Розробка надзвукового пасажирського літака другого покоління, скорочено УПС-2, входить у завершальну фазу. До 2025 очікується перший політ Ту-244. Новий російський комерційний лайнер конструктивно відрізнятиметься від радянського Ту-144 за характеристиками, дальністю польоту, комфортабельністю, місткістю, розмірами, потужністю двигунів, авіонікою. Надзвукова його швидкість 2 Маха, залишиться такою ж, як і у попередника Ту-144ЛЛ «Москва», це, як і раніше, найкращий у світі показник у важкому цивільному літакобудуванні. На висоті його польоту 20 км маршрути вільні.

Обмеженням для авіаконструкторів та розробників може стати довжина злітно-посадкової смуги 1-го класу, потрібно не менше 3 км. Такі бетонні смуги є не в усіх аеропортах світу та країни. Жодних ілюзій не може бути на той рахунок, що найкращий літак не буде затребуваний країнами Заходу, яким цікавіше продавати свої європейські Airbus та американські Boeing, що літають зі швидкістю 700 – 900 км/год, у 2,5-3 рази повільніше. Розраховувати доведеться тільки на потреби Росії та БРІКС, а також на багатих замовників, здатних дозволити собі такі літаки.

Завдання проекту

У першій моделі Ту-244 очікується побачити перевірені двигуни НК-32, такі ж, як у стратегічного бомбардувальника Ту-160М2 у модернізації 16.11.2017. Найпершу розробку УПС-2 розпочато надто рано, в 1973 році, завдяки напрацюванням радянських військових конструкторів 1950-х, які випередили час на 50 років. Тоді ще не було настільки якісних композитних матеріалів, щоб застосовувати їх у великій кількості, і силові установки мали недостатню тягу. У 1960-х стояли двигуни з 20-тонною тягою, у 1970-х з 25-тонною, а тепер уже застосовуються 32-тонні.

Перед авіаконструкторами поставлено 2 основні завдання:

Дальність польоту – 9200 км.

Зниження витрати пального даного класу техніки.

Перше і друге завдання можна вирішити за прикладом Ту-160 і Ту-22М3, застосувати стрілоподібність крила, що змінюється, зробивши літак багаторежимним. Можна проаналізувати закриті проекти Т-4 та Т-4МС Чернякова, вивчити розробки Мясищева з модифікацій М-50, геніальних і фантастичних тоді, більш придатних сьогодні. У КБ Туполєва все для цього є, тут зібрані матеріали всіх провідних КБ СРСР, які займалися тяжкою стратегічною авіацією, на базі яких і створені найкращі у світі військові «дальники» Ту-22М3М та Ту-160М2.

Переваги реактивних літаків

Перевага реактивного літака- Швидкість. Це гарантує комфортабельність польоту та скорочує відстань у часі. Провести в кріслі втричі менше годин – це гарне самопочуття пасажирів, наприклад рейсу Владивосток – Калінінград. Заощаджується бізнес-час. Користуючись послугами авіалайнера Ту-244 можна провести у відпустці на 1 день більше, і після прильоту без втоми відразу вийти на роботу. Немаловажно отримувати й моральне задоволення наших громадян від престижності Ту-244, зазнати гордості за Росію. Випуск цивільних реактивних літаківвід ВПК РФ - значної самоокупності оборонних підприємств країни, це комерційна спрямованість, робочі місця, гарантія стабільності та накопичення прибутку в жорстких умовах ринку.

Недоліки надшвидкісних пасажирських лайнерів

У КБ Туполєва у 1960-х помітили, що створення надзвукового цивільного пасажирського лайнераза військовими принципами не вийде через вимоги до комфорту та безпеки. Почали вивчати цьому плані досвід США, Франції та Англії, що вважалося найкращим, то, за задумом головного конструктора Олексія Андрійовича Туполєва, йшло у роботу. До недоліків перших Ту-144 і Конкорду варто віднести велику витрату палива, гучність роботи двигуна, звукові удари, кількість шкідливих викидів в атмосферу.

Головний недолік Ту-244 – комерційні, військові та політичні інститути Заходу, адже їх «Конкорди» відлітали 2003-го, а нових у планах немає, бо наші шляхи літакобудування розходяться. Пояснення цьому: перше стратегічна надзвукова авіація не потрібна НАТО, т.к. в основі їхньої потужності стоїть авіанесучий океанський флот, а ядерні авіабомби та ракети достатньо доставляти літаками з радіусом дії в 1,5 км (винищувачами) з військових баз, розкиданих по світу, саме тому військові проекти такого класу на заході не дуже затребувані. Також досить висока собівартість польоту різко звужує потенційний сегмент ринку цих літаків, тому про масовості може бути мови. Однак одночасне замовлення для військових та пасажирських перевезеньЦе саме те, що може дати серйозний поштовх надзвукової пасажирської авіації.

Яким буде Ту-244 за льотно-технічними характеристиками

Проектування затяглося, Ту-144 у комплектації 1968-го досяг своїх перших конструкторських характеристик до середини 1970-х. Роботи з його удосконалення з 1992-го – початок проекту Ту-244, відтоді минуло вже 25 років, щоб закінчити розпочате знадобиться ще 10. Наочно видно, що залучення США, Англії та Франції до розвитку програми Ту-244 з розпадом РСРСР до чого доброго не привели, як і у всіх подібних випадках за колишнім СРСР. Тільки збір наукових даних від Ту-144ЛЛ для військово-космічної програми НАСА та гальмування наших підприємств у розвитку.

На сьогоднішній день багато варіантів проектів Ту-244. Ніхто не скаже, яким буде сам літак. Неофіційними джерелами поширюється неоднозначна інформація. Описані нижче показники – умовні, складені з урахуванням нинішніх повноважень. Характеристики: Довжина 88,7 м; розмах крил 54,77 м, площа 1200 кв.м., а подовження 2,5 м; стрілоподібність крила по кромці – у центроплана 75 град. – у консолі 35 градусів; ширина фюзеляжу 3,9 м, висота 4,1 м, багажне відділення на 32 кв. злітна маса 350 т, включаючи паливо 178 т; двигуни НК-32 – 4 одиниці; крейсерська швидкість 2,05 М; дальність 10 тис. км; макс. висота 20 км.

Конструкція Ту-244

Представимо трапецієподібне крило та складну деформацію його середньої трапеції. Управління елеронами в балансуванні, по крену та тангажу. У передньої кромки шкарпетки відхиляються механічно. У конструкції крила відбувається розподіл на частини, передню, середню та консолі. Середня та консольна частини з багатолонжеронною та багатонервюрною силовими схемами, у передній же нервюр немає. У вертикальному оперенні те саме, що й у конструкції крила і напрямний двосекційне кермо.

Фюзеляж з гермокабіною, носовим та хвостовим відсіками – розмірність вибиратиметься на замовлення з розрахунку кількості пасажирських крісел. На 250 та 320 пасажирів підійде діаметр фюзеляжу від 3,9 до 4,1 м. Салон поділиться на класи, 1-й, 2-й та 3-й. За комфортністю Ту-244 буде на рівні останньої модифікації Ту-204-го. Літак обладнають вантажним відсіком. Пілотів четверо, їхні крісла з катапультами (російською мовою), вистрілюються вгору. На борту знову все автоматизовано і підпорядковане центральному програмному управлінню.

Ту-244 може позбутися носа, що відхиляється, аналогічного в Ту-144ЛЛ, через розвиток новітнього оптико-електронного обладнання і можливостей відхилення векторів керованої тяги в сучасних силових вітчизняних установках. У місцях максимального навантаження може використовуватися титановий сплав ВТ-64 в області колеса. Носова стійка може залишитися незмінною, точно з'являться 3 нові основні опори для бетонної смуги, розраховані на високі навантаження. Навігаційно-пілотажне обладнання відповідатиме метеорологічному мінімуму за міжнародною класифікацією IIIA ICAO.

Освоєння неба довгі століття було недосяжною мрією для людства. Після того як простори таки вдалося підкорити, літальні апарати ставали все досконалішими і витривалішими. Істотним досягненням на цій ниві став винахід надзвукових військових і пасажирських літаків. Одним із таких лайнерів став Ту-244, особливості та характеристики якого розглянемо далі. На жаль, цей проект не розвинувсь до серійного виробництва, як і більшість аналогічних розробок. Нині вишукуються кошти на відновлення розробок цього проекту чи подібних літаків.

З чого все починалося?

Швидкими кроками авіація почала розвиватися після Другої світової війни. Розроблялися різні проекти літальних апаратів із реактивними двигунами, які мали прийти на зміну звичайним силовим агрегатам. Важливим моментом у створенні надзвукових лайнерів було досягнення швидкості звуку, а подолання цього бар'єру, оскільки аеродинамічні закони на подібних швидкостях змінюються.

Масово подібні технології почали використовувати з п'ятдесятих років минулого століття. Серед серійних модифікацій можна відзначити вітчизняні «МіГі», американські винищувачі North American, Delta Dagger, французькі «Конкорди» та багато інших. У пасажирській авіації впровадження надзвукових швидкостей відбувалося набагато повільніше. Ту-244 - літак, який міг скласти не просто конкуренцію у цій галузі, а стати у ній світовим лідером.

Розробка та створення

Перші експериментальні цивільні літаки, здатні долати звуковий бар'єр, з'явилися торік у другій половині шістдесятих років ХХ століття. З того часу і до цього часу в серійне виробництво було пущено лише дві моделі: Ту-144 і французький «Конкорд». Лайнери були типовими літаками для сверхдальних перельотів. Експлуатація цих машин перестала бути актуальною у дві тисячі третього року. Наразі надзвукові авіалайнери для перевезення пасажирів не використовуються.

Були спроби створити нові модифікації реактивних цивільних лайнерів, проте більшість із них залишилися на стадії розробки або взагалі були закриті. До таких довгострокових проектів належить і надзвуковий пасажирський літак Ту-244.

Він повинен був змінити свого попередника, мати покращені характеристики, запозичені з прототипів - «Конкорду» і деяких американських літаків. У розробку проект повністю був узятий конструкторським бюро Туполєва, в 1973 розроблюваний лайнер отримав найменування Ту-244.

Призначення

Основним завданням проекту, що розробляється, стало створення реактивного надзвукового літака, здатного безпечно, швидко і на тривалі дистанції перевозити пасажирів. При цьому апарат мав значно перевершувати за всіма параметрами звичайні реактивні літальні кораблі. Особливу ставку конструктори робили на швидкість.

В інших аспектах надзвукові літакипоступалися своїм побратимам. По-перше, перевезення економічно не окупалися. По-друге, безпека польотів була нижчою. До речі, серійний випуск та використання в цивільної авіаціїпопередника Ту-244 було припинено саме з другої причини. Ту-144 за перший рік експлуатації зазнав кількох аварій, що призвели до загибелі екіпажу. У новому проекті передбачалося усунути недоліки.

Ту-244 (літак): характеристики технічного плану

Остаточна модель лайнера, що розглядається, повинна була мати такі тактико-технічні показники:

  1. Екіпаж, що пілотує лайнер, включає три пілоти.
  2. Місткість пасажирів варіювалася від 250 до 300 осіб.
  3. Орієнтовна крейсерська швидкість – 2175 кілометрів на годину, що вдвічі перевищує звуковий бар'єр.
  4. Силові установки - чотири мотори з турбінними вентиляторами.
  5. Дальність перельоту – від семи до дев'яти з половиною тисяч кілометрів.
  6. Показник вантажопідйомності – триста тонн.
  7. Довжина/висота - 88/15 метрів.
  8. Площа робочої поверхні – 965 кв. м.
  9. Розмах крила – сорок п'ять метрів.

Якщо порівняти показник швидкості, то проектований пасажирський літак Ту-244, історія створення якого досить цікава, став трохи повільнішим за своїх прямих конкурентів. Однак за рахунок цього конструктори хотіли збільшити місткість та підвищити економічну вигоду від експлуатації машини.

Подальші перспективи

Розробка нового проекту, результатом якої мав стати надзвуковий пасажирський літак Ту-244, затягнувся довгі роки. У конструкцію вносилася маса змін та доопрацювань. Однак навіть після розвалу СРСР КБ Туполєва продовжило роботу в заданому напрямку. У 1993 році було навіть подано докладні відомості про проект.

Проте економічна криза 90-х негативно позначилася і на цій сфері. Офіційного повідомлення про закриття розробок не було, активних дій також. Проект опинився на межі заморозки. До роботи підключаються фахівці із США, переговори з якими велися вже давно. Для продовження досліджень два лайнери сто сорок четвертої серії були переобладнані в лабораторії.

Що далі?

Надзвуковий Ту-244 (літак, фото якого представлено нижче) зненацька зник із проектної документації як об'єкт дослідження. Вона була прийнята у дві тисячі дванадцятому році і передбачала, що перші сто одиниць пасажирських авіалайнерів надійдуть в експлуатацію не пізніше 2025 року. Така чехарда з документацією викликала низку питань і пересудів. Крім того, з цієї програми зникло ще кілька цікавих та багатообіцяючих розробок.

Подібна перспектива бачилася у негативному плані. Факти свідчили, що проект заморожено або закрито повністю. Однак офіційного підтвердження чи спростування з цього приводу не надійшло. З огляду на нестабільність економіки, можна зробити масу припущень у суб'єктивної зміни, але факти свідчать самі себе.

Реалії дня сьогоднішнього: Ту-244 (літак)

Історія створення даного літакабула озвучена вище. А як справи нині? Враховуючи все сказане, можна припустити, що проект, що розглядається, в даний час як мінімум завис у повітрі, якщо не прикритий зовсім. Офіційного подання заяви про долю розробок, а також причин скорочення та призупинення проекту немає. Цілком можливо, основна проблема полягає у недостатньому фінансуванні, його економічній невідповідності чи моральному старінні. Як варіант, можуть мати місце всі ці три фактори в сукупності.

Нещодавно (2014 рік) у засобах масової інформації проскочила інформація про можливе поновлення проекту Ту-244. Однак офіційної версіїз цього питання знову так і не надійшло. Заради об'єктивності варто відзначити, що закордонні розробки пасажирських надзвукових лайнерів теж далекі від завершення, багато хто з них закритий або перебуває під великим питанням. Хочеться вірити, що ця грандіозна машина буде побудована згідно з усіма сучасними нормами в найближчому майбутньому.

Трохи про попередника

Розробка ТУ-144 за рішенням Ради Міністрів Радянського Союзу розпочалася у тисяча дев'ятсот шістдесят дев'ятому році. Будівництво надзвукового цивільного літакарозпочалося на ММЗ «Досвід». Розрахункова дальність польоту лайнера має становити три з половиною тисячі кілометрів. Для поліпшення аеродинаміки літак отримав змінену форму крил у плані та збільшену їх площу.

Довжина фюзеляжу виконана із розрахунком внутрішнього розміщення ста п'ятдесяти пасажирів. Дві пари двигунів розмістили під кожним крилом. Перший політ реактивний літальний апарат здійснив 1971 року. Програма заводських випробувань передбачила близько двохсот тридцяти вильотів.

Порівняльні характеристики

Надзвуковий Ту-244 - літак, розміри якого дещо вагоміше за такі у попередника. Він має відмінні параметри та інших тактико-технічних значеннях. Для порівняння розглянемо показники лайнера Ту-144:

  • склад екіпажу - чотири особи;
  • місткість – півтори сотні пасажирів;
  • довжина/висота - 67/12,5 метра;
  • тяга з форсажем – 17 500 кг/с;
  • гранична вага – сто вісімдесят тонн;
  • швидкість крейсерська становить 2200 кілометрів на годину;
  • практична стеля – вісімнадцять тисяч метрів;
  • гранична дальність - шість із половиною тисяч кілометрів.

Основною зовнішньою відмінністю нового літака (Ту-244) від попередника мала стати зміна конструкції загнутої носової частини.

Кардинальною особливістю двісті сорок четвертого проекту від свого прототипу під індексом "144" є відсутність носа, що відхиляється вниз. Скління кабіни виконане у мінімальному оснащенні. Таке рішення орієнтоване на те, що під час польоту забезпечуватиметься необхідна оглядовість, а зліт та посадку, незалежно від метеоумов, контролює блок оптики електронного огляду.

Варто зазначити, що сучасні вимоги екологічного плану до цивільних авіалайнерів суттєво перешкоджають створенню надзвукової машини класу, що розглядається, оскільки її експлуатація апріорі стає економічно неповноцінною. Було розпочато розробки зі створення надзвукового літака бізнес-класу, здатного долати надзвуковий бар'єр. Проте проект Ту-444 також було припинено. Його переваги над конкурентами - це відносна дешевизна порівняно з лайнером Ту-244, а також вирішення технічних питань, пов'язаних з екологічними вимогами до сучасних літаків. Для довідки: розглянутий надзвуковий лайнер широкому загалу був представлений у Франції (1993 р., авіасалон в Ле Бурже).

На закінчення

Якби всі радянські починання в авіації були доопрацьовані та реалізовані, цілком можливо, що ця галузь зробила б величезний стрибок уперед. Проте економічні, політичні та інші проблеми суттєво гальмують цей процес. Одним із найяскравіших представників у світі надзвукової цивільної авіації мав стати лайнер Ту-244. На жаль, з низки причин проект досі перебуває у розробці чи «підвішеному» стані. Хочеться сподіватися, що знайдуться люди, які профінансують проект, а це призведе до створення не тільки найшвидшого пасажирського літака, а й транспорту майбутнього, що відрізняється економічністю, місткістю та безпекою.

31 грудня 1968 року здійснив випробувальний політ перший у світі надзвуковий пасажирський літак Ту-144. Через три роки пізніше, влітку 1971 року, він справив неймовірне враження на організаторів і гостей Міжнародної авіаційної виставки в Парижі. Для демонстрації можливостей «радянського птаха» розробники відправили літак з Москви о 9-й годині ранку і в цей же час - о 9-й годині ранку - він приземлився в столиці Болгарії.

Проектування надзвукового літака Ту-144.

Ту-144 – радянський надзвуковий літак, розроблений КБ Туполєва у 1960-ті роки. Поряд з Конкордом він є одним із двох надзвукових авіалайнерів, які колись використовували авіакомпанії для комерційних перевезень.
У 60-х роках в авіаційних колах США, Великій Британії, Франції та СРСР активно обговорювалися проекти створення пасажирського надзвукового літака з максимальною швидкістю 2500-3000 км/год, дальністю польоту не менше 6-8 тисяч км. У листопаді 1962 року Франція та Великобританія підписали угоду про спільну розробку та будівництво «Конкорд» («Злагода»).

Творці надзвукового літака.

У Радянському Союзі створенням надзвукового літака займалося конструкторське бюро академіка Андрія Туполєва. На попередньому засіданні КБ у січні 1963 року Туполєв заявив:
«Розмірковуючи про майбутнє авіаперевезень людей з одного континенту на інший, приходиш до однозначного висновку: надзвукові повітряні лайнери, безперечно, потрібні, і я не сумніваюся, що в життя вони увійдуть…»
Провідним конструктором проекту призначено сина академіка - Олексія Туполєва. З його ОКБ тісно співпрацювали понад тисячу фахівців з інших організацій. Створенню передували великі теоретичні та експериментальні роботи, що включали численні випробування в аеродинамічних трубах та натурних умовах при польотах аналога.

«Конкорд» та Ту-144.

Розробникам довелося поламати голову, щоби знайти оптимальну схему машини. Принципово важлива швидкість проектованого лайнера - 2500 чи 3000 км/год. Американці, дізнавшись, що "Конкорд" розраховується на 2500 км/год, заявили, що всього на півроку пізніше випустять свій пасажирський "Боїнг-2707", виконаний зі сталі та титану. Тільки ці матеріали без руйнівних наслідків витримували нагрів конструкції при зіткненні з повітряним потоком на швидкостях 3000 км/год. Однак цілісні сталеві та титанові конструкції повинні ще пройти серйозну технологічну та експлуатаційну перевірку. На це піде багато часу, і Туполєв вирішує будувати надзвуковий літак з дюралюмінію, в розрахунку на швидкість 2500 км/год. Американський проект "Боїнга" згодом був взагалі закритий.
У червні 1965 модель показали на щорічному авіасалоні в Парижі. "Конкорд" і Ту-144 виявилися вражаюче схожими один на одного. Радянські конструктори казали - нічого дивного: загальна форма визначається законами аеродинаміки та вимогами, що висуваються до певного типу машин.

Форма крила надзвукового літака.

Але якою має бути форма крила? Зупинилися на тонкому трикутному крилі з контуром переднього краю у вигляді літери «8». Безхвоста схема - неминуча за такої конструкції несучої площини - робила надзвуковий лайнер стійким і добре керованим на всіх режимах польоту. Чотири двигуни були під фюзеляжем, ближче до осі. Паливо розміщено у кесонних крильових баках. Балансувальні баки, розташовані в задній частині фюзеляжу та напливах крила, призначені, щоб змінювати положення центру тяжіння під час переходу від дозвукової швидкості польоту до надзвукового. Ніс зробили гострим і гладким. Але як у такому разі забезпечити пілотам передній огляд? Вихід знайшли - «ніс, що вклоняється». Фюзеляж круглого перерізу мав носовий обтічник кабіни екіпажу, що відхиляється вниз під кутом 12 градусів в умовах зльоту та на 17 градусів при посадці.

Надзвуковий літак піднімається у небо.

Вперше надзвуковий літак здіймається в небо в останній день 1968 року. Машиною керував льотчик-випробувач Е. Єлян. Як літак пасажирського призначення, він перший у світі подолав швидкість звуку на початку червня 1969 року, перебуваючи на висоті 11 кілометрів. Другу швидкість звуку (2М) надзвуковий літак узяв у середині 1970 року, перебуваючи на висоті 16.3 кілометри. Надзвуковий літак увібрав у себе безліч нововведень конструкторського та технічного плану. Тут хочеться відзначити таке рішення як переднє горизонтальне оперення. При використанні ПГО покращувалася маневреність польоту та гасилася швидкість при заході на посадку. Вітчизняний надзвуковий літак міг експлуатуватися з двох десятків аеропортів, тоді як франко-англійський «Конкорд», маючи велику швидкість при посадці, міг сісти лише у сертифікованому аеропорту. Конструктори КБ Туполєва провели величезну роботу. Взяти, наприклад, натурні випробування крила. Вони проходили на лабораторії - МіГ-21І, переробленого спеціально під випробування конструкції та обладнання крила майбутнього надзвукового літака.

Розвиток та модифікація.

Роботи з розвитку базової конструкції "044" йшли у двох напрямках: створення нового економічного безфорсажного ТРД типу РД-36-51 та значне покращення аеродинаміки та конструкції надзвукового літака. Результатом цього мало стати виконання вимог щодо дальності надзвукового польоту. Рішення комісії Ради Міністрів СРСР за варіантом надзвукового літака з РД-36-51 було ухвалено 1969 року. Одночасно за пропозицією МАП - МДА приймається рішення, до моменту створення РД-36-51 та встановлення їх на надзвуковий літак, про будівництво шести надзвукових літаків із НК-144А із зменшеними питомими витратами палива. Конструкцію серійних надзвукових літаків з НК-144А передбачалося значно модернізувати, провести значні зміни в аеродинаміці, отримавши на крейсерському надзвуковому режимі Кмакс понад 8. серії на РД-36-51.

Будівництво модернізованого надзвукового літака.

Будівництво передсерійного модернізованого Ту-144 ("004) почалося на ММЗ "Досвід" в 1968. За розрахунковими даними з двигунами НК-144 (Ср = 2,01) передбачувана надзвукова дальність повинна була становити 3275 км, а з НК-144А ( Ср = 1,91) перевищити 3500 км.. З метою поліпшення аеродинамічних характеристик на крейсерському режимі М = 2,2 змінили форму крила в плані (стріловидність напливної частини по передній кромці зменшили до 76 °, а базової збільшили до 57 °), форма крила стала ближче до "готичної". У порівнянні з "044", збільшилася площа крила, ввели більш інтенсивну конічну крутку кінцевих частин крила. Однак найважливішим нововведенням по аеродинаміці крила стала зміна серединної частини крила, що забезпечила самобалансування на крейсерському режимі мінімальними втратамиякості, з урахуванням оптимізації польотних деформацій крила на цьому режимі. Було збільшено довжину фюзеляжу з урахуванням розміщення 150 пасажирів, покращено форму носової частини, що також позитивно вплинуло на аеродинаміку.

На відміну від "044" кожну пару двигунів у парних мотогондолах з повітрозабірниками розсунули, звільнивши від них нижню частину фюзеляжу, розвантаживши його від підвищених температурних і вібраційних навантажень, при цьому змінили нижню поверхню крила в місці розрахункової області підтискання потоку, збільшили щілину крила і верхньої поверхнею повітрозабірника - все це дозволило інтенсивніше використовувати ефект підтиснення потоку на вході в повітрозабірники на Кмакс, ніж це вдалося отримати на "044". Нове компонування мотогондол вимагає змін по шасі: основні стійки шасі розмістили під мотогондолами, з прибиранням їх всередину між повітряними каналами двигунів, перейшли до восьмиколісного візка, змінилася також схема прибирання носової стійки шасі. Важливою відмінністю "004" від "044" стало впровадження переднього багатосекційного крильця-дестабілізатора, що прибирався в польоті, що висувався з фюзеляжу на злітно-посадкових режимах, і дозволяв забезпечувати необхідне балансування при відхилених елевонах-закрилках. Доопрацювання конструкції, збільшення комерційного навантаження та запасу палива призвели до зростання злітної маси, яка перевищила 190 тонн (для "044" - 150 тонн).

Передсерійний Ту-144.

Будівництво передсерійного надзвукового літака №01-1 (бортовий №77101) завершилося на початку 1971 року, 1 червня 1971 року здійснив перший політ. За програмою заводських випробувань машина виконала 231 політ, тривалістю 338 годин, їх 55 годин літав на надзвуку. На цій машині відпрацьовувалися комплексні питання взаємодії силової установки різних режимах польоту. 20 вересня 1972 року машина здійснила переліт по трасі Москва-Ташкент, при цьому маршрут пройшов за 1 годину 50 хвилин, крейсерська швидкість під час польоту досягала 2500 км/год. Передсерійна машина стала основою для розгортання серійного виробництва на Воронезькому авіаційному заводі (ВАЗ), якому рішення уряду було доручено освоєння в серії надзвукового літака.

Перший політ серійного Ту-144.

Перший політ серійного надзвукового літака №01-2 (бортовий №77102) з двигунами НК-144А відбувся 20 березня 1972 року. У серії, за результатами випробувань передсерійної машини, було відкориговано аеродинаміку крила і ще раз дещо збільшено його площу. Злітна маса у серії досягла 195 тонн. Питома витрата палива НК-144А до моменту експлуатаційних випробувань серійних машин мали намір довести за рахунок оптимізації сопла двигуна до 1,65-1,67 кг/кгс год, а надалі до 1,57 кг/кгс годину, при цьому дальність польоту повинна була збільшена до 3855-4250 км і 4550 км відповідно. Реально змогли досягти до 1977 року в ході випробувань і доведень серії Ту-144 і НК-144А Ср=1,81 кг/кгс на крейсерському надзвуковому режимі тяги 5000 кгс, Ср=1,65 кг/кгс на злітному форсажному режимі 20000 кгс, Ср=0,92 кг/кгс на крейсерському дозвуковому режимі тяги 3000 кгс і максимальному форсажному режимі на трансзвуковому режимі отримали 11800 кгс. Уламок надзвукового літака.

Перший етап випробувань.

За короткий період часу у суворій відповідності до програми було виконано 395 польотів із загальним нальотом 739 годин, у тому числі понад 430 годин на надзвукових режимах.

Другий етап випробувань.

На другому етапі експлуатаційних випробувань відповідно до спільного наказу міністрів авіаційної промисловості та цивільної авіації від 13 вересня 1977 року № 149-223 відбувалося більш активне підключення коштів та служб цивільної авіації. Було утворено нову комісію з проведення випробувань, яку очолив заступник міністра цивільної авіації Б.Д. Грубій. Рішенням комісії, потім підтвердженим спільним наказом від 30 вересня – 5 жовтня 1977 року, було призначено екіпажі для проведення експлуатаційних випробувань:
Перший екіпаж: льотчики Б.Ф. Кузнєцов (Московське транспортне управління ГА), С.Т. Агапов (ЖЛІіДБ), штурман С.П. Храмов (МТУ ГА), бортінженери Ю.М. Аваєв (МТУ ГА), Ю.Т. Селіверстов (ЖЛІіДБ), провідний інженер С.П. Авакімов (ЖЛІіДБ).
Другий екіпаж: льотчики В.П. Воронін (МДУ ГА), І.К. Ведерніков (ЖЛІіДБ), штурман А.А. Сенюк (МТУ ГА), бортінженери О.О. Требунців (МТУ ГА) та В.В. Соломатін (ЖЛІіДБ), провідний інженер В.В. Ісаєв (ДержНІІГА).
Третій екіпаж: льотчики М.С. Кузнєцов (ДержНІІГА), Г.В. Воронченка (ЖЛІіДБ), штурман В.В. В'язигін (ДержНІІГА), бортінженери М.П. Ісаєв (МТУ ГА), В.В. Соломатін (ЖЛІіДБ), провідний інженер В.М. Поклад (ЖЛІіДБ).
Четвертий екіпаж: льотчики Н.І. Юрсков (ДержНІІГА), В.А. Севанькаєв (ЖЛІіДБ), штурман Ю.А. Васильєв (ДержНІІГА), бортінженер В.Л. Венедиктов (ДержНІІГА), провідний інженер І.С. Майборода (ДержНІІГА).

До початку випробувань було проведено велику роботу з розгляду всіх отриманих матеріалів з метою використання їх «для заліку» виконання конкретних вимог. Однак, незважаючи на це, окремі фахівці цивільної авіації наполягали на виконанні «Програми експлуатаційних випробувань надзвукового літака», розробленої в ДержНДІДА ще 1975 року під керівництвом провідного інженера Тетерюкова А.М. Ця програма вимагала по суті повторення вже раніше виконаних польотів обсягом 750 польотів (1200 льотних годин) на трасах МДА.
Загальний обсяг експлуатаційних польотів та випробувань з обох етапів становитимуть 445 польотів з нальотом 835 годин, з них 475 годин на надзвукових режимах. Виконано 128 парних рейсів на маршруті Москва-Алма-Ата.

Останній етап.

Завершальний етап випробувань був напруженим з технічної погляду. Ритмічна робота за розкладом забезпечувалася без серйозних збоїв та великих дефектів. Інженерний та технічний склади «розважалися», проводячи оцінки побутового обладнання, готуючись до пасажирських перевезень. Підключені до випробувань стюардеси та відповідні фахівці ДержНДІДА стали проводити наземні тренування для відпрацювання технології обслуговування пасажирів у польоті. Було проведено т.зв. «розіграші» та два технічні рейси з пасажирами. «Розіграш» був проведений 16 жовтня 1977 року з повним моделюванням циклу реєстрації квитків, оформлення багажу, посадки пасажирів, польоту реальної тривалості, висадки пасажирів, оформлення багажу в аеропорту призначення. Від «пасажирів» (найкращих працівників ОКБ, ЖЛІіДБ, ДержНДІГА та інших організацій) відбою не було. Раціон харчування у «польоті» був на найвищому рівні, оскільки затверджувався за меню першого класу, всі отримали велике задоволення. «Розіграш» дозволив уточнити багато важливих елементів та деталей обслуговування пасажирів. 20 і 21 жовтня 1977 року було виконано два технічні рейси по трасі Москва-Алма-Ата з пасажирами. Як перші пасажири виступали працівники багатьох організацій, які брали безпосередню участь у створенні та випробуваннях надзвукового літака. Сьогодні навіть важко уявити атмосферу на борту: там панувало почуття радості та гордості, велика надія на розвиток на тлі першокласного обслуговування, якого технічні люди абсолютно не привчені. У перших польотах на борту були всі керівники головних інститутів та організацій.

Дорогу для пасажирських перевезень відкрито.

Технічні рейси пройшли без серйозних зауважень і показали повну готовність надзвукового літака та всіх наземних службдо регулярним перевезенням. 25 жовтня 1977 року міністром цивільної авіації СРСР Б.П. Бугаєвим та міністром авіаційної промисловості СРСР В.А. Козаковим було затверджено основний документ: «Акт за результатами експлуатаційних випробувань надзвукового літака з двигунами НК-144» із позитивним висновком та висновками.
На підставі поданих таблиць відповідності Ту-144 вимогам Тимчасових норм льотної придатності цивільних Ту-144 СРСР, повного обсягу поданої доказової документації, що включає акти з державних та експлуатаційних випробувань, 29 жовтня 1977 голова Державіареєстру СРСР І.К. Мулкіджанов затвердив висновок та підписав перший у СРСР сертифікат льотної придатності типу № 03-144 на надзвуковий літак з двигунами НК-144А.
Дорогу для пасажирських перевезень було відкрито.

Дорогу для пасажирських перевезень було відкрито.
Надзвуковий літак міг сідати і злітати в 18 аеропортах СРСР, тоді як Конкорду, чия злітно-посадкова швидкість була на 15% вищою, для кожного аеропорту був потрібний окремий сертифікат на посадку.

Другий серійний екземпляр надзвукового літака.

У червні 1973 року у Франції відбувся 30-й Міжнародний паризький авіасалон. Величезним був інтерес, викликаний радянським лайнером Ту-144 – першим у світі надзвуковим літаком. 2 червня тисячі відвідувачів авіасалону у передмісті Парижа Ле-Бурже спостерігали за виходом на злітну смугу другого серійного екземпляра надзвукового літака. Рев чотирьох двигунів, потужний розбіг - і ось уже машина у повітрі. Гострий ніс лайнера випростався і націлився на небо. Надзвуковий "Ту", ведений капітаном Козловим, здійснював над Парижем свій перший демонстраційний політ: набравши необхідну висоту, машина пішла за горизонт, потім повернулася і зробила коло над аеродромом. Політ проходив у нормальному режимі, жодних технічних неполадок не відмічено.
Наступного дня радянський екіпаж вирішив показати все, на що здатний новий.

Катастрофа під час демонстрації.

Сонячний ранок 3 червня, здавалося, не віщував лиха. Спочатку все йшло за планом - глядачі, задерши голови, дружно аплодували. Надзвуковий літак, показавши найвищий клас, пішов на зниження. У цей момент у повітрі з'явився французький винищувач Міраж (як згодом з'ясувалося, він проводив зйомку аерошоу). Зіткнення здавалося неминучим. Щоб не врізатися в аеродром та глядачів, командир екіпажу вирішив піднятися вище та потягнув штурвал на себе. Однак висота вже була втрачена, утворилися великі навантаження на конструкцію; в результаті праве крило тріснуло та відвалилося. Там почалася пожежа, і за кілька секунд палаючий надзвуковий літак рушив до землі. Страшне приземлення сталося на одній із вулиць паризького передмістя Гусенвілля. Гігантська машина, руйнуючи все на своєму шляху, звалилася на землю і вибухнула. Весь екіпаж - шестеро людей - і вісім французів на землі загинули. Постраждав і Гусенвілль – зруйновано кілька будівель. Що спричинило трагедію? На думку більшості експертів, причиною катастрофи стала спроба екіпажу надзвукового літака уникнути зіткнення з «Міражем». При заході на посадку "Ту" потрапив у супутній струмінь від французького винищувача "Міраж".

На фотографії підпис першого космонавта Ніла Армстронга, що висадився на місяць, льотчика космонавта Георгія Тимофійовича Берегового та всіх загиблих членів екіпажу. Надзвуковий літак №77102 розбився під час демонстраційного польоту на авіасалоні в Ле Бурже. Усі 6 членів екіпажу (заслужений льотчик-випробувач Герой Радянського Союзу М.В.Козлов, льотчик-випробувач В.М.Молчанов, штурман Г.М.Баженов, заступник головного конструктора, інженер генерал-майор В.М.Бендерів, провідний інженер Б.А.Первухін та бортінженер А.І.Дралін) загинули.

На думку працівників ОКБ А.Н.Туполєва, причина катастрофи була у підключенні неналагодженого аналогового блоку системи управління, що призвело до виходу на руйнівне навантаження.
За словами льотчиків, позаштатні ситуації відбувалися практично у кожному польоті. 23 травня 1978 року сталася друга аварія надзвукового літака. Поліпшений досвідчений варіант лайнера, Ту-144Д (№ 77111) після загоряння палива в зоні мотогондоли 3-ї силової установки через руйнування паливопроводу, задимлення в кабіні та відключення екіпажем двох двигунів здійснив вимушену посадку на полі біля села Іллінський Погост. Єгорьєвська.
Після приземлення через кватирку кабіни екіпажу залишили лайнер командир екіпажу В. Д. Попов, другий пілот Е. В. Єлян та штурман В. В. Вязигін. Інженери, що знаходилися в салоні, В. М. Кулеш, В. А. Ісаєв, В. Н. Столповський покинули лайнер через передні вхідні двері. Бортінженери О. А. Миколаїв і В. Л. Венедиктов виявилися затиснутими на робочому місці конструкціями, що деформувалися при посадці, і загинули. (Відхилений носовий обтічник торкнувся ґрунту першим, спрацював як ніж бульдозера, набираючи землю, і провернувся під живіт, увійшовши у фюзеляж.) 1 червня 1978 Аерофлот назавжди припинив надзвукові пасажирські рейси.

Вдосконалення надзвукового літака.

Роботи над удосконаленням надзвукового літака тривали ще кілька років. Випущено п'ять серійних літаків; ще п'ять перебували у процесі будівництва. Розроблено нову модифікацію - Ту-144Д (далекий). Однак вибір нового двигуна (економічнішого), РД-36-51, зажадав значного перепланування літака, особливо енергетичної установки. Серйозні конструктивні прогалини у цій галузі призвели до затримки випуску нового лайнера. Лише у листопаді 1974 року серійний Ту-144Д (бортовий номер 77105) піднявся у повітря, а через дев'ять (!) років після першого польоту, 1 листопада 1977 року, надзвуковий літак отримав свідчення льотної придатності. Того ж дня відкрито пасажирські рейси. За свою недовгу експлуатацію лайнери перевезли 3194 пасажири. 31 травня 1978 року польоти припинено: на одному із серійних Ту-144Д виникла пожежа, і лайнер зазнав катастрофи, розбившись при вимушеній посадці.
Катастрофи в Парижі та Єгор'євську призвели до того, що інтерес до проекту з боку держави зменшився. З 1977 до 1978 року було виявлено 600 неполадок. В результаті вже у 80-х роках надзвуковий літак вирішено зняти, пояснивши це «поганим впливом на здоров'я людей під час переходу звукового бар'єру». Проте чотири з п'яти Ту-144Д, які знаходилися у виробництві, все ж були добудовані. Надалі вони базувалися в Жуковському і піднімалися в повітря як лабораторії. Усього було побудовано 16 надзвукових літаків (у тому числі і в дальній модифікації), які здійснили 2556 вильотів. До середини 90-х з них збереглося десять: чотири в музеях (Моніно, Казань, Куйбишев, Ульяновськ); один залишився на заводі у Воронежі, де збудований; ще один перебував у Жуковському разом із чотирма Ту-144Д.

Згодом Ту-144Д використовувався лише для вантажних перевезеньміж Москвою та Хабаровськом. Загалом надзвуковий літак здійснив 102 рейси під прапором Аерофлоту, з них 55 - пасажирських (було перевезено 3 194 пасажири).
Пізніше надзвукові літаки здійснювали лише випробувальні польоти та кілька польотів з метою встановлення світових рекордів.
На Ту-144ЛЛ були встановлені двигуни НК-32 у зв'язку з відсутністю придатних до експлуатації НК-144 або РД-36-51, аналогічні використовуваним на Ту-160, різноманітні датчики та випробувальна контрольно-записувальна апаратура.
Усього було побудовано 16 лайнерів Ту-144, які здійснили загалом 2 556 вильотів і налітали 4 110 годин (серед них найбільше, 432 години, налітав борт 77 144). Будівництво ще чотирьох лайнерів так і не було закінчено.

Рівно 15 років тому три останні надзвукові пасажирських літака Concorde британської авіакомпанії British Airways здійснили прощальний політ. Того дня, 24 жовтня 2003 року, ці літаки, пролетівши на малій висоті над Лондоном, приземлилися в «Хітроу» і тим самим завершили недовгу історію надзвукової пасажирської авіації. Тим не менш, сьогодні авіаконструктори по всьому світу знову замислюються про можливість швидких перельотів - з Парижа до Нью-Йорка за 3,5 години, з Сіднея до Лос-Анджелеса - за 6 годин, з Лондона до Токіо - за 5 годин. Але перш ніж надзвукові літаки повернуться на міжнародні пасажирські маршрути, розробникам доведеться вирішити безліч завдань, серед яких одне з найважливіших – зменшення шумності швидких літальних апаратів.

Коротка історія швидких польотів

Пасажирська авіація почала формуватися у 1910-х роках, коли з'явилися перші літаки, спеціально спроектовані для перевезення людей повітрям. Найпершим із них став французький Bleriot XXIV Limousine компанії Bleriot Aeronautique. Він використовувався для розважальних повітряних прогулянок. Через два роки в Росії з'явився С-21 Гранд, створений на базі важкого бомбардувальника Російський витязь Ігоря Сікорського. Його збудували на Російсько-Балтійському вагонному заводі. Далі авіація почала розвиватися семимильними кроками: спочатку почалися перельоти між містами, потім між країнами, а потім між континентами. Літаки дозволяли дістатися місця призначення швидше, ніж потягом чи кораблі.

У 1950-х роках прогрес у розробці реактивних двигунів значно прискорився і для бойової авіації стали доступні, нехай і короткочасно, польоти на надзвуковій швидкості. Надзвуковою швидкістю прийнято називати рух до п'яти разів швидше за швидкість звуку, яка змінюється в залежності від середовища поширення та її температури. При нормальному атмосферному тиску на рівні моря звук поширюється зі швидкістю 331 метр за секунду, або 1191 кілометр за годину. У міру набору висоти щільність і температура повітря знижується, знижується швидкість звуку. Наприклад, на висоті 20 тисяч метрів вона становить уже близько 295 метрів за секунду. Але вже на висоті близько 25 тисяч метрів і в міру її набору до більш ніж 50 тисяч метрів температура атмосфери потроху починає збільшуватися в порівнянні з нижніми шарами, а разом з нею збільшується і місцева швидкість звуку.

Зростання температури цих висотах пояснюється, зокрема, високої концентрацією повітря озону, що утворює озоновий щит і поглинає частина сонячної енергії. В результаті швидкість звуку на висоті 30 тисяч метрів над морем становить близько 318 метрів за секунду, а на висоті 50 тисяч - майже 330 метрів за секунду. В авіації для вимірювання швидкості польоту широко використовується число маху. Якщо говорити спрощено, воно виражає місцеву швидкість звуку для конкретної висоти, щільності та температури повітря. Так, швидкість умовного польоту, що дорівнює двом числам Маха, на рівні моря становитиме 2383 кілометри на годину, а на висоті 10 тисяч метрів - 2157 кілометрів на годину. Вперше звуковий бар'єр на швидкості 1,04 числа Маха (1066 кілометрів на годину) на висоті 12,2 тисяч метрів подолав американський льотчик Чак Єгер у 1947 році. Це був важливий крок на шляху освоєння надзвукових польотів.

У 1950-х роках авіаконструктори у кількох країнах світу почали працювати над проектами надзвукових пасажирських літаків. У результаті 1970-х з'явилися французький Concorde і радянський Ту-144. Це були перші і поки що єдині пасажирські надзвукові літаки у світі. Обидва типи літальних апаратів використовували звичайні турбореактивні двигуни, оптимізовані для тривалої роботи надзвуковому режимі польоту. Ту-144 експлуатувалися до 1977 року. Літаки літали на швидкості 2,3 тисячі кілометрів на годину і могли перевозити до 140 пасажирів. Проте квитки на їх рейси коштували в середньому в 2,5–3 рази дорожче за звичайні. Низький попит на швидкі, але дорогі перельоти, а також загальні складнощі в експлуатації та обслуговуванні Ту-144 призвели до того, що їх просто зняли з пасажирських рейсів. Проте літаки ще якийсь час використовувалися у випробувальних польотах, у тому числі і за контрактом із NASA.

Concorde прослужили помітно довше – до 2003 року. Перельоти на французьких лайнерах теж коштували дорого і великої популярності не користувалися, але Франція та Великобританія продовжували їх експлуатувати. Вартість одного квитка на такий переліт становила у перерахунку на сьогоднішні ціни близько 20 тисяч доларів. Французький Concorde здійснював польоти на швидкості трохи більше двох тисяч кілометрів на годину. Відстань від Парижа до Нью-Йорка літак міг покрити за 3,5 години. Залежно від конфігурації Concorde могли перевозити від 92 до 120 чоловік.

Історія «Конкордів» закінчилася несподівано та швидко. 2000 року сталася авіакатастрофа Concorde, в якій загинули 113 людей. Через рік у пасажирських авіаперевезенняхпочалася криза, спричинена терактами 11 вересня 2001 року (два викрадені терористами літаки з пасажирами врізалися в вежі Всесвітнього торгового центруу Нью-Йорку, ще один, третій, - до будівлі Пентагону в окрузі Арлінгтон, а четвертий впав у поле неподалік Шенксвілл в Пенсільванії). Потім минув термін гарантійного обслуговування літаків Concorde, яким займалася компанія Airbus. Всі ці фактори разом зробили експлуатацію надзвукових пасажирських літаків вкрай невигідними, і влітку-восени 2003 року авіакомпанії Air France та British Airways по черзі списали всі Конкорди.


Після закриття програми Concorde у 2003 році надія на повернення надзвукової пасажирської авіації до ладу ще залишалася. Конструктори сподівалися на нові економічні двигуни, аеродинамічні розрахунки та системи автоматизованого проектування, здатні зробити перельоти на надзвуковій швидкості економічно доступними. Але у 2006 та 2008 році Міжнародна організаціяцивільної авіації прийняла нові стандарти авіаційного шуму, які заборонили, крім іншого, будь-які надзвукові польотинад населеними ділянками суші в мирний час. Ця заборона не поширюється на спеціально виділені для військової авіації повітряні коридори. Роботи над проектами нових надзвукових літаків загальмувалися, але сьогодні знову почали набирати обертів.

Тихий надзвук

Сьогодні розробкою надзвукових пасажирських літаків займаються кілька підприємств та урядових організацій у світі. Такі проекти, зокрема, ведуть російські компанії"Сухий" і "Туполєв", Центральний аерогідродинамічний інститут імені Жуковського, французька Dassault, Японське агентство аерокосмічних досліджень, європейський концерн Airbus, американські Lockheed Martin і Boeing, а також кілька стартапів, включаючи Aerion та Boom Technologies. Загалом конструктори умовно розділилися на два табори. Представники першого з них вважають, що розробити «тихий», що відповідає шумності дозвуковим лайнерам, надзвуковий літак найближчим часом не вдасться, а отже, потрібно побудувати швидкий пасажирський літальний апарат, який переходитиме на надзвук там, де це дозволено. Такий підхід, вважають конструктори з першого табору, все одно дозволить скоротити час перельоту з однієї точки до іншої.

Конструктори з другого табору зосередилися переважно на боротьбі з ударними хвилями. У польоті на надзвуковій швидкості планер літака утворює безліч ударних хвиль, найбільш значущі з яких виникають у носовій частині та в зоні хвостового оперення. Крім того, ударні хвилі зазвичай з'являються на передній та задній кромках крила, на передніх кромках хвостового оперення, в зонах завихрювачів потоку та на кромках повітрозабірників. Ударна хвиля є область, у якій тиск, щільність і температура середовища відчувають різкий і сильний стрибок. Спостерігачі на землі такі хвилі сприймаються як гучна бавовна або навіть вибух - саме через це надзвукові польоти над населеною частиною суші заборонені.

Ефект вибуху або дуже гучної бавовни роблять ударні хвилі так званого N-типу, що утворюються під час вибуху бомби або на планері надзвукового винищувача. На графіку зростання тиску і щільності такі хвилі нагадують букву N латинського алфавіту через різке підвищення тиску на фронті хвилі з різкими падінням тиску після нього і подальшою нормалізацією. У ході лабораторних експериментів дослідники Японського агентства аерокосмічних досліджень з'ясували, що зміна форми планера може згладжувати піки на графіку ударної хвилі, перетворюючи її на хвилю S-типу. Така хвиля має плавний і менш значний, як у N-хвилі, перепад тиску. Фахівці NASA вважають, що S-хвилі сприйматимуться спостерігачами як далека бавовна автомобільними дверима.


N-хвиля (червона) до аеродинамічної оптимізації надзвукового планера та подібність S-хвилі після оптимізації

У 2015 році японські конструктори зібрали безпілотний планер D-SEND 2, чия аеродинамічна форма була спроектована таким чином, щоб зменшувати кількість ударних хвиль, що виникають на ньому, і їх інтенсивність. У липні 2015 року розробники випробували планер на ракетному полігоні «Есрейндж» у Швеції та відзначили суттєве зменшення кількості ударних хвиль, що утворюються на поверхні нового планера. Під час випробування D-SEND 2, не оснащений двигунами, скинули з повітряної куліз висоти 30,5 тисяч метрів. Під час падіння планер завдовжки 7,9 метра набрав швидкість в 1,39 числа Маха і пролетів повз розташовані на різній висоті прив'язні аеростати, обладнані мікрофонами. У цьому дослідники заміряли як інтенсивність і кількість ударних хвиль, а й аналізували впливу стану атмосфери на їхнє раннє виникнення.

За оцінкою японського агентства, звуковий удар від літальних апаратів, які можна порівняти за розмірами з надзвуковими пасажирськими літаками Concorde і виконаних за схемою D-SEND 2, при польоті на надзвуковій швидкості буде вдвічі менш інтенсивним, ніж раніше. Від планерів звичайних сучасних літаків японський D-SEND 2 відрізняється неосесиметричним розташуванням носової частини. Кіль апарата зміщений до носової частини, а горизонтальне хвостове оперення виконано цільноповоротним і має негативний кут установки по відношенню до поздовжньої осі планера, тобто закінчення оперення знаходяться нижче точки кріплення, а не вище, як зазвичай. Крило планера має нормальну стрілоподібність, але виконано ступінчастим: воно плавно сполучається з фюзеляжем, а частина його передньої кромки розташована до фюзеляжу під гострим кутом, але ближче до задньої кромки цей кут різко збільшується.

За схожою схемою в даний час створюється надзвуковий американського стартапу Aerion і , що розробляється Lockheed Martin на замовлення NASA. З упором на зменшення кількості та інтенсивності ударних хвиль проектується і російський (Надзвуковий Діловий Літак/Надзвуковий Пасажирський Літак). Деякі з проектів швидких пасажирських літаків планується завершити у першій половині 2020-х років, проте авіаційні правила на той час переглянуті все ж таки ще не будуть. Це означає, що нові літаки спочатку виконуватимуть надзвукові польоти тільки над водою. Справа в тому, що для зняття обмеження на надзвукові польоти над населеною частиною суші розробникам доведеться провести безліч випробувань та подати їх результати на розгляд авіаційної влади, включаючи Федеральне управління цивільної авіації США та Європейське агентство з безпеки польотів.


S-512 / Spike Aerospace

Нові двигуни

Ще однією серйозною перешкодою на шляху створення серійного пасажирського надзвукового літака є двигуни. Конструктори вже сьогодні знайшли безліч способів зробити турбореактивні двигуни економічнішими, ніж вони були десять-двадцять років тому. Це і використання редукторів, що прибирають жорстке зчеплення вентилятора і турбіни в двигуні, і застосування керамічних композиційних матеріалів, що дозволяють оптимізувати температурний баланс у гарячій зоні силової установки, і навіть введення додаткового - третього - повітряного контуру до вже існуючих двох, внутрішнього і внутрішнього. У галузі створення економічних дозвукових двигунів конструктори вже досягли приголомшливих результатів, а нові розробки обіцяють і зовсім суттєву економію. Докладніше про перспективні дослідження ви можете почитати в нашому матеріалі.

Але, незважаючи на всі ці розробки, надзвуковий політ економічним назвати поки що складно. Наприклад, перспективний надзвуковий пасажирський літак стартапу Boom Technologies отримає три турбовентиляторні двигуни сімейства JT8D компанії Pratt & Whitney або J79 компанії GE Aviation. У крейсерському польоті питома витрата палива цими двигунами становить близько 740 грамів на кілограм-сили на годину. При цьому двигун J79 може бути оснащений форсажною камерою, при використанні якої витрати палива збільшуються до двох кілограмів на кілограм-сили на годину. Така витрата зіставна з витратою палива двигунами, наприклад, винищувача Су-27, завдання якого істотно відрізняються від перевезення пасажирів.

Для порівняння, питома витрата палива єдиних у світі серійних турбогвинтовентиляторних двигунів Д-27, встановлених на українському транспортнику Ан-70, становить лише 140 грамів на кілограм-сили на годину. Американський двигун CFM56, "класика" лайнерів Boeing і Airbus, має питому витрату палива в 545 грамів на кілограм-сили на годину. Це означає, що без серйозної переробки конструкції реактивних авіаційних двигунів надзвукові польоти не стануть достатньо дешевими, щоб набути широкого поширення, і будуть потрібні хіба що в діловій авіації - велика витрата палива веде до зростання цін на квитки. Знизити високу вартість надзвукових авіаперевезень обсягами теж не вдасться - літаки, що проектуються сьогодні, розраховані на перевезення від 8 до 45 пасажирів. Звичайні літаки вміщують більше сотні людей.

Проте на початку жовтня поточного року GE Aviation проект нового турбовентиляторного реактивного двигуна Affinity. Ці силові установки планують монтувати на перспективний надзвуковий пасажирський літак AS2 компанії Aerion. Нова силова установка конструктивно поєднує в собі особливості реактивних двигунів із малим ступенем двоконтурності для бойових літаків та силових установок із великим ступенем двоконтурності для пасажирських літаків. При цьому жодних нових та проривних технологій у Affinity немає. Новий двигун GE Aviation відносить до силових установок із середнім ступенем двоконтурності.

Основу двигуна становить модифікований газогенератор турбовентиляторного двигуна CFM56, який, у свою чергу, конструктивно заснований на газогенераторі від F101, силової установки для надзвукових бомбардувальників B-1B Lancer. Силова установка отримає модернізовану електронно-цифрову систему керування двигуном із повною відповідальністю. Якісь подробиці про конструкцію перспективного двигуна розробники не розкрили. Тим не менш, у GE Aviation очікують, що питома витрата палива двигунами Affinity буде не набагато вищою або навіть порівняти з витратою палива сучасними двигунами турбовентиляторами звичайних дозвукових пасажирських літаків. Як цього вдасться домогтися для надзвукового польоту, незрозуміло.


Boom / Boom Technologies

Проекти

Незважаючи на безліч проектів надзвукових пасажирських літаків у світі (включаючи навіть нереалізований проект переробки стратегічного бомбардувальника Ту-160 в пасажирський надзвуковий лайнер, запропонований президентом Росії Володимиром Путіним), найближчими до льотних випробувань і дрібносерійного виробництва можна вважати AS2 американського стартапа іспанського Spike Aerospace та Boom американського Boom Technologies. Планується, що перший виконуватиме польоти на швидкості 1,5 числа Маха, другий – 1,6 числа Маха, а третій – 2,2 числа Маха. Літак X-59, створюваний Lockheed Martin на замовлення NASA, буде демонстратором технологій і лабораторією, що літає, запускати його в серію не планується.

У Boom Technologies вже заявили, що намагатимуться зробити перельоти на надзвукових літаках дуже дешевими. Наприклад, вартість перельоту за маршрутом Нью-Йорк - Лондон у Boom Technologies оцінили у п'ять тисяч доларів. Стільки сьогодні коштує переліт цим маршрутом у бізнес-класі звичайного дозвукового лайнера. Лайнер Boom над населеною сушею літатиме на дозвуковій швидкості і переходитиме на надзвук над океаном. Літак при довжині 52 метри та розмаху крила 18 метрів зможе перевозити до 45 пасажирів. До кінця 2018 року Boom Technologies планує обрати один із кількох проектів нового літака для реалізації в металі. Перший політ лайнера заплановано на 2025 рік. Ці терміни компанія перенесла; спочатку Boom планувалося підняти у повітря 2023 року.

За попередніми розрахунками, довжина літака AS2, розрахованого на 8-12 пасажирів, дорівнюватиме 51,8 метра, а розмах крила - 18,6 метра. Максимальна злітна маса надзвукового літака становитиме 54,8 тонни. AS2 виконуватиме польоти над водою на крейсерській швидкості в 1,4-1,6 числа Маха, сповільнюючись до 1,2 над сушею. Дещо менша швидкість польоту над сушею разом з особливою аеродинамічною формою планера дозволить, як розраховують розробники, майже повністю уникати формування ударних хвиль. Дальність польоту літака на швидкості 1,4 числа Маха складе 7,8 тисячі кілометрів і 10 тисяч кілометрів - на швидкості 0,95 числа Маха. Перший політ літака планується на літо 2023, а на жовтень того ж року - перший трансатлантичний переліт. Його розробники приурочать до 20-річчя від дня останнього польоту Конкорду.

Нарешті, Spike Aerospace планує розпочати льотні випробування повноцінного прототипу S-512 не пізніше 2021 року. Постачання перших серійних літаків замовникам заплановано на 2023 рік. Згідно із проектом, S-512 зможе перевозити до 22 пасажирів на швидкості до 1,6 числа Маха. Дальність польоту цього літака становитиме 11,5 тисяч кілометрів. З жовтня минулого року Spike Aerospace кілька зменшених моделей надзвукового літака. Їхньою метою є перевірка конструкторських рішень та ефективності елементів управління польотом. Всі три перспективні пасажирські літаки створюються з упором на особливу аеродинамічну форму, яка дозволить зменшити інтенсивність ударних хвиль, що утворюються при надзвуковому польоті.

У 2017 році обсяг авіаційних пасажирських перевезень у всьому світі становив чотири мільярди людей, з яких 650 мільйонів здійснили тривалі перельоти завдовжки від 3,7 до 13 тисяч кілометрів. 72 мільйони «дальнобійних» пасажирів літали першим та бізнес-класом. Саме на ці 72 мільйони людей розробники надзвукових пасажирських літаків і націлюються в першу чергу, вважаючи, що вони із задоволенням заплатять трохи більше грошей за можливість провести в повітрі приблизно вдвічі менше часу, ніж зазвичай. Тим не менш, надзвукова пасажирська авіаціяНайімовірніше, почне активно розвиватися після 2025 року. Справа в тому, що дослідні польоти лабораторії X-59 розпочнуться лише у 2021 році та триватимуть кілька років.

Результати досліджень, отримані під час польотів X-59, у тому числі над населеними пунктами- добровольцями (їх жителі погодилися, щоб над ними у будні літали надзвукові літаки; після польотів спостерігачі розповідатимуть дослідникам про своє сприйняття шуму), планується передати на розгляд Федерального управління цивільної авіації США. Як очікується, на їх основі воно може переглянути заборону надзвукових польотів над населеною частиною суші, але трапиться це не раніше 2025 року.


Василь Сичов

Один із прикладів існуючих проектів надзвукових літаків.

Сьогодні почну з невеликої передмови 🙂.

На цьому сайті я вже маю політ літальних апаратів. Тобто давно вже настав час написати щось і про надзвукутим більше, що я обіцяв це зробити:-). Днями взявся за роботу з неабиякою запопадливістю, але зрозумів, що тема настільки ж цікава, наскільки й об'ємна.

Мої статті останнім часом стислою не блищать, не знаю вже гідність це чи недолік:-). А випуск на тему « надзвук» погрожував стати ще більше і вже невідомо скільки часу мені довелося б його «творити»:-).

Тож я вирішив спробувати зробити кілька статей. Таку собі маленьку серію (штуки три-чотири), в якій кожна складова буде присвячена одному-двом поняттям на тему надзвукових швидкостей. І мені буде простіше, і читачам голову менше забиватиму:-), і яндекс з гуглом будуть більш прихильні (що важливо, самі розумієте:-)). Ну а що з цього вийде судити, звичайно, Вам..

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

Отже, поговоримо сьогодні про надзвук і надзвукові літаки. Саме поняття « надзвук» у нашій мові (тим більше у чудовій мірі) миготить набагато частіше, ніж термін «дозвук».

З одного боку це, втім, зрозуміло. Дозвукові літальні апарати давно стали в нашому житті чимось повсякденним. А надзвукові літаки, хоч і літають у повітряному просторіось уже 65 років, але досі видаються чимось особливим, цікавим і заслуговує на підвищену увагу.

З іншого боку, це цілком справедливо. Адже польоти на надзвуку- Це, можна сказати, окрема, закрита якимось бар'єром область руху. Однак у людей недосвідчених цілком може виникнути питання: «А чого, власне, такого видатного в цьому надзвуку? Яка різниця летить літак із швидкістю 400 км/год чи 1400 км/год? Дайте йому двигун потужніший і все буде гаразд!» Приблизно такому смисловому становищі перебувала авіація на зорі свого розвитку.

Швидкість завжди була межею мрій і спочатку ці устремління досить успішно втілювалися в життя. Вже в 1945 році льотчик-випробувач фірми Мессершміт Л.Гофман у горизонтальному польоті на одному з перших у світі літаків з реактивними двигунами, МЕ-262, досяг у горизонтальному польоті на висоті 7200 м швидкості 980 км/год.

Проте, насправді, все далеко не так просто. Адже політ на надзвукувідрізняється від дозвукового як величиною швидкості і стільки нею. Відмінність тут якісна.

Вже зі швидкостей близько 400 км/год починає потроху виявлятися така властивість повітря, як стисливість. І нічого тут, у принципі, несподіваного нема. – це газ. А всі гази, як відомо, на відміну від рідин, стисливі. При стисненні змінюються параметри газу, такі, як щільність, тиск, температура. Через це в стислому газі вже інакше можуть протікати різні фізичні процеси, ніж у розрідженому.

Чим швидше летить літак, тим більше він разом зі своїми аеродинамічними поверхнями стає схожим на такий собі поршень, який у певному сенсі стискає повітря перед собою. Перебільшено, звичайно, але в цілому саме так:-).

Зі зростанням швидкості аеродинамічна картина обтікання літального апарату змінюється і що швидше, то більше:-). А на надзвукувона вже якісно інша. При цьому на перший план виходять нові поняття аеродинаміки, які для малошвидкісних літаків часто просто не мають сенсу.

Для характеристики швидкості польоту тепер стає зручним і необхідним використання такого параметра, як число М (число Маха, відношення швидкості літака щодо повітря в даній точці до швидкості звуку повітряного потоку в цій точці). З'являється і стає відчутним (дуже відчутним!) ще один вид аеродинамічного опору - хвильовий опір(Разом з таким чином зрослим звичайним лобовим опором).

Стають знаковими такі явища, як хвильова криза (з критичним числом М), надзвуковий бар'єр, стрибки ущільненняі ударні хвилі.

Крім того, погіршуються керованість та характеристики стійкості літака через зміщення назад точки застосування аеродинамічних сил.

При підході до області навколозвукових швидкостей літак може відчувати сильну тряску (це було найбільш характерно для перших літаків, що штурмували тоді ще таємничий рубіж швидкості звуку), схожу за своїми проявами ще одним дуже неприємним явищем, з яким довелося зіткнутися авіаторам у своєму професійному розвитку. Це явище називається флаттером (тема для чергової статті:-)).

З'являється такий неприємний момент, як розігрів повітря внаслідок його різкого гальмування перед літаком (так званий кінетичне нагрівання), а також нагрівання в результаті в'язкого тертя повітря. У цьому температури досить високі, близько 300ºС . До таких температур розігрівається обшивка літака під час тривалого надзвукового польоту.

Про всі згадані вище поняття та явища, а також причини їх виникнення ми обов'язково поговоримо в інших статтях більш детально. Але зараз, я думаю, цілком зрозуміло, що надзвук- це вже щось зовсім інше, ніж політ на дозвуковій (тим меншій) швидкості.

Для того, щоб ужитися з усіма ефектами і явищами, що знову виникають, на великих швидкостях і повністю відповідати своєму призначенню, літальний апарат теж повинен якісно змінитися. Тепер це має бути надзвуковий літак, тобто літак, здатний виконувати політ зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку даному ділянці повітряного простору.

І для нього недостатньо тільки збільшення потужності двигуна (хоча це теж дуже важлива і обов'язкова деталь). Такі літаки зазвичай змінюються та зовні. У тому вигляді з'являються гострі кути і кромки, прямі лінії, на відміну «плавних» обрисів дозвукових літаків.

Надзвукові літакимають стрілоподібне або трикутне у плані крило. Типовий і один із найвідоміших літаків із трикутним крилом – чудовий винищувач МІГ-21 ( максимальна швидкістьна висоті 2230 км/год, біля землі 1300 км/год).

Надзвуковий літак із трикутним у плані крилом МІГ-21.

Один із варіантів стрілоподібного – це крило оживальної форми, що має підвищений коефіцієнт підйомної сили. Він має спеціальний наплив біля фюзеляжу, призначений для утворення штучних спіральних вихрів.

МІГ-21І з крилом оживальної форми.

МІГ-21І – оживальне крило.

Оживальне крило ТУ-144.

Цікаво, що крило такого типу, потім встановлене на ТУ-144, випробовувалося на лабораторії, що літає, на базі все того ж МІГ-21 (МІГ-21І).

Другий варіант - надкритичне крило. Воно має сплощений профіль з певним чином вигнутою задньою частиною, що дозволяє відсунути виникнення хвильової кризи на великі швидкості і може бути вигідним щодо економічності для швидкісних дозвукових літаків. Таке крило застосоване, зокрема, літаком SuperJet 100 .

SuperJet 100. Приклад надкритичного крила. Добре видно вигин профілю (задня частина)

Фотографії клікабельні.