или Boeing, уже заявляли о возможности создания гиперзвуковых самолетов для осуществления пассажирских авиаперевозок. Конечно, подобные проекты пока что только в планах, но вероятность разработки таких самолетов уже сегодня достаточно велика.

Обычный пассажирский самолет летает со скоростью порядка 900 км/час. Реактивный военный истребитель может развивать примерно втрое большую скорость. Однако современные инженеры из РФ и других стран мира активно разрабатывают еще более скоростные машины — гиперзвуковые самолеты. В чем специфика соответствующих концепций?

Критерии гиперзвукового самолета

Что такое гиперзвуковой самолет? Под таковым принято понимать аппарат, способный летать со скоростью, многократно превышающий таковую для звука. Подходы исследователей к определению конкретного ее показателя разнятся. Распространена методология, по которой самолет следует считать гиперзвуковым, если он кратно превышает скоростные показатели самых быстрых современных сверхзвуковых аппаратов. Которые составляют порядка 3-4 тыс. км/ч. То есть гиперзвуковой самолет, если придерживаться данной методологии, должен развивать скорость от 6 тыс. км/ч.

Беспилотные и управляемые аппараты

Подходы исследователей могут разниться также в аспекте определения критериев отнесения того или иного аппарата к самолетам. Есть версия, что к таковым правомерно относить только те машины, которые управляются человеком. Есть точка зрения, по которой самолетом также можно считать и беспилотный аппарат. Поэтому некоторые аналитики классифицируют машины рассматриваемого типа на те, что подлежат управлению человеком, и те, которые функционируют автономно. Подобное деление может быть оправдано, поскольку беспилотные аппараты могут обладать намного более внушительными техническими характеристиками, например, в части перегрузок и скорости.

Вместе с тем многие исследователи рассматривают гиперзвуковые самолеты как единую концепцию, для которой ключевой показатель — скорость. Неважно, сидит ли за штурвалом аппарата человек либо машина управляется роботом — главное, чтобы самолет был в достаточной мере быстрым.

Взлет — самостоятельный или с посторонней помощью?

Распространена классификация гиперзвуковых летательных аппаратов, в основе которой — отнесение их к категории тех, что способны взлетать самостоятельно, либо тех, которые предполагают размещение на более мощном носителе — ракете либо грузовом самолете. Есть точка зрения, по которой к аппаратам рассматриваемого типа правомерно относить главным образом те, что способны взлетать самостоятельно либо при минимальном задействовании иных типов техники. Однако те исследователи, которые считают, что основной критерий, характеризующий гиперзвуковой самолет, — скорость, должен быть первостепенным при любой классификации. Будь то отнесение аппарата к беспилотным, управляемым, способным взлетать самостоятельно либо с помощью других машин — если соответствующий показатель достигает указанных выше значений, то значит, речь идет о гиперзвуковом самолете.

Основные проблемы гиперзвуковых решений

Концепциям гиперзвуковых решений — много десятилетий. На протяжении всех лет разработки соответствующего типа аппаратов мировые инженеры решают ряд существенных проблем, объективно мешающих поставить выпуск «гиперзвука» на поток — подобно организации производства турбовинтовых самолетов.

Основная сложность в конструировании гиперзвуковых самолетов — создание двигателя, способного быть в достаточной мере энергоэффективным. Другая проблема — выстраивание необходимой аппарата. Дело в том, что скорость гиперзвукового самолета в тех значениях, что мы рассмотрели выше, предполагает сильный нагрев корпуса за счет трения об атмосферу.

Сегодня мы рассмотрим несколько образцов удачных прототипов летательных аппаратов соответствующего типа, разработчики которых смогли значительно продвинуться вперед в части успешного решения отмеченных проблем. Изучим теперь наиболее известные мировые разработки в части создания гиперзвуковых летательных аппаратов рассматриваемого типа.

от Boeing

Самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире, как считают некоторые эксперты, это американский Boeing X-43A. Так, в ходе тестирования данного аппарата было зафиксировано, что он достигал скорости, превышающей 11 тыс. км/час. То есть примерно в 9,6 раза быстрее

Чем особенно примечателен гиперзвуковой самолет X-43A? Характеристики данного летательного аппарата таковы:

Предельная скорость, зафиксированная на тестах, - 11 230 км/час;

Размах крыльев - 1,5 м;

Длина корпуса - 3,6 м;

Двигатель - прямоточный, Supersonic Combustion Ramjet;

Топливо - атмосферный кислород, водород.

Можно отметить, что рассматриваемый аппарат относится к самым экологичным. Дело в том, что используемое топливо практически не предполагает выделения вредных продуктов горения.

Гиперзвуковой самолет X-43A был разработан совместными усилиями инженеров NASA, а также компаний Orbical Science Corporation и Minocraft. создавался порядка 10 лет. В его разработку было вложено около 250 млн. долларов. Концептуальная новизна рассматриваемого самолета в том, что он был задуман с целью испытания новейшей технологии обеспечения работы двигательной тяги.

Разработка от Orbital Science

Компания Orbital Science, которая, как мы отметили выше, приняла участие в создании аппарата X-43A, успела также создать свой гиперзвуковой самолет — X-34.

Его предельная скорость — более 12 тыс. км/ч. Правда, в ходе практических тестов она не была достигнута — более того, не удалось достичь показателя, который показан самолетом X43-A. Рассматриваемый летательный аппарат ускоряется при задействовании ракеты «Пегас», функционирующей на твердом топливе. Машина X-34 была впервые испытана в 2001 году. Рассматриваемый самолет ощутимо больше аппарата от Boeing — его длина составляет 17,78 м, размах крыльев — 8,85 м. Максимальная высота полета гиперзвуковой машины от Orbical Science — 75 километров.

Летательный аппарат от North American

Еще один известный гиперзвуковой самолет — X-15, выпущенный компанией North American. Данный аппарат аналитики относят к экспериментальным.

Он оснащен что дает повод некоторым экспертам не относить его, собственно, к классу самолетов. Однако наличие ракетных двигателей позволяет аппарату, в частности, совершать Так, во время одного из испытаний в таком режиме он был протестирован пилотами. Предназначение аппарата X-15 — исследование специфики гиперзвуковых полетов, оценка тех или иных конструкторских решений, новых материалов, особенностей управления подобными машинами в различных слоях атмосферы. Примечательно, что была утверждена еще в 1954 году. Летает X-15 со скоростью более 7 тыс. км/час. Дальность его полета — более 500 км, высота превышает 100 км.

Самые быстрые серийные самолеты

Изученные нами выше гиперзвуковые аппараты фактически относятся к категории исследовательских. Полезно будет рассмотреть некоторые серийные образцы самолетов, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым или являющихся (по той или иной методологии) ими.

В числе подобных машин — американская разработка SR-71. Данный самолет некоторые исследователи не склонны относить к гиперзвуковым, поскольку его предельна скорость составляет порядка 3,7 тыс. км/час. В числе наиболее примечательных его характеристик — взлетная масса, которая превышает 77 тонн. Длина аппарата — более 23 м, размах крыльев — более 13 м.

Одним из самых быстрых военных самолетов считается российский МиГ-25. Аппарат может развивать скорость более 3,3 тыс. км/ч. Максимальный взлетный вес российского самолета — 41 тонна.

Таким образом, на рынке серийных решений, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым, РФ — в числе лидеров. Но что можно сказать о российских разработках в части «классических» гиперзвуковых самолетов? Способны ли инженеры из РФ создать решение, конкурентное машинам от Boeing и Orbital Scence?

Российские гиперзвуковые аппараты

В данный момент российский гиперзвуковой самолет находится в стадии разработки. Но идет она достаточно активно. Речь идет о самолете Ю-71. Его первые испытания, судя по сообщениям в СМИ, были проведены в феврале 2015 года под Оренбургом.

Предполагается, что самолет будет использоваться в военных целях. Так, гиперзвуковой аппарат сможет при необходимости осуществлять доставку поражающих средств на значительные расстояния, вести мониторинг территории, а также задействоваться как элемент штурмовой авиации. Некоторые исследователи полагают, что в 2020-2025 гг. в РВСН поступит порядка 20 самолетов соответствующего типа.

В СМИ есть сведения о том, что рассматриваемый гиперзвуковой самолет России будет размещаться на баллистической ракете «Сармат», которая также находится на стадии проектирования. Некоторые аналитики считают, что разрабатываемый гиперзвуковой аппарат Ю-71 — это не что иное, как боеголовка, которая должна будет отделяться от баллистической ракеты на конечном участке полета, чтобы затем, благодаря высокой, характерной для самолета маневренности, преодолевать системы ПРО.

Проект «Аякс»

В числе наиболее примечательных проектов, связанных с разработкой гиперзвуковых самолетов, — «Аякс». Изучим его подробнее. Гиперзвуковой самолет «Аякс» — концептуальная разработка советских инженеров. В научной среде разговоры о ней начались еще в 80-е годы. В числе наиболее примечательных характеристик — наличие системы тепловой защиты, которая призвана защищать корпус от перегрева. Таким образом, разработчики аппарата «Аякс» предложили решение одной из «гиперзвуковых» проблем, обозначенных нами выше.

Традиционная схема тепловой защиты летательных машин предполагает размещение на корпусе особых материалов. Разработчики «Аякса» предложили иную концепцию, по которой предполагалось не защищать аппарат от внешнего нагрева, а впускать тепло внутрь машины, одновременно увеличивая ее энергоресурс. Основным конкурентом советского аппарат считался гиперзвуковой самолет «Аврора», создаваемый в США. Однако в связи с тем, что конструкторы из СССР существенно расширили возможности концепции, на новую разработку был возложен самый широкий круг задач, в частности, исследовательских. Можно сказать, что «Аякс» — гиперзвуковой многоцелевой самолет.

Рассмотрим более подробно технологические новшества, предложенные инженерами из СССР.

Итак, советские разработчики «Аякса» предложили использовать тепло, возникающее как результат трения корпуса самолета об атмосферу, преобразовывать в полезную энергию. Технически это могло быть реализовано посредством размещения на аппарате дополнительных оболочек. В результате формировалось что-то вроде второго корпуса. Его полость предполагалось заполнить неким катализатором, например, смесью горючего материала и воды. Теплоизолирующий слой, изготовленный из твердого материала, в «Аяксе» предполагалось заменить на жидкостный, который, с одной стороны, должен был защищать двигатель, с другой — способствовал бы каталитической реакции, которая, между тем, могла сопровождаться эндотермическим эффектом — перемещением тепла с наружной части корпуса внутрь. Теоретически охлаждение внешних частей аппараты могло быть каким угодно. Избыточное тепло, в свою очередь, предполагалось задействовать с целью повышения эффективности работы двигателя самолета. При этом данная технология позволяла бы генерировать вследствие реакции топлива и виды свободный водород.

В данный момент доступные широкой публике сведения о продолжении разработки «Аякса» отсутствуют, однако исследователи считают весьма перспективным внедрение советских концепций в практику.

Китайские гиперзвуковые аппараты

Конкурентом России и США на рынке гиперзвуковых решений становится Китай. В числе самых известных разработок инженеров из КНР — летательный аппарат WU-14. Он представляет собой гиперзвуковой управляемый планер, размещаемый на баллистической ракете.

МБР запускает летательный аппарат в космос, откуда машина резко пикирует вниз, развивая гиперзвуковую скорость. Китайский аппарат может монтироваться на разных МБР, обладающих дальностью от 2 до 12 тыс. км. Установлено, что в ходе тестов аппарат WU-14 смог развить скорость, превышающую 12 тыс. км/ч, превратившись, таким образом, в самый быстрый гиперзвуковой самолет по версии некоторых аналитиков.

Вместе с тем многие исследователи считают, что китайскую разработку не вполне правомерно относить к классу самолетов. Так, распространена версия, по которой аппарат следует классифицировать именно как боеголовку. Причем весьма эффективную. При полете вниз с отмеченной скоростью даже самые современные системы ПРО не смогут гарантировать перехвата соответствующей цели.

Можно отметить, что разработками гиперзвуковых аппаратов, задействуемых в военных целях, занимаются также Россия и США. При этом российская концепция, по которой предполагается создавать машины соответствующего типа, значительно отличается, как свидетельствуют данные в некоторых СМИ, от технологических принципов, реализуемых американцами и китайцами. Так, разработчики из РФ концентрируют усилия в области создания летательных аппаратов, оснащенных прямоточным двигателем, способных запускаться с земли. Россия планирует сотрудничество в этом направлении с Индией. Гиперзвуковые аппараты, создаваемые по российской концепции, как считают некоторые аналитики, характеризуются меньшей стоимостью и более широкой областью применения.

Вместе с тем гиперзвуковой самолет России, о котором мы сказали выше (Ю-71), предполагает, как считают некоторые аналитики, как раз-таки размещения на МБР. Если этот тезис окажется верным, то можно будет говорить о том, что инженеры из РФ работают сразу по двум популярным концептуальным направлениям в строительстве гиперзвуковых летательных аппаратов.

Резюме

Итак, вероятно, самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире, если говорить о летательных аппаратах безотносительно их классификации, это все же китайский аппарат WU-14. Хотя нужно понимать, что реальные сведения о нем, в том числе касающиеся испытаний, могут быть засекречены. Это вполне соответствует принципам китайских разработчиков, которые часто во что бы то ни стало стремятся сохранить свои военные технологии в тайне. Скорость самого быстрого гиперзвукового самолета — более 12 тыс. км/ч. Его «догоняет» американская разработка X-43A — многие эксперты считают самым скоростным именно его. Теоретически гиперзвуковой самолет X-43A, а также китайский WU-14 может догнать разработка от Orbical Science, рассчитанная на скорость более 12 тыс. км/ч.

Характеристики российского самолета Ю-71 пока что не известны широкой публике. Вполне возможно, что они будут приближены к параметрам китайского летательного аппарата. Российские инженеры также ведут разработки по гиперзвуковому самолету, способному взлетать не на базе МБР, а самостоятельно.

Текущие проекты исследователей из России, Китая и США так или иначе связаны с военной сферой. Гиперзвуковые самолеты, безотносительно их возможной классификации, рассматриваются в первую очередь как носители вооружений, скорее всего, ядерных. Однако в работах исследователей из различных стран мира встречаются тезисы о том, что «гиперзвук», подобно атомным технологиям, вполне может быть мирным.

Дело за появлением доступных и надежных решений, позволяющих организовать серийное производство машин соответствующего типа. Использование подобных аппаратов возможно в самом широком спектре отраслей хозяйственного развития. Наибольшую востребованность гиперзвуковые летательные аппараты, вероятно, найдут в космической и исследовательской индустрии.

По мере удешевления технологий производства соответствующих машин заинтересованность в инвестировании в подобные проекты могут начать проявлять транспортные бизнесы. Промышленные корпорации, поставщики различных сервисов могут начать рассматривать «гиперзвук» как инструмент повышения конкурентоспособности бизнеса в части организации международных коммуникаций.

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?

Один из примеров существующих проектов сверхзвуковых самолетов.

Сегодня начну с небольшого предисловия 🙂 .

На этом сайте у меня уже есть полета летательных аппаратов. То есть давно уже пришла пора написать что-нибудь и о сверхзвуке , тем более, что я обещал это сделать:-). На днях взялся за работу с немалым рвением, но понял, что тема настолько же интересна, насколько и объемна.

Мои статьи в последнее время краткостью не блещут, не знаю уж достоинство это или недостаток:-). А выпуск на тему «сверхзвук » грозил стать еще больше и уж неизвестно сколько бы времени мне пришлось бы его «творить»:-).

Поэтому я решил попробовать сделать несколько статей. Этакую маленькую серию (штуки три-четыре), в которой каждая составляющая будет посвящена одному-двум понятиям на тему сверхзвуковых скоростей . И мне будет проще, и читателям голову меньше буду забивать:-), и яндекс с гуглом будут более благосклонны (что немаловажно, сами понимаете:-)). Ну а что из этого получится судить, конечно, Вам..

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

Итак, поговорим сегодня о сверхзвуке и сверхзвуковых самолетах . Само понятие «сверхзвук » в нашем языке (тем более в превосходной степени) мелькает гораздо чаще, чем термин «дозвук ».

С одной стороны это, вобщем-то, понятно. Дозвуковые летательные аппараты давно стали в нашей жизни чем-то совсем обыденным. А сверхзвуковые самолеты , хоть и летают в воздушном пространстве вот уже 65 лет, но до сих пор представляются чем-то особенным, интересным и заслуживающим повышенного внимания.

Говоря с другой стороны, это вполне справедливо. Ведь полеты на сверхзвуке — это, можно сказать, отдельная, закрытая неким барьером область движения. Однако, у людей неискушенных вполне может возникнуть вопрос: «А чего, собственно, такого выдающегося в этом сверхзвуке? Какая разница летит самолет со скоростью 400 км/ч или 1400 км/ч? Дайте ему движок помощнее и все будет в порядке!» Примерно в таком смысловом положении находилась авиация на заре своего развития.

Скорость всегда была пределом мечтаний и первоначально эти устремления довольно успешно претворялись в жизнь. Уже в 1945 году летчик-испытатель фирмы Мессершмитт Л.Гофман в горизонтальном полете на одном из первых в мире самолетов с реактивными двигателями, МЕ-262 , достиг в горизонтальном полете на высоте 7200 м скорости 980 км/ч .

Однако, на самом деле все далеко не так просто. Ведь полет на сверхзвуке отличается от дозвукового не только величиной скорости и не столько ею. Отличие здесь качественное .

Уже со скоростей порядка 400 км/ч начинает понемногу проявляться такое свойство воздуха, как сжимаемость. И ничего здесь, в принципе, неожиданного нет. – это газ. А все газы, как известно, в отличие от жидкостей, сжимаемы. При сжатии меняются параметры газа, такие, например, как плотность, давление, температура. Из-за этого в сжатом газе уже по-другому могут протекать различные физические процессы, нежели в разреженном.

Чем быстрее летит самолет, тем больше он вместе со своими аэродинамическими поверхностями становится похожим на эдакий поршень, в определенном смысле сжимающий воздух перед собой. Утрированно, конечно, но в целом именно так:-).

С ростом скорости аэродинамическая картина обтекания летательного аппарата меняется и чем быстрее, тем больше:-). А на сверхзвуке она уже качественно другая. При этом на первый план выходят новые понятия аэродинамики, которые для малоскоростных самолетов зачастую просто не имеют никакого смысла.

Для характеристики скорости полета теперь становится удобным и необходимым использование такого параметра, как число М (число Маха , отношение скорости самолета относительно воздуха в данной точке к скорости звука в воздушном потоке в этой точке). Появляется и становится ощутимым (очень ощутимым!) еще один вид аэродинамического сопротивления – волновое сопротивление (наряду с итак возросшим обычным лобовым сопротивлением).

Становятся знаковыми такие явления, как волновой кризис (с критическим числом М), сверхзвуковой барьер , скачки уплотнения и ударные волны .

Кроме того ухудшаются управляемость и характеристики устойчивости самолета из-за смещения назад точки приложения аэродинамических сил.

При подходе к области околозвуковых скоростей самолет может испытывать сильную тряску (это было более характерно для первых самолетов, штурмовавших тогда еще таинственный рубеж скорости звука), схожую по своим проявлениям с еще одним очень неприятным явлением, с которым пришлось столкнуться авиаторам в своем профессиональном развитии. Это явление называется флаттер (тема для очередной статьи:-)).

Появляется такой неприятный момент, как разогрев воздуха в результате его резкого торможения перед самолетом (так называемый кинетический нагрев ), а также нагрев в результате вязкостного трения воздуха. При этом температуры достаточно высокие, порядка 300ºС . До таких температур разогревается обшивка самолета во время длительного сверхзвукового полета.

Обо всех упомянутых выше понятиях и явлениях, а также причинах их возникновения мы обязательно поговорим в других статьях более подробно. Но сейчас итак, я думаю, вполне понятно, что сверхзвук – это уже нечто совсем другое, нежели полет на дозвуковой (тем более малой) скорости.

Для того, чтобы ужиться со всеми вновь возникающими эффектами и явлениями на больших скоростях и полностью соответствовать своему предназначению, летательный аппарат тоже должен качественно измениться. Теперь это должен быть сверхзвуковой самолет , то есть самолет, способный выполнять полет со скоростью, превышающей скорость звука на данном участке воздушного пространства.

И для него недостаточно только лишь увеличения мощности двигателя (хотя это тоже очень важная и обязательная деталь). Такие самолеты обычно меняются и внешне. В их облике появляются острые углы и кромки, прямые линии, в отличие от «плавных» очертаний дозвуковых самолетов.

Сверхзвуковые самолеты имеют стреловидное или треугольное в плане крыло. Типичный и один из самых известных самолетов с треугольным крылом – замечательный истребитель МИГ-21 (максимальная скорость на высоте 2230 км/ч, у земли 1300 км/ч).

Сверхзвуковой самолет с треугольным в плане крылом МИГ-21.

Один из вариантов стреловидного – это крыло оживальной формы, имеющее повышенный коэффициент подъемной силы. У него имеется специальный наплыв около фюзеляжа, предназначенный для образования искусственных спиральных вихрей.

МИГ-21И с крылом оживальной формы.

МИГ-21И - оживальное крыло.

Оживальное крыло ТУ-144.

Интересно, что крыло такого типа, потом установленное на ТУ-144 , испытывалось на летающей лаборатории на базе все того же МИГ-21 (МИГ-21И) .

Второй вариант – сверхкритическое крыло . Оно имеет уплощенный профиль с определенным образом изогнутой задней частью, что позволяет отодвинуть возникновение волнового кризиса на большие скорости и может быть выгодным в плане экономичности для скоростных дозвуковых самолетов. Такое крыло применено, в частности, на самолете SuperJet 100 .

SuperJet 100. Пример сверхкритического крыла. Хорошо виден изгиб профиля (задняя часть)

Фотографии кликабельны .