Un avión de pasajeros típico vuela a una velocidad de unos 900 km/h. Un avión de combate militar puede alcanzar aproximadamente tres veces esa velocidad. Sin embargo, los ingenieros modernos de la Federación de Rusia y otros países del mundo están desarrollando activamente aún más coches rápidos- aviones hipersónicos. ¿Cuáles son los detalles de los conceptos relevantes?

Criterios para un avión hipersónico

¿Qué es un avión hipersónico? Este suele entenderse como un dispositivo capaz de volar a una velocidad muchas veces superior a la del sonido. Los enfoques de los investigadores para determinar su indicador específico varían. Una metodología común es que un avión debe considerarse hipersónico si es un múltiplo de los indicadores de velocidad de los vehículos supersónicos modernos más rápidos. Que rondan los 3-4 mil km/h. Es decir, un avión hipersónico, si se sigue esta metodología, debe alcanzar una velocidad de 6 mil km/h.

Vehículos no tripulados y controlados.

Los enfoques de los investigadores también pueden diferir en términos de determinar los criterios para clasificar un dispositivo en particular como avión. Existe una versión que sólo aquellas máquinas que son controladas por una persona pueden clasificarse como tales. Existe un punto de vista según el cual un vehículo no tripulado también puede considerarse un avión. Por ello, algunos analistas clasifican las máquinas del tipo que nos ocupa en aquellas que están sujetas a control humano y aquellas que funcionan de forma autónoma. Esta división puede estar justificada, ya que los vehículos no tripulados pueden tener resultados mucho más impresionantes. características técnicas, por ejemplo, en términos de sobrecarga y velocidad.

Al mismo tiempo, muchos investigadores consideran que los aviones hipersónicos son un concepto único, cuyo indicador clave es la velocidad. No importa si una persona está sentada al mando del dispositivo o si la máquina está controlada por un robot; lo principal es que el avión sea lo suficientemente rápido.

Despegar: ¿independientemente o con ayuda externa?

Existe una clasificación generalizada de aviones hipersónicos, que se basa en clasificarlos en la categoría de aquellos que son capaces de despegar por sí solos o aquellos que requieren ser colocados en un portaaviones más potente: un cohete o un avión de carga. Existe un punto de vista según el cual es correcto incluir como dispositivos del tipo considerado principalmente aquellos que son capaces de despegar de forma independiente o con una mínima participación de otros tipos de equipos. Sin embargo, aquellos investigadores que creen que el criterio principal que caracteriza a un avión hipersónico, la velocidad, debería ser primordial en cualquier clasificación. Si el dispositivo está clasificado como no tripulado, controlado, capaz de despegar solo o con la ayuda de otras máquinas, si el indicador correspondiente alcanza los valores anteriores, significa estamos hablando acerca de sobre aviones hipersónicos.

Principales problemas de las soluciones hipersónicas.

Los conceptos de soluciones hipersónicas tienen muchas décadas de antigüedad. A lo largo de los años de desarrollo del tipo correspondiente de dispositivos, los ingenieros mundiales han resuelto una serie de problemas importantes que impiden objetivamente la producción de "hipersónicos", similar a la organización de la producción de aviones turbohélice.

La principal dificultad a la hora de diseñar aviones hipersónicos es crear un motor que pueda ser suficientemente eficiente desde el punto de vista energético. Otro problema es disponer de los aparatos necesarios. El caso es que la velocidad de un avión hipersónico en los valores que comentamos anteriormente implica un fuerte calentamiento del cuerpo por fricción con la atmósfera.

Hoy veremos algunos ejemplos de prototipos exitosos de aviones del tipo correspondiente, cuyos desarrolladores lograron avances significativos en la solución exitosa de los problemas señalados. Estudiemos ahora los avances mundiales más famosos en términos de creación de aviones hipersónicos del tipo en cuestión.

de boeing

El avión hipersónico más rápido del mundo, según algunos expertos, es el estadounidense Boeing X-43A. Así, durante las pruebas de este dispositivo se registró que alcanzaba velocidades superiores a 11 mil km/h. Eso es aproximadamente 9,6 veces más rápido.

¿Qué tiene de especial el avión hipersónico X-43A? Las características de esta aeronave son las siguientes:

La velocidad máxima registrada en las pruebas es de 11.230 km/h;

Envergadura: 1,5 m;

Longitud del cuerpo: 3,6 m;

Motor: Ramjet de combustión supersónica de flujo directo;

Combustible: oxígeno atmosférico, hidrógeno.

Cabe señalar que el dispositivo en cuestión es uno de los más respetuosos con el medio ambiente. El caso es que el combustible utilizado prácticamente no emite productos de combustión nocivos.

El avión hipersónico X-43A fue desarrollado conjuntamente por ingenieros de la NASA, así como por Orbical Science Corporation y Minocraft. fue creado hace unos 10 años. En su desarrollo se invirtieron unos 250 millones de dólares. La novedad conceptual del avión en cuestión es que fue concebido con el objetivo de probar la última tecnología para proporcionar propulsión.

Desarrollo a partir de la ciencia orbital

La empresa Orbital Science, que, como señalamos anteriormente, participó en la creación del X-43A, también logró crear su propio avión hipersónico: el X-34.

Su velocidad máxima es de más de 12 mil km/h. Es cierto que durante las pruebas prácticas no se logró; además, no fue posible alcanzar el indicador mostrado por el avión X43-A. El avión en cuestión acelera cuando se activa el cohete Pegasus, que funciona con combustible sólido. El X-34 se probó por primera vez en 2001. El avión en cuestión es significativamente más grande que el Boeing: su longitud es de 17,78 m y su envergadura es de 8,85 m. Altura máxima El vuelo del vehículo hipersónico de Orbical Science es de 75 kilómetros.

Aviones de América del Norte

Otro avión hipersónico famoso es el X-15, producido por North American. Los analistas clasifican este aparato como experimental.

Está equipado, lo que da a algunos expertos una razón para no clasificarlo, de hecho, como un avión. Sin embargo, la presencia de motores de cohetes permite que el dispositivo, en particular, funcione. Así, durante una de las pruebas en este modo, fue probado por los pilotos. El objetivo del dispositivo X-15 es estudiar las particularidades de los vuelos hipersónicos, evaluar determinadas soluciones de diseño, nuevos materiales y las características de control de dichos vehículos en distintas capas de la atmósfera. Cabe destacar que fue aprobado allá por 1954. El X-15 vuela a una velocidad de más de 7 mil kilómetros por hora. Su alcance de vuelo es de más de 500 km, su altitud supera los 100 km.

El avión de producción más rápido.

Los vehículos hipersónicos que estudiamos anteriormente pertenecen en realidad a la categoría de investigación. Será útil considerar algunos modelos de producción de aviones que tienen características cercanas a los hipersónicos o que son (según una metodología u otra) hipersónicos.

Entre estas máquinas se encuentra el desarrollo estadounidense del SR-71. Algunos investigadores no están dispuestos a clasificar este avión como hipersónico, ya que su velocidad máxima es de unos 3,7 mil km/h. Entre sus características más destacables está su peso al despegue, que supera las 77 toneladas. La longitud del dispositivo es de más de 23 m, la envergadura es de más de 13 m.

El MiG-25 ruso es considerado uno de los aviones militares más rápidos. El dispositivo puede alcanzar velocidades de más de 3,3 mil km/h. Peso máximo al despegue avión ruso- 41 toneladas.

Así, en el mercado de soluciones en serie con características cercanas a las hipersónicas, la Federación de Rusia se encuentra entre los líderes. Pero, ¿qué se puede decir sobre los avances rusos en relación con los aviones hipersónicos “clásicos”? ¿Son los ingenieros de la Federación Rusa capaces de crear una solución que sea competitiva con las máquinas de Boeing y Orbital Scence?

Vehículos hipersónicos rusos.

Actualmente, el avión hipersónico ruso está en desarrollo. Pero esto va de forma bastante activa. Estamos hablando del avión Yu-71. Sus primeras pruebas, a juzgar por los informes de los medios, se llevaron a cabo en febrero de 2015 cerca de Oremburgo.

Se supone que el avión se utilizará con fines militares. Por lo tanto, un vehículo hipersónico podrá, si es necesario, lanzar armas destructivas a distancias considerables, monitorear el territorio y también usarse como elemento de avión de ataque. Algunos investigadores creen que en 2020-2025. Las Fuerzas de Misiles Estratégicos recibirán alrededor de 20 aviones del tipo correspondiente.

En los medios de comunicación se informa que el avión hipersónico ruso en cuestión se montará en el misil balístico Sarmat, que también se encuentra en la fase de diseño. Algunos analistas creen que el vehículo hipersónico Yu-71 que se está desarrollando no es más que una ojiva que deberá separarse del misil balístico en la etapa final del vuelo y luego, gracias a la alta maniobrabilidad característica del avión, superar la defensa antimisiles. sistemas.

Proyecto "Ajax"

Entre los proyectos más destacados relacionados con el desarrollo de aviones hipersónicos se encuentra Ajax. Estudiémoslo con más detalle. El avión hipersónico Ajax es un desarrollo conceptual de los ingenieros soviéticos. En la comunidad científica, las conversaciones al respecto comenzaron allá por los años 80. Entre las características más destacables se encuentra la presencia de un sistema de protección térmica, que está diseñado para proteger la carcasa del sobrecalentamiento. Así, los desarrolladores del aparato Ajax propusieron una solución a uno de los problemas "hipersónicos" que identificamos anteriormente.

El esquema tradicional de protección térmica para aviones implica la colocación de materiales especiales en la carrocería. Los desarrolladores de Ajax propusieron un concepto diferente, según el cual no se debía proteger el dispositivo del calor externo, sino dejar que el calor entrara en la máquina, al mismo tiempo que se aumentaba su recurso energético. El principal competidor de los aviones soviéticos era considerado el avión hipersónico "Aurora", creado en Estados Unidos. Sin embargo, debido al hecho de que los diseñadores de la URSS ampliaron significativamente las capacidades del concepto, al nuevo desarrollo se le asignó una amplia gama de tareas, en particular de investigación. Podemos decir que el Ajax es un avión hipersónico polivalente.

Echemos un vistazo más de cerca a las innovaciones tecnológicas propuestas por ingenieros de la URSS.

Así, los desarrolladores soviéticos del Ajax propusieron utilizar el calor generado como resultado de la fricción del cuerpo del avión con la atmósfera y convertirlo en energía útil. Técnicamente, esto podría lograrse colocando carcasas adicionales en el dispositivo. Como resultado, se formó algo así como un segundo cuerpo. Se suponía que su cavidad estaba llena con algún tipo de catalizador, por ejemplo, una mezcla de material inflamable y agua. La capa termoaislante hecha de material sólido en el Ajax debía ser reemplazada por una líquida que, por un lado, debía proteger el motor y, por el otro, promovería una reacción catalítica que, mientras tanto, podría ir acompañado de un efecto endotérmico: el movimiento del calor desde el exterior del cuerpo hacia el interior. En teoría, la refrigeración de las partes externas del dispositivo podría ser cualquier cosa. El exceso de calor, a su vez, debía utilizarse para aumentar la eficiencia del motor del avión. Al mismo tiempo, esta tecnología permitiría generar hidrógeno libre como resultado de la reacción del combustible.

Por el momento, no hay información disponible para el público en general sobre la continuación del desarrollo de Ajax, sin embargo, los investigadores consideran que la implementación de los conceptos soviéticos en la práctica es muy prometedora.

Vehículos hipersónicos chinos.

China se está convirtiendo en un competidor de Rusia y Estados Unidos en el mercado de soluciones hipersónicas. Entre los desarrollos más famosos de los ingenieros de China se encuentra el avión WU-14. Es un planeador hipersónico controlado montado sobre un misil balístico.

Un misil balístico intercontinental lanza un avión al espacio, desde donde el vehículo desciende bruscamente, desarrollando una velocidad hipersónica. El dispositivo chino se puede montar en varios misiles balísticos intercontinentales con un alcance de 2 a 12 mil kilómetros. Se demostró que durante las pruebas el WU-14 pudo alcanzar una velocidad superior a 12 mil km/h, convirtiéndose así en el avión hipersónico más rápido, según algunos analistas.

Al mismo tiempo, muchos investigadores creen que no es del todo legítimo atribuir el desarrollo chino a la categoría de avión. Así, existe una versión muy extendida según la cual el dispositivo debería clasificarse específicamente como ojiva. Y muy eficaz. Al volar hacia abajo a la velocidad especificada, ni siquiera los sistemas de defensa antimisiles más modernos podrán garantizar la interceptación del objetivo correspondiente.

Cabe señalar que Rusia y Estados Unidos también están desarrollando vehículos hipersónicos utilizados con fines militares. Al mismo tiempo, el concepto ruso, según el cual se supone que se deben crear máquinas del tipo adecuado, difiere significativamente, como lo demuestran los datos publicados en algunos medios, de los principios tecnológicos implementados por los estadounidenses y los chinos. Así, los desarrolladores de la Federación Rusa están concentrando sus esfuerzos en el campo de la creación de aviones equipados con un motor estatorreactor que pueda ser lanzado desde tierra. Rusia tiene previsto cooperar en este sentido con la India. Los vehículos hipersónicos creados según el concepto ruso, según algunos analistas, se caracterizan por su menor coste y una gama más amplia de aplicaciones.

Al mismo tiempo, el avión hipersónico ruso, que mencionamos anteriormente (Yu-71), sugiere, como creen algunos analistas, su despliegue sobre misiles balísticos intercontinentales. Si esta tesis resulta ser correcta, entonces podemos decir que los ingenieros de la Federación Rusa están trabajando simultáneamente en dos direcciones conceptuales populares en la construcción de aviones hipersónicos.

Resumen

Entonces, probablemente el avión hipersónico más rápido del mundo, si hablamos de aviones independientemente de su clasificación, sigue siendo el chino WU-14. Aunque es necesario comprender que la información real al respecto, incluidas las relacionadas con las pruebas, puede estar clasificada. Esto es bastante coherente con los principios de los desarrolladores chinos, que a menudo se esfuerzan por mantener en secreto sus tecnologías militares a toda costa. La velocidad del avión hipersónico más rápido es de más de 12 mil km/h. El desarrollo estadounidense del X-43A lo está "alcanzando"; muchos expertos lo consideran el más rápido. En teoría, el avión hipersónico X-43A, así como el chino WU-14, pueden igualar el desarrollo de Orbical Science, diseñado para una velocidad de más de 12 mil km/h.

Las características del avión ruso Yu-71 aún no son conocidas por el público en general. Es muy posible que se acerquen a los parámetros de los aviones chinos. Los ingenieros rusos también están desarrollando un avión hipersónico capaz de despegar de forma independiente, en lugar de basarse en un misil balístico intercontinental.

Los proyectos actuales de investigadores de Rusia, China y Estados Unidos están relacionados de una forma u otra con el ámbito militar. Los aviones hipersónicos, independientemente de su posible clasificación, se consideran principalmente portadores de armas, probablemente nucleares. Sin embargo, en los trabajos de investigadores de diferentes países del mundo hay tesis de que las tecnologías "hipersónicas", como las nucleares, bien pueden ser pacíficas.

La cuestión es la aparición de soluciones asequibles y fiables que permitan organizar la producción en masa de máquinas del tipo adecuado. El uso de tales dispositivos es posible en una amplia gama de sectores del desarrollo económico. Es probable que los aviones hipersónicos encuentren la mayor demanda en las industrias espacial y de investigación.

A medida que las tecnologías de producción de los vehículos correspondientes se vuelven más baratas, las empresas de transporte pueden comenzar a mostrar interés en invertir en tales proyectos. Las corporaciones industriales y los proveedores de diversos servicios pueden comenzar a considerar la "hipersónica" como una herramienta para aumentar la competitividad empresarial en términos de organización de las comunicaciones internacionales.

Una de las tareas más importantes de todos los especialistas en la producción de transporte aéreo es la creación de vehículos supersónicos. avión de pasajeros. El análisis de los aviones supersónicos de pasajeros existentes permitió desarrollar otros fundamentalmente nuevos que son económicamente rentables y cumplen con los estándares medioambientales. Consideremos una serie de inventos destinados a crear aviones de pasajeros supersónicos universales que podrían usarse en altitudes de vuelo fuera de los corredores aéreos modernos a velocidades supersónicas.

El avión supersónico, desarrollado por Korabef Johann y Prampolini Marco, ha mejorado el rendimiento de los aviones Concorde y Tupolev TU-144. En particular, reducir el nivel de ruido que acompaña a la rotura de la barrera del sonido.

Esta invención contiene un fuselaje (Figura 1), que está formado por un tramo delantero o morro CN, un tramo medio o cabina de pasajeros P y un tramo trasero. El fuselaje del avión tiene una sección transversal constante que, a partir de la sección de la cabina de pasajeros, se ensancha y se estrecha gradualmente hacia la parte trasera del avión.

Figura 1. Sección longitudinal de un avión de alta velocidad.

En el interior de la sección trasera del fuselaje se encuentran uno o más tanques con oxígeno líquido R01 y un tanque con hidrógeno en estado líquido o lodo Rv, destinados a alimentar el motor del cohete.

La aeronave tiene un ala delta gótica, como se muestra en (Fig. 2), cuya raíz se origina en el nivel donde comienza la extensión del fuselaje delantero. El ala delta está equipada con dos aletas a cada lado del fuselaje.

Figura 2. Vista en perspectiva de un avión de alta velocidad.

Se fija una pequeña ala a1,a2 a cada extremo exterior del borde de salida del ala delta mediante una pieza cilíndrica. Esta invención se ilustra en la (Fig. 3).

Figura 3. Ala pequeña en perspectiva

La pequeña ala móvil consta de dos elementos trapezoidales, que se encuentran a ambos lados de la parte cilíndrica. La parte cilíndrica, cuyo eje es paralelo al eje del fuselaje, se puede girar alrededor de su eje para instalar un ala pequeña dependiendo de la velocidad de la aeronave. La posición de las alas pequeñas es horizontal a velocidades inferiores a 1 Mach y vertical a velocidades superiores a 1 Mach. Es necesario cambiar las posiciones del ala pequeña para resolver el problema de combinar el centro de gravedad y el centro de aplicación de empuje a cualquier velocidad del avión.

La aeronave está equipada con un sistema de motor (Figura 1). Este sistema contiene dos motores turborreactores TB1(TB2), dos motores estatorreactores ST1(ST2) y un motor cohete Mf.

En la zona de transición entre la cabina de pasajeros P y la sección trasera del fuselaje se encuentran dos turborreactores TB1 (TB2). Los motores turborreactores están diseñados para las fases de rodaje y despegue de los aviones. Poco antes de entrar en la zona de vuelo transónico, los motores turborreactores se apagan y se retraen dentro del fuselaje. Una vez que comienza la fase de aterrizaje del avión y la velocidad del avión cae por debajo de Mach 1, los motores turborreactores se liberan y encienden. Esta solución permite reducir significativamente el tamaño y el peso de los turborreactores en comparación con los turborreactores de uso estándar.

En la etapa de despegue, el avión se mueve no sólo gracias a los turborreactores TB1(TB2), sino también gracias al motor cohete. El motor del cohete puede ser (Fig. 4) un solo motor con un empuje que varía suavemente o una combinación del motor principal Mp con varios motores auxiliares Ma1, Ma2 con empuje separado.

Figura 4. Vista trasera del motor cohete.

El motor del cohete, situado en la parte trasera del fuselaje, se puede abrir y cerrar en el fuselaje utilizando la trampilla trasera P del avión, como se muestra en (Fig. 5).

Figura 5. Vista trasera de un avión de alta velocidad.

Durante el despegue, la escotilla está completamente abierta, pero una vez que el avión está a gran altura, el motor del cohete se apaga y la escotilla se cierra, lo que le da una forma aerodinámica al fuselaje. Comienza la fase de vuelo a velocidad de crucero.

La fase de vuelo a velocidad de crucero se produce con la activación de los motores estatorreactor ST1 (ST2) y la parada del motor cohete Mf. Dos motores ramjet están colocados simétricamente con respecto al eje longitudinal del avión y están diseñados para crear velocidad de crucero. Los motores ramjet tienen una geometría fija, lo que reduce su peso y simplifica su diseño. El empuje de los motores ramjet se modula durante el vuelo cambiando el caudal de hidrógeno.

El avión según esta invención puede transportar unos veinte pasajeros. La altitud de vuelo del avión oscila entre 30.000 y 35.000 my puede alcanzar velocidades de 4Mach a 4,5Mach.

De particular interés es un avión de pasajeros supersónico, que se propone realizar utilizando una configuración aerodinámica canard. De acuerdo con la solución técnica reivindicada, la aeronave contiene un fuselaje, como se muestra en (Fig.6), que está conectado al ala 1 mediante el influjo 2. En la parte central del fuselaje se encuentra compartimiento de pasajero. En sección transversal, la nariz y las partes centrales del fuselaje tienen forma redonda. Hay un hueco en la parte trasera del fuselaje.

Figura 6. Vista general de la aeronave.

El avión está equipado con motores ubicados en la góndola 3, que se combinan en un "paquete" con dos tomas de aire 4. Este "paquete" está instalado en la parte superior detrás del hueco en la parte trasera del fuselaje, lo que reduce la resistencia del barco y mejora el equilibrio en caso de falla de un motor.

La profundización del fuselaje trasero tiene como objetivo reducir las irregularidades del flujo supersónico suministrado a las tomas de aire. Esta solución técnica se limita a la primera plataforma 6 y un par de segundas plataformas 7, como se muestra en la (Fig. 7).

Figura 7. Vista superior del fuselaje trasero.

La primera plataforma 6, hecha plana, forma un corte oblicuo del fuselaje. La plataforma se puede orientar en la dirección del suministro de aire hacia la entrada de aire del recipiente en un ángulo agudo, cuyo valor está en el rango de 2 a 10 grados. La primera plataforma está conectada al revestimiento del fuselaje en un ángulo sin una transición suave, lo que asegura la presencia de un borde afilado 9 en la unión de la plataforma con el revestimiento, que forma un flujo de vórtice a lo largo de los bordes afilados de la junta. El flujo supersónico de vórtice garantiza que la creciente capa límite, formada al mover el flujo a través de las plataformas, se elimine de las áreas periféricas de las plataformas y fluya hacia los lados del fuselaje.

Las segundas plataformas 7, hechas planas, están ubicadas entre las tomas de aire 4 y la primera plataforma 6. Están ubicadas entre sí en un ángulo, que es aconsejable elegir superior a 150 grados. Para evitar un aumento de la resistencia aerodinámica, el ángulo entre la dirección del suministro de aire hacia la entrada de aire y el borde de la conexión de las segundas plataformas 10 no debe exceder los 20 grados.

La presencia de segundas zonas permite eliminar la capa límite de zonas cercanas al plano de simetría del avión debido a la formación de un intenso vórtice. Se forma un intenso flujo de vórtice en la zona donde se coloca la aleta entre las segundas plataformas. La eliminación de la capa límite de áreas cercanas al plano de simetría de la aeronave permite reducir el espesor de la capa límite antes de entrar en las tomas de aire.

Vale la pena señalar que la capa límite se elimina inmediatamente antes del corte de la entrada de aire, debido a la extensión de las segundas plataformas más allá de este corte. Esta solución se ilustra en la (Figura 8).

Figura 8. Vista de una de las segundas plataformas planas en el punto donde se extiende más allá del corte de la toma de aire.

La diferencia entre la patente de Valery Nikolaevich Sirotin y las demás es que propone un avión supersónico de pasajeros con un ala en flecha hacia adelante y módulos de rescate de emergencia (como se muestra en la Fig. 9).

El avión, según la patente, contiene un fuselaje 1, en cuya proa se encuentra la cabina 11. En la parte central se encuentran los módulos de rescate 2, que forman el contorno exterior del fuselaje gracias a las paredes aisladas térmicamente. Además, el avión supersónico contiene alas izquierda y derecha 3, que están diseñadas para girar con respecto al eje del fuselaje. La central eléctrica de la invención incluye cuatro motores turborreactores de propulsión de elevación 9.

Figura 9. Vista superior de la aeronave antes de girar las alas derecha e izquierda hacia las empuñaduras de sujeción del fuselaje.

Vale la pena señalar que el avión tiene estabilizadores verticales 6 y horizontales 7. La cola horizontal delantera 8, con la ayuda de motores especiales, se instala con la capacidad de girar con respecto al eje horizontal del fuselaje.

Tanto el ala derecha como la izquierda 3 están fijadas con posibilidad de rotación con respecto al eje horizontal del fuselaje. Para garantizar que las posiciones de las alas derecha e izquierda queden fijas a velocidad supersónica, hay asas de sujeción en la parte inferior del fuselaje. Se proporcionan motores especiales para girar las alas. La cantidad de rotación de las alas es de 53 grados con respecto al eje horizontal del fuselaje. Este valor asegura un cambio en la zona donde comienza la separación del flujo desde los extremos de las alas hasta la raíz.

(Fig. 10) muestra cómo, durante el despegue, los motores de los mecanismos 15 giran las alas derecha e izquierda en un ángulo de 53 grados en la dirección desde el fuselaje y giran la cola horizontal delantera en un ángulo de 85 grados. Este diseño aerodinámico inclinado hacia adelante permite que el avión despegue.

Figura 10. Vista superior del diagrama del mecanismo de rotación del ala.

Cuando se alcanza una alta velocidad subsónica, los motores del mecanismo hacen girar las alas hacia el eje del fuselaje, donde se fijan con asas de retención. La cola horizontal delantera también gira. Debido a estas acciones, la aeronave cambia su configuración aerodinámica (Fig. 11), lo que le permite desarrollar una velocidad supersónica.

Figura 11. Vista superior de la aeronave después de girar las alas derecha e izquierda hacia las empuñaduras de sujeción del fuselaje.

En caso de emergencia, el barco está equipado con módulos de rescate de emergencia (Fig. 12). Cada módulo está equipado con unidades de expulsión 21, que se activan por orden de los pilotos, un paracaídas 22, un dispositivo de aterrizaje 23 y un sistema de suministro de energía autónomo.

Figura 12. Descenso del módulo habitable

Los autores de la patente nº 2391254 nos ofrecen una embarcación supersónica fabricada según el diseño aerodinámico "sin cola con GO". Según la patente, como se muestra en la (Fig. 13), el avión contiene un fuselaje 1, cuya parte delantera incluye la cabina y el compartimento de pasajeros 8. Se debe prestar especial atención al hecho de que la punta del fuselaje está aplanada. 7. En el plano vertical se realiza con un radio de 0, 1...5 mm, y en el horizontal 300...1500 mm.

Figura 13. Vista general de la aeronave.

El mínimo estallido sónico se consigue gracias a que la forma de la sección transversal, casi circular, tiene un radio cada vez mayor en la parte delantera del fuselaje.

Según esta patente, para garantizar una alta eficiencia del control longitudinal, crear un momento de cabeceo favorable en velocidades supersónicas la parte inferior de la cola del fuselaje se transforma suavemente en una superficie plana en la dirección transversal. La sección de cola inferior del fuselaje termina con el ascensor.

Para garantizar mínimas perturbaciones del flujo y resistencia a las olas, los autores proponen hacer un gran ángulo de barrido del orden de 78...84 en la sección de raíz del ala en flecha en la unión del ala y el fuselaje 14. Y el perfil del borde de ataque 9 debe realizarse con un radio de curvatura de 5...40 mm, para aumentar el volumen del ala y el valor del ángulo de ataque máximo permitido.

Se debe prestar especial atención a las tomas de aire de los motores 4, que están ubicadas en los lados del fuselaje sobre la superficie superior de la raíz del ala, lo que reduce su efecto adverso sobre la magnitud del estallido sónico. Dado que el flujo se ralentiza frente a las tomas de aire, la capa límite se elimina a través de secciones perforadas 16 (que se muestran en (Fig. 14)), que se realizan en los planos frente a las tomas de aire y en ellas mismas.

Figura 14. Esquema de compresión del ala (fuselaje) delante de las tomas de aire y esquema de derivación de la capa límite

Esta capa límite se drena sobre la superficie superior del fuselaje y del ala, a través del conducto de drenaje 17. Pero para suministrar la cantidad requerida de aire en varios modos, las tomas de aire supersónicas contienen un mecanismo para desviar de forma controlada el aire 18 desde el canal de drenaje de la capa límite. en el canal del conducto de aire 19 desde las tomas de aire al motor.

Implementado en tiempo dado Los aviones supersónicos fueron retirados del uso por una razón u otra. Los inventos presentados en este artículo tienen como objetivo crear aviones supersónicos que tengan altas características de vuelo y desempeño ambiental.

Las principales tareas técnicas para la creación de dichos dispositivos son:

Reducir la resistencia aerodinámica de la embarcación;

Reducir el nivel de ruido que acompaña a la ruptura de la barrera del sonido;

Reducción de las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera, lo que se consigue reduciendo el consumo de combustible mejorando las características de las tomas de aire.

La mayoría de los aviones supersónicos patentados tienen una altitud de vuelo superior a la de un avión de pasajeros convencional. Esta ventaja permite utilizar la aeronave en casi todas las condiciones climáticas, ya que el vuelo se realiza en altitudes donde no existen fenómenos meteorológicos que afecten el normal pilotaje.

Bibliografía:

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La idea del presidente ruso Vladimir Putin, inspirada en el vuelo del nuevo “Cisne Blanco”, de crear Avión supersónico Esto hizo pensar no sólo a los empleados de la planta de fabricación de aviones de Kazán, sino también a muchos otros observadores. ¿Podría un portamisiles inspirar a los diseñadores a crear nuevos tipos de aviones supersónicos?

El avión supersónico más grande y potente de la historia de la aviación militar, el Tu-160, conocido por muchos con el sobrenombre de "Cisne Blanco", recibió recientemente nueva vida. Por primera vez en muchos años, la planta de aviones de Kazán presentó al público el bombardero Tu-160M ​​actualizado, que lleva el nombre del primer comandante en jefe de la Fuerza Aérea Rusa, Pyotr Deinekin.

El primer vuelo del portamisiles fue observado personalmente por el Comandante en Jefe Supremo de las Fuerzas Armadas rusas y el presidente ruso, Vladimir Putin. El Jefe de Estado quedó profundamente impresionado por el vuelo del nuevo "Cisne Blanco" y valoró mucho la profesionalidad de los pilotos que realizaron la maniobra, pidiéndoles que les agradecieran incluso antes del aterrizaje del avión. Las emociones del presidente no fueron sorprendentes, ya que el propio Putin piloteó el portamisiles Tu-160 en 2005.

Al finalizar el vuelo, el Presidente propuso a los diseñadores de aviones de Kazán crear una versión del supersónico de pasajeros "Swan" basado en el nuevo Tu-160M ​​​​para aviación Civil.

Pero para comprender cuán realista es hacer realidad la idea de Vladimir Putin, es necesario recurrir a la historia de la aviación rusa y recordar qué pasos ya han dado los diseñadores de aviones en esta dirección.

Tu-144

Uno de los mayores éxitos industriales de la historia de Rusia fue la creación del avión Tu-144. Fue fabricado mucho antes que el Tu-160 y se convirtió en el primer avión de pasajeros supersónico de la historia de la humanidad. Además, el Tu-144 hasta el día de hoy es uno de los dos historia famosa Tipos de aviones de pasajeros supersónicos.

El avión fue creado siguiendo instrucciones del Consejo de Ministros de la URSS, emitida el 19 de julio de 1963. El primer avión supersónico de pasajeros tenía serias exigencias. Se suponía que el avión sería capaz de volar a una velocidad de crucero de 2.300 a 2.700 km/h en una distancia de hasta 4.500 kilómetros, llevando hasta 100 pasajeros a bordo.

El primer prototipo del avión fue creado por la Oficina de Diseño Tupolev en 1965. Tres años más tarde, el avión surcó los cielos por primera vez, dos meses antes que su principal y único competidor, el famoso Concorde británico-francés.

El Tu-144 tenía una serie de características de diseño que lo distinguían incluso exteriormente de otros aviones. No había flaps ni slats en sus alas: el avión desaceleraba gracias al morro deflector del fuselaje. Además, en el avión se instaló el antepasado de los navegadores GPS modernos: el sistema PINO (indicador de proyección de la situación de navegación), que proyectaba las coordenadas necesarias en la pantalla desde una tira de película.

Sin embargo, debido a los excesivos costos de operación y mantenimiento del avión, la Unión Soviética abandonó la producción del Tu-144. Cuando se abandonó la producción, quedaban un total de 16 aviones, dos de los cuales fueron destruidos más tarde en el infame accidente en el Salón Aeronáutico Internacional de Le Bourget en 1973 y en el accidente sobre Yegoryevsk en 1978. Por el momento, sólo quedan ocho aviones ensamblados en el mundo, tres de los cuales pueden restaurarse por completo y estar listos para su uso posterior.

SPS-2 y Tu-244

Foto: Stahlkocher / wikimedia.org

Otro proyecto que tenía grandes expectativas fue el SPS-2, al que más tarde su desarrollador, la Oficina de Diseño Tupolev, le dio el prometedor nombre de Tu-244.

La primera información sobre el trabajo en un avión de pasajeros supersónico de segunda generación se remonta aproximadamente a los años 1971-1973 del siglo pasado.

Al desarrollar el Tu-224, los diseñadores tuvieron en cuenta tanto la experiencia de crear y operar sus predecesores: el Tu-144 y el Concorde como el Tu-160, así como los proyectos de aviones supersónicos estadounidenses.

Según los planes de los desarrolladores del SPS-2, se suponía que el nuevo avión perdería el principal " tarjeta de visita» su predecesor: el morro del fuselaje que se desvía hacia abajo. Además, la superficie acristalada de la cabina tuvo que reducirse al mínimo suficiente para garantizar la visibilidad. Estaba previsto utilizar un sistema de visión óptico-electrónico para el despegue y aterrizaje del avión.

Además, el avión diseñado debía alcanzar una altura de hasta 20 kilómetros y albergar a unos 300 pasajeros a bordo. Para alcanzar tales parámetros, fue necesario aumentar drásticamente su tamaño en todos los aspectos, que es lo que estaba previsto: con una longitud de fuselaje de casi 90 metros y una envergadura de unos 50 metros, el Tu-244 parecería un gigante en comparación con cualquier análogo existente.

Y aquí velocidad máxima El avión, en comparación con sus predecesores, prácticamente se mantuvo igual: el límite de velocidad del SPS-2 no superaba los 2500 km/h. Por el contrario, estaba previsto aumentar la distancia máxima de vuelo a unos 9.000 kilómetros reduciendo el consumo de combustible.

Sin embargo, la producción de un peso pesado supersónico en realidad mundo moderno resultó económicamente inviable. Debido a los mayores requisitos de normas ambientales, los costos de operación de un avión Tu-244 de este tipo son actualmente prohibitivos tanto para el propio fabricante de aviones como para la economía del país en su conjunto.

Tu-344 y Tu-444

Estos aviones fueron desarrollados por Tupolev Design Bureau (más tarde Tupolev OJSC, ahora Tupolev PJSC) como respuesta a la creciente demanda mundial de aviones rápidos y pequeños de clase ejecutiva. Así surgieron varios proyectos de SBS: aviones comerciales supersónicos.

Se suponía que estos aviones eran de tamaño pequeño y podían transportar a unos 10 pasajeros. El primer proyecto SBS de Tupolev, el Tu-344, se planeó producir en los años 90 del siglo pasado sobre la base del bombardero militar supersónico Tu-22M3. Pero su desarrollo resultó un fracaso en las primeras etapas, ya que para los vuelos internacionales el avión también tenía que cumplir altas exigencias en el campo, que ya no cumplió en las primeras etapas del desarrollo del proyecto. Por lo tanto, el diseñador rechazó seguir trabajando en la creación del Tu-344.

El trabajo en el proyecto de su sucesor, el Tu-444, comenzó a principios de la década de 2000 y su desarrollo llegó a la etapa de los primeros bocetos. A pesar de que se resolvieron los problemas medioambientales, el proyecto requirió la atracción de grandes inversiones financieras, pero Tupolev no pudo encontrar inversores interesados ​​en ello.

S-21 (SSBJ)

Foto: Slangcamm/ wikimedia.org

El único proyecto nacional para crear un avión supersónico para la aviación civil, cuyo desarrollo no fue llevado a cabo por la Oficina de Diseño de Tupolev, fue el proyecto del avión S-21, también conocido como Sukhoi Supersonic Business Jet (SSBJ).

La Oficina de Diseño Sukhoi comenzó a trabajar en este proyecto en los años 80. La oficina de diseño entendió que la demanda de grandes aviones supersónicos desde la época del Concorde y el Tu-144 ha caído y en el futuro sólo disminuirá por razones de economía. Por lo tanto, los diseñadores de Sukhoi fueron de los primeros en tener la idea de crear un avión de negocios supersónico diseñado para vuelos directos entre capitales del mundo.

Pero el desarrollo del S-21 se vio obstaculizado por el colapso de la URSS, junto con el cual cesó la financiación gubernamental para el proyecto.

Después del colapso de la Unión Soviética, Sukhoi intentó durante muchos años atraer inversores privados al proyecto en Rusia y en el extranjero. El volumen de inversiones entrantes permitió realizar las primeras pruebas de motores para el S-21 en 1993.

Pero para completar la creación y el inicio de la producción en serie del avión, según Mikhail Simonov, entonces jefe de Sukhoi, se necesitaron alrededor de mil millones de dólares, pero no se pudieron encontrar nuevos inversores para la empresa.

El presidente ruso, Vladimir Putin, en una reunión con empleados de la planta de aviación de Kazán, volvió a hablar sobre la posibilidad de crear un avión supersónico en Rusia. Avión de pasajeros Basado en el bombardero estratégico Tu-160. A continuación, el ministro de Industria y Comercio, Denis Manturov, anunció el inicio de los trabajos de investigación sobre este tema. La propuesta de desarrollar un nuevo avión de pasajeros supersónico de producción nacional es percibida con escepticismo por muchos, pero el desarrollo de este tipo en sí no será un problema sin solución. Al mismo tiempo, es poco probable que la aparición de un vehículo de este tipo cambie la situación actual de la industria aeronáutica rusa. Izvestia entendió la situación.

Niños de la edad de oro

El apogeo de la aviación a reacción en las décadas de 1950 y 1960, cuando los registros se reescribían casi todos los años y el aumento constante en el rendimiento de los nuevos aviones se percibía como un fenómeno natural, fue el momento en que surgió el primer interés por los aviones de pasajeros supersónicos. Los desarrollos correspondientes comenzaron en Gran Bretaña en 1954; unos años más tarde, los fabricantes de aviones franceses, soviéticos y luego estadounidenses comenzaron sus proyectos. El futuro parecía despejado y los pronósticos parecían muy entusiastas. Incluso Boeing, después de haber lanzado el legendario B-747 en 1969, creía que los días de esta máquina, aunque recién creada, ya estaban contados y que el futuro del transporte de larga distancia pertenecía a los aviones supersónicos. Hoy en día, como sabemos, el B-747 sigue volando y, además, sigue produciéndose en masa (aunque no a tan gran escala como en los años 1970-80).

La realidad resultó ser más dura. Sólo dos proyectos lograron implementarse en autos voladores: uno conjunto franco-británico (en 1962, París y Londres acordaron un desarrollo conjunto) y uno soviético, mientras que la URSS también negoció con Francia un desarrollo conjunto, que no tuvieron éxito. El aparato soviético, el Tu-144, fue el primero en volar, despegando por primera vez el 31 de diciembre de 1968. El Concorde despegó el 2 de marzo de 1969. El funcionamiento del Tu-144 como camión para el transporte de correo urgente comenzó a finales de diciembre de 1975; a finales de enero de 1976 entró en servicio el Concorde, pero inmediatamente como camión de pasajeros. Al Tu-144 se le encomendó el transporte de pasajeros un poco más tarde: en noviembre de 1977.

El destino de dos aviones de la misma edad, muy similares en apariencia, resultó diferente. El Tu-144 fue retirado de las líneas de pasajeros apenas siete meses después del inicio de las obras, en junio de 1978. El motivo fue el accidente del prototipo del Tu-144D mejorado, pero el motivo fue la falta de rentabilidad del avión y la falta de necesidad práctica de un vehículo de pasajeros con una velocidad de vuelo de más de 2 mil km/h. Posteriormente, el Tu-144 todavía se utilizó para diversas tareas experimentales y de transporte especial, pero nunca volvió a la línea.

El Concorde estuvo en funcionamiento durante mucho más tiempo, abandonó las líneas en noviembre de 2003, pero la escala de su uso estuvo lejos de lo esperado: solo se vendieron 9 aviones, e incluso entonces fueron el "hogar" de los desarrolladores de British Airways (cinco aviones). y Air France (cuatro). Posteriormente, ambas compañías aumentaron sus flotas a siete aviones cada una y recibieron el resto en condiciones extremadamente favorables.

Hubo varias razones. En primer lugar, la aparición a finales de los años 1960-1970 de aviones de pasajeros espaciosos y al mismo tiempo bastante económicos, tanto de media como de larga distancia, amplió considerablemente el mercado del transporte aéreo, que hasta entonces se consideraba dominio exclusivo de los ricos. . El modelo de ingresos de la aerolínea pasó de reducir el tiempo de vuelo a ampliar el mercado reduciendo los precios de los billetes, lo que permitió cubrir cada vez más segmentos de la población con viajes aéreos.

Un golpe adicional a los planes de ventas del Concorde lo supuso la crisis del petróleo de 1973, tras la cual la eficiencia de la nueva generación de aviones se convirtió en su principal ventaja competitiva. Al final, el Concorde siguió siendo un coche muy especializado que, debido al coste prohibitivo de los billetes, pocos podían utilizarlo. Así, en 1979-1980, un vuelo de Londres a Washington y viceversa costaría 2.350 dólares, es decir, más de 8.000 dólares actuales, si se recalcula teniendo en cuenta la inflación durante cuarenta años. Era aproximadamente el doble de caro que volar en primera clase en aviones regulares. Pero ni siquiera esos precios podían hacer que el automóvil fuera rentable: mientras British Airways, con su tráfico más intenso en Estados Unidos, seguía obteniendo ganancias, los Concorde de Air France siempre estaban al borde de la falta de rentabilidad.

Los estadounidenses resultaron ser los más emprendedores en ese momento: habiendo comenzado su proyecto de un automóvil de pasajeros supersónico un poco más tarde que los desarrolladores anglo-franceses y soviéticos, nunca llevaron su avión al aire, deteniendo el desarrollo del Boeing 2707 en 1971.

Nueva Esperanza

El desarrollo de aviones de pasajeros supersónicos volvió a ser objeto de debate en los años noventa. Tupolev Design Bureau presentó constantemente los proyectos Tu-244 (una actualización del Tu-144D), Tu-344 (un avión comercial supersónico basado en el bombardero portador de misiles Tu-22M3), Tu-444 (un proyecto de avión comercial mejorado). Al mismo tiempo, la Oficina de Diseño Sukhoi demostró su proyecto SSBJ.

Todos estos proyectos, sin embargo, tienen dos cosas en común. Ninguno de ellos entró en ningún desarrollo detallado, y todos fueron propuestos por la industria rusa, que atravesaba una crisis aguda en los años 90 por la falta de demanda para los vehículos de producción existentes.

El resultado fue bastante predecible: ninguno de estos proyectos se llevó a cabo. En Occidente en aquella época no se pensaba mucho en los aviones supersónicos: el duopolio surgido en los años 1990 entre Boeing y Airbus, que desplegaba una gama completa de aviones para vuelos de media y larga distancia, satisfacía a todos, sin necesidad de inversión en un proyecto fundamentalmente nuevo.

Además, en la década de 2000 desapareció el último factor importante que hacía verdaderamente necesarios los Concordes: el desarrollo de las tecnologías de videoconferencia y de las comunicaciones en general redujo drásticamente el número de reuniones de negocios importantes que requerían la presencia física de los interlocutores. Las cuestiones realmente urgentes ahora podían discutirse a distancia sin pérdida de calidad de la comunicación; para todo lo demás era suficiente la velocidad de los aviones de pasajeros y de los jets de negocios.

La industria de la aviación rusa en ese momento resolvió un problema mucho más urgente de su propia supervivencia y lo resolvió principalmente a través de suministros militares, tanto para su propia Fuerza Aérea (que reanudó las compras en la segunda mitad de la década de 2000) como para la exportación. La producción de aviones comerciales hoy en día se limita al único avión, esencialmente de producción, el Sukhoi Superjet, aunque hay esperanzas de que el MC-21 sometido a pruebas encuentre demanda, e incluso a mayor escala que el Superjet.

¿Qué problema puede resolver en estas condiciones la construcción de un nuevo avión supersónico en Rusia?

Sin duda, es posible crear un avión de este tipo, sobre todo si hablamos de un desarrollo basado en el bombardero Tu-160, cuya producción en serie se está reanudando ahora.

Sin embargo, los problemas con el desarrollo del avión apenas comienzan. Los factores que en algún momento hicieron que el Concorde no fuera rentable no han desaparecido. Además, el problema clave de la industria aeronáutica civil rusa no es tanto el desarrollo del avión en sí, sino la calidad de sus ventas y el servicio posterior. Es el progreso de estas tecnologías, aparentemente de servicio y secundarias en comparación con los avances de la ingeniería de “metales nobles”, lo que hoy hace que la posición de Airbus y Boeing sea tan fuerte. Crear una red verdaderamente desarrollada de ventas, arrendamiento, mantenimiento y reparación es una tarea no menos difícil que el desarrollo de un avión como tal, y en condiciones de gran escasez de experiencia relevante entre los directivos de la aviación nacional, tal vez incluso más.

En estas condiciones, es evidente que un hipotético avión supersónico basado en el Tu-160 no pretende conquistar el mercado mundial. transporte de pasajeros. Su techo es el de un avión de negocios extremadamente caro. Pero todavía hay un sentido práctico en este proyecto. Si se crea un avión de este tipo y el Estado convence a los capitanes de las empresas nacionales de que lo necesitan, entonces su producción en serie podría hacer que la construcción de bombarderos para las fuerzas armadas, teniendo en cuenta el aumento de la producción en serie de unidades y sistemas, sea un un poco menos ruinoso para el presupuesto.

Por último, los aviones civiles son excelentes aviones militares especiales. Pero es posible que el ejército ruso ya necesite un avión de reconocimiento supersónico y un avión de guerra electrónica, además de un bombardero puro.