Корреспондент: Скорость соединения. Как изменится гражданская авиация в ближайшие десятилетия

Совсем скоро из Нью-Йорка в Сидней пассажиры будут летать на сверхзвуковых лайнерах и всего за 2,5 часа. Будущее мировой гражданской авиации приближают США, Европа, а также Россия, - пишет Алексей Бондарев в № 39 журнала Корреспондент от 5 октября 2012 года

Американский авиационный эксперт, журналист Майкл Хатчилло убежден: в последние годы, с тех пор как прекратились полеты сверхзвукового пассажирского лайнера Concorde, гражданская авиация словно застыла во времени.

“Тот факт, что на борту трансатлантических лайнеров появился Wi-Fi, а некоторые авиакомпании даже не скупятся на iPad для своих пассажиров, не отменяет того обстоятельства, что эти самолеты летают по технологиям 50-летней давности”, - считает эксперт. Возможно, пассажирам не понадобился бы Wi-Fi, сократись время трансатлантического перелета с десяти часов до, скажем, полутора, рассуждает Хатчилло.

Космические агентства США,России и Европейского союза заняты разработкой проектов сверхзвуковых самолетов, использующих новые виды двигателей и топлива.

Однако революция не за горами. Космические агентства США, России и Европейского союза заняты разработкой проектов сверхзвуковых самолетов, использующих новые виды двигателей и топлива, а также способных подняться на высоту, по сравнению с которой нынешние 10 км покажутся детским лепетом.

Американские военные также вовсю испытывают технологии, позволяющие летательным аппаратам перемещаться со скоростями, многократно превышающими скорость звука.

Вне зависимости от того, откуда придут такие технологии - из разработок в сфере космического туризма, из лабораторий Пентагона или это будут концепции мирных ученых, - уже в ближайшие десятилетия гражданская авиация станет другой, уверяют эксперты. Более быстрой, безопасной и экологически безвредной.

Крылатый ниндзя

Космический туризм - это хорошо, но научно-технический прогресс лучше. Так рассуждают в NASA и обещают в обозримом будущем воспользоваться ключевыми технологиями, которые разрабатывались для суборбитальных полетов, и совершить революцию в гражданской авиации.

Логика тут проста. Сложно и дорого идти той же дорогой, что шли инженеры 50 лет назад, проектируя Concorde - самолет, тративший огромное количество топлива на разгон и преодоление сопротивления воздуха. Идея суборбитального самолета подразумевает большую эффективность - самолет тратит значительную часть энергии на разгон и подъем выше плотных слоев атмосферы, за счет чего сокращаются и время полета, и энергетические затраты.

Идея суборбитального самолета подразумевает большую эффективность - самолет тратит значительную часть энергии на разгон и подъем выше плотных слоев атмосферы, за счет чего сокращаются и время полета, и энергетические затраты.

В связи с этим свою новую разработку инженеры NASA амбициозно именуют “самолетом будущего” и “новой ступенью в развитии авиации”. Внешний вид аппарата, который пока, конечно, существует только на бумаге, произвел неизгладимое впечатление на журналистов, сразу окрестивших его “самолетом-ниндзя”.

Дело в том, что лайнер похож на звезду с четырьмя лучами и сильно напоминает оружие легендарных японских воинов ниндзя - метательные звездочки-сюрикены. Корпус самолета вытянутый и плоский, по бокам оснащен длинными крыльями, как у обычных моделей. А перпендикулярно им располагается вторая пара крыльев покороче.

По замыслу разработчиков, длинная пара крыльев задействуется при взлете и посадке, когда аппарат будет функционировать подобно классическому авиалайнеру. Поднявшись на высоту около 10 км и достигнув скорости, близкой к звуковому барьеру (1.200 км/ ч), аппарат развернется на 90° и полетит, используя короткую пару крыльев, за счет чего возникают лучшие аэродинамические характеристики.

По словам профессора ДжиЧенг Жэ из Майамского университета, предложившего NASA концепцию самолета-ниндзя, такая конструкция позволит добиться двух важных целей.

Во-первых, крейсерская скорость может с легкостью достигать двух скоростей звука, то есть 2.400 км / ч, во-вторых, удастся свести к минимуму явление, именуемое звуковым ударом.

Поднявшись на высоту около 10 км и достигнув скорости, близкой к звуковому барьеру (1.200 км/ ч), аппарат развернется на 90° и полетит,используя короткую пару крыльев, за счет чего возникают лучшие аэродинамические характеристики.

В момент преодоления скорости звука самолеты производят особенно громкий звук, в связи с чем пребывание на борту сверхзвукового лайнера может быть некомфортным для пассажиров. Это была одна из ключевых претензий к Concorde, напоминает ученый.

Профессор Джи-Ченг Жэ говорит, что созданная им концепция, безусловно, нуждается в доработке, а некоторые расчеты следовало бы подвергнуть корректировке. В частности, правоту умозаключений разработчика относительно конструкции могут подтвердить или опровергнуть испытания модели самолета-ниндзя в аэродинамической трубе.

Однако в NASA определенно воспринимают идею всерьез. На начальный этап разработок агентство уже выделило солидный бюджет - $ 100 млн.

Европа - за экологию

О европейском космическом агентстве, EADS, рядовому обывателю известно значительно меньше, чем о NASA, но в Европе надеются, что так будет не всегда.

В июне 2011 года на Парижском международном авиасалоне европейское агентство представило проект стратосферного самолета-ракетоплана, способного доставить пассажиров из Парижа в Токио всего за два часа, и при этом в ходе полета будет сжигаться только экологически чистое топливо.

Самолет, получивший название ZEHST (сокращение от Zero Emission High Speed Transport (англ.) - высокоскоростной транспорт с нулевым уровнем выбросов), будет летать по такому сценарию.

В июне 2011 года на Парижском международном авиасалоне европейское агентство представило проект стратосферного самолета-ракетоплана, способного доставить пассажиров из Парижа в Токио всего за два часа,

Аппарат взлетает и набирает высоту, используя мощь реактивных двигателей, работающих на биотопливе. На высоте в действие вступают ракетные двигатели, функционирующие на смеси кислорода и водорода (также экологически безвредной).

Поднявшись с их помощью в стратосферу (на высоту свыше 30 км), самолет достигает скорости, в четыре раза превышающей скорость звука (около 4.800 км/ч). Когда приходит время снижаться, ракетные двигатели отключаются.

Для захода на посадку будут использоваться традиционные реактивные двигатели, подобные тем, что применяются в современных авиалайнерах.

Разработчики обещают, что максимальные перегрузки в ходе полета не превысят значения 1,2 g, что позволит летать на борту ZEHST обычным людям, которые не оканчивали школы летчиков-истребителей. И что еще немаловажно, инженеры подчеркивают, что их детище не потребует создания новой инфраструктуры: стратосферный самолет сможет взлетать и садиться, используя полосы, построенные для современных авиалайнеров.

ZEHST вообще не подразумевает никаких революционных инноваций, говорит Жан Ботти, директор по развитию EADS. По его словам, все описанные технологии уже существуют и многократно опробованы. Осталось лишь свести их воедино.

Первый прототип ZEHST европейцы намереваются построить к 2020 году. Тогда же станет ясно, насколько утопичной окажется мечта о перелете из Парижа в Нью-Йорк за один час, из Москвы в Сидней - за три часа, а из Лондона в Барселону - за 20 минут.

Учитывая малую провозную способность, экономическая целесообразность проекта будет небольшой

Как и в NASA, в EADS крайне озабочены проблемой шумности сверхзвукового самолета. Но европейцы считают, что их разработка фактически сводит проблему к нулю. ZEHST превысит скорость звука, уже находясь над атмосферой, а следовательно, никто ничего не услышит, поясняет Ботти.

Хотя ключевым преимуществом ZEHST все же считают экологичность. Разработчики не устают подчеркивать, что оба используемых в аппарате двигателя будут абсолютно безвредными для окружающей среды.

Критиков у проекта хватает, но, к чести создателей ZEHST, никто не сомневается в том, что реализация идеи возможна с инженерной точки зрения.

Основные претензии выдвигаются к экономической стороне проекта. В частности, эксперты указывают, что применение дорогого водородного топлива станет причиной астрономических цен на билеты.

“Учитывая малую провозную способность, экономическая целесообразность проекта будет небольшой”, - говорит американский авиа-эксперт Дэвид Камински-Морроу.

Впрочем, ряд экспертов считают: такую претензию на сегодняшний день можно предъявить к большинству проектов сверхзвуковых и суборбитальных самолетов.

“Сотовую связь еще 20 лет назад называли роскошью, - говорит Хатчилло. - Сегодня она по карману даже бедным слоям населения в далеко не самых богатых странах”.

Российский прорыв

Нация, которая отправилась в космос первой, давно утратила лидерство в освоении внеземного пространства. Смириться с таким положением вещей российские власти упорно отказываются. Едва ли не ежегодно на высшем уровне проводятся серьезные встречи, аэрокосмические предприятия регулярно получают благословение от Кремля на разработку масштабных проектов, способных вернуть России статус ведущей космической державы.

Смежная с космической авиационная индустрия также не обделена вниманием. В России хорошо помнят, что единственным идейным конкурентом легендарного Concorde был советский самолет Ту-154, снятый с полетов, в сущности, по тем же причинам - экономическая неэффективность, ненадежность, шумность.

И сейчас, когда ведущие инженерные компании мира пытаются воскресить идею сверхзвуковой гражданской авиации и развить направление суборбитальных полетов, Россия не намерена отставать.

Самолеты-носители будут поднимать крылатый космический аппарат в воздух. На высоте 10-12 км он должен отделяться от носителя и стартовать при помощи твердотопливного ракетного ускорителя до скорости около 1.000 м/ с.

Один из наиболее реалистичных проектов, обсуждаемых в последнее время, пока относится больше к теме космического туризма, чем гражданской авиации.

В отличие от западных коллег, российские разработчики решили отказаться от неподъемной задачи создания проекта с нуля.

Вместо этого базой для проекта было решено сделать существующие самолеты-носители М55 и 3М-Т. Последний когда-то применялся для транспортировки многоразового орбитального корабля Буран.

По замыслу инженеров, самолеты-носители будут поднимать крылатый космический аппарат в воздух. На высоте 10-12 км он должен отделяться от носителя и стартовать при помощи твердотопливного ракетного ускорителя до скорости около 1.000 м/ с. Максимальная высота полета составит примерно 120 км.

Затем аппарат выполнит планирующий спуск и осуществит посадку на аэродроме подобно обычному самолету. На борту космического аппарата смогут находиться 14 туристов.

По мнению экспертов, российский проект с инженерной точки зрения не особо примечателен. Предлагаемая технология мало отличается от той, что использует компания Virgin Galactic британского миллиардера Ричарда Брэнсона.

Однако факт, что российские разработчики также устремились в область суборбитальных технологий, лишний раз подтверждает предположение: будущее авиации находится именно там, в стратосфере и поближе к космосу.

Прощай, оружие

Помимо космического туризма, еще одной областью, откуда придут технологии, которые изменят облик гражданской авиации, может стать военная индустрия.

Разработка, способная преобразить облик сверхзвуковой авиации, носит название X-51A WaveRider.

Это гиперзвуковой летательный аппарат, теоретически разгоняющийся до скорости 6.900 км/ ч с помощью революционного прямоточного воздушно-реактивного двигателя.

На текущий момент американские военные осуществили несколько пробных запусков модели. Технология выглядит так: аппарат крепится на борту бомбардировщика B-52, который взлетает с авиабазы в Калифорнии и поднимается на высоту 15 км. Затем происходит сброс X51A.

Аппарат крепится на борту бомбардировщика B-52, который взлетает с авиабазы в Калифорнии и поднимается на высоту 15 км. Затем происходит сброс X51A.

Несколько секунд он находится в свободном падении, а потом стартуют его собственные двигатели, которые поднимают аппарат на высоту более 20 км на скорости, в шесть раз превышающей скорость звука.

Фантастическая скорость достигается благодаря новому типу “дышащего” реактивного двигателя. На борту аппарата содержится только водородное топливо, а кислород, необходимый для создания горючей смеси, двигатель сам забирает из окружающей атмосферы.

Кислород под огромным давлением нагнетается в передней части двигателя, откуда затем подается в камеру сгорания, где встречается с водородом. Взаимное сжатие газов приводит к моментальному повышению температуры и воспламенению, дающему мощную тягу.

Конечно, мирное применение этой технологии - вопрос отдаленного будущего. Пока военные считают WaveRider новым стелсом. Дело в том, что благодаря высокой скорости такие аппараты будут практически неуязвимы для систем ПВО. На разработку WaveRider Пентагон потратил уже более $ 140 млн.

Будь такая технология доведена до рабочего состояния, теоретически стало бы возможным создание летательного аппарата, способного долететь из Нью-Йорка в Лондон всего за час (против шести часов у современных авиалайнеров).

А в Сидней из того же Нью-Йорка можно было бы добраться за 2,5 часа, вместо нынешних 20, говорят эксперты.

Первый блин

Попытки сделать гражданскую авиацию сверхзвуковой в XX веке провалились из-за проблем с надежностью и стоимости топлива

Данные информационно-справочной службы Корреспондента

***

Этот материал опубликован в №39 журнала Корреспондент от 5 октября 2012 года. Перепечатка публикаций журнала Корреспондент в полном объеме запрещена. С правилами использования материалов журнала Корреспондент,опубликованных на сайте Корреспондент.net, можно ознакомиться здесь.