První nadzvukové osobní letadlo. Strmý ponor. Historie nadzvukových vložek Vývoj a úpravy

Ovládnout oblohu po mnoho staletí bylo pro lidstvo nedosažitelným snem. Poté, co byla rozloha ještě dobyta, letadla stal se dokonalejším a odolnějším. Významným úspěchem v této oblasti byl vynález nadzvukových vojenských a osobních letadel. Jedním z takových letadel byl Tu-244, jehož vlastnosti a vlastnosti budou dále diskutovány. Tento projekt se bohužel nerozvinul do sériové výroby, jako většina podobných vývojů. V současné době se hledají prostředky na obnovu vývoje tohoto projektu nebo podobných letadel.

Jak to všechno začalo?

Letectví se začalo rychle rozvíjet po druhé světové válce. Byly vyvinuty různé projekty letadel s proudovými motory, které měly nahradit konvenční pohonné jednotky. Důležitý bod při vytváření nadzvukových letadel nešlo o dosažení rychlosti zvuku, ale o překonání této bariéry, protože aerodynamické zákony se při takových rychlostech mění.

Masivně podobné technologie se používají od padesátých let minulého století. Mezi sériové úpravy lze uvést domácí „MiGy“, americké stíhačky North American, Delta Dagger, francouzské „Concordes“ a mnoho dalších. PROTI osobní letectví zavádění nadzvukových rychlostí bylo mnohem pomalejší. Tu-244 je letoun, který by v tomto odvětví mohl nejen soutěžit, ale stát se v něm světovým lídrem.

Vývoj a tvorba

První experimentální civilní letadlo schopné prolomit zvukovou bariéru se objevilo ve druhé polovině šedesátých let 20. století. Od té doby až dosud v masová produkce byly uvedeny pouze dva modely: Tu-144 a francouzský Concorde. Vložky byly typickými letadly ultra dlouhého doletu. Provoz těchto strojů přestal být relevantní u dvou tisíc tři. Nyní nadzvuková letadla neslouží k přepravě cestujících.

Došlo k pokusům o vytvoření nových modifikací civilních tryskových vložek, ale většina z nich zůstala ve vývoji nebo byla zcela uzavřena. Mezi takové dlouhodobé projekty patří nadzvukový osobní letoun Tu-244.

Musel vyměnit svého předchůdce, zlepšit vlastnosti vypůjčené z prototypů - „Concorde“ a některé Americká letadla... Projekt byl plně převzat do vývoje konstrukční kanceláří Tupolev, v roce 1973 byla vyvíjená vložka pojmenována Tu-244.

Účel

Hlavním úkolem připravovaného projektu bylo vytvoření nadzvukového proudového letadla schopného bezpečně, rychle a na dlouhé vzdálenosti přepravovat cestující. Zařízení přitom muselo ve všech ohledech výrazně překonat obvyklá proudová letadla. Návrháři kladli zvláštní důraz na rychlost.

V jiných aspektech byly nadzvukové letouny horší než jejich protějšky. Za prvé, doprava se ekonomicky nevyplatila. Za druhé, bezpečnost letu byla nižší. Mimochodem, sériová výroba a použití v civilní letectví předchůdce Tu-244 byl přerušen z druhého důvodu. Během prvního roku provozu Tu-144 utrpěl několik nehod, které vedly ke smrti posádky. Nový projekt měl odstranit nedostatky.

Tu-244 (letadlo): technické vlastnosti plánu

Konečný model dotyčné vložky měl mít následující taktické a technické ukazatele:

Posádka, která pilotuje parník, zahrnuje tři piloty.
Kapacita cestujících se pohybovala od 250 do 300 lidí.
Odhadovaná cestovní rychlost je 2175 kilometrů za hodinu, což je dvojnásobek zvukové bariéry.
Elektrárny - čtyři motory s turbinovými ventilátory.
Dosah letu je od sedmi do devíti a půl tisíce kilometrů.
Nosnost je tři sta tun.
Délka / výška - 88/15 metrů.
Pracovní plocha - 965 sq. m.
Rozpětí křídel je čtyřicet pět metrů.

Porovnáme-li ukazatel rychlosti, pak se předpokládané osobní letadlo Tu-244, jehož historie vzniku je docela zajímavá, stalo o něco pomalejší než jeho přímí konkurenti. Kvůli tomu ale chtěli konstruktéři zvýšit kapacitu a zvýšit ekonomický prospěch z provozu stroje.

Další perspektivy

Vývoj nového projektu, jehož výsledkem bylo stát se nadzvukovým osobním letounem Tu-244, se táhl mnoho let. V designu bylo provedeno mnoho změn a vylepšení. I po rozpadu SSSR však Tupolev Design Bureau nadále pracovalo v daném směru. V roce 1993 byly dokonce poskytnuty podrobnosti o projektu.

Přesto měla ekonomická krize devadesátých let negativní dopad i na tuto oblast. Nebylo oficiálně oznámeno ukončení vývoje, ani nebyla aktivní akce. Projekt byl na pokraji mrazu. Do práce jsou zapojeni specialisté ze Spojených států, jednání s nimiž jsou vedena dlouhodobě. Pro pokračování výzkumu byly dvě sto čtyřicet čtvrté řady linek přeměněny na létající laboratoře.

Co bude dál?

Nadzvukový Tu-244 (letadlo, jehož fotografie je uvedena níže) nečekaně zmizel z projektové dokumentace jako objekt výzkumu. Byl přijat ve dvou tisících a dvanácti a předpokládal, že prvních sto jednotek osobních letadel vstoupí do služby nejpozději v roce 2025. Takový nepořádek v dokumentaci způsobil řadu otázek a mylných interpretací. Z tohoto programu navíc zmizelo několik zajímavých a slibných novinek.

Tato vyhlídka byla vnímána negativně. Fakta naznačovala, že projekt byl zmrazen nebo zcela uzavřen. V této záležitosti však neexistovalo žádné oficiální potvrzení ani zamítnutí. Vzhledem k nestabilitě ekonomiky můžete v subjektivní konfiguraci učinit mnoho předpokladů, ale fakta hovoří sama za sebe.

Realita dneška: Tu-244 (letoun)

Historie stvoření toto letadlo zaznělo výše. Jak se věci mají nyní? Vzhledem k výše uvedenému lze předpokládat, že uvažovaný projekt je v současné době alespoň pozastaven ve vzduchu, pokud není zcela pokryt. Neexistuje žádné oficiální podání žádosti o osud vývoje, stejně jako o důvodech snížení a pozastavení projektu. Dost možná je hlavním problémem nedostatečné financování, jeho ekonomická nedostatečnost resp zastarávání... Alternativně lze všechny tři tyto faktory kombinovat.

Není to tak dávno (2014), kdy médii proklouzla informace o možném obnovení projektu Tu-244. Oficiální verze k tomuto problému však opět nedorazila. Kvůli objektivitě je třeba poznamenat, že zahraniční vývoj osobních nadzvukových letadel není ani zdaleka dokončen, mnoho z nich je uzavřených nebo se jedná o pochybnosti. Chtěl bych věřit, že tento grandiózní stroj bude v blízké budoucnosti postaven podle všech moderních standardů.

Něco málo o předchůdci

Vývoj TU-144 rozhodnutím Rady ministrů Sovětského svazu začal v roce tisíc devět set šedesát devět. Nadzvuková konstrukce civilní letadlo začalo na MMZ „Experience“. Odhadovaný letový dosah vložky by měl být tři a půl tisíce kilometrů. Pro zlepšení aerodynamiky dostal letoun upravený tvar křídel v půdorysu a jejich zvětšenou plochu.

Délka trupu je navržena pro sto padesát cestujících. Pod každým křídlem byly umístěny dva páry motorů. Proudový letoun provedl svůj první let v roce 1971. Tovární testovací program počítal s asi dvěma sty třiceti výpady.

Srovnávací charakteristiky

Nadzvukový Tu-244 je letoun, jehož rozměry jsou poněkud těžší než u jeho předchůdce. Má výrazné parametry v jiných taktických a technických významech. Pro srovnání zvažte indikátory letounu Tu-144:

posádka - čtyři lidé;
kapacita - jeden a půl stovky cestujících;
délka / výška - 67 / 12,5 metrů;
tah s přídavným spalováním - 17 500 kg / s;
maximální hmotnost - sto osmdesát tun;
cestovní rychlost je 2 200 kilometrů za hodinu;
praktický strop - osmnáct tisíc metrů;
maximální dosah je šest a půl tisíce kilometrů.

Hlavním vnějším rozdílem nového letounu (Tu-244) od jeho předchůdce měla být změna konstrukce zakřiveného nosu.

Kardinálním rysem dvě stě čtyřicátého čtvrtého projektu z jeho prototypu pod indexem „144“ je absence skloněného nosu směrem dolů. Zasklení kabiny je provedeno s minimálním vybavením. Takové řešení je zaměřeno na skutečnost, že během letu bude zajištěna potřebná viditelnost a vzlet a přistání bez ohledu na povětrnostní podmínky řídí jednotka optiky elektronického přehledu.

Je třeba poznamenat, že současné environmentální požadavky na civilní letadla výrazně brání vytvoření nadzvukového letadla dané třídy, protože jeho provoz se a priori stává ekonomicky nevýhodným. Byl proveden vývoj s cílem vytvořit nadzvukové letadlo obchodní třídy schopné prolomit nadzvukovou bariéru. Pozastaven byl však i projekt Tu-444. Jeho výhodami oproti konkurentům je relativní lacinost ve srovnání s letadlem Tu-244 a také řešení technických problémů souvisejících s environmentálními požadavky na moderní letadlo... Pro informaci: uvažované nadzvukové letadlo bylo představeno široké veřejnosti ve Francii (1993, letecká show Le Bourget).

Konečně

Pokud by bylo dokončeno a implementováno veškeré sovětské letecké úsilí, je docela možné, že by toto odvětví udělalo velký skok vpřed. Ekonomické, politické a další problémy však tento proces výrazně brzdí. Jedním z nejjasnějších představitelů světa nadzvukového civilního letectví se mělo stát letadlo Tu-244. Bohužel z řady důvodů je projekt stále ve vývoji nebo „pozastaven“. Chtěl bych doufat, že se najdou lidé, kteří budou projekt financovat, a to nakonec povede k vytvoření nejen těch nejrychlejších osobní letadlo ale také doprava budoucnosti, charakterizovaná efektivitou, kapacitou a bezpečností.

Myšlenka ruského prezidenta Vladimira Putina, inspirovaná letem nové „Bílé labutě“, vytvořit nadzvukový letoun, přiměla zamyslet se nejen zaměstnance kazaňské továrny na výrobu letadel, ale i mnoho dalších pozorovatelů. Může nosič raket inspirovat konstruktéry k vytváření nových typů nadzvukových letadel?

Největší a nejmocnější v historii vojenské letectví nedávno obdržel nadzvukový letoun Tu-160, známý mnoha pod přezdívkou „Bílá labuť“ nový život... Poprvé po mnoha letech Kazanský letecký závod představil veřejnosti aktualizovaný bombardér Tu-160M, pojmenovaný podle prvního vrchního velitele ruského letectva Pyotra Deinekina.

První let raketového nosiče osobně pozoroval vrchní vrchní velitel ozbrojených sil RF a ruský prezident Vladimir Putin. Hlava státu byla letem nové Bílé labutě hluboce zapůsobena a vysoce ocenila profesionalitu pilotů provádějících manévr a požádala je, aby pilotům poděkovali ještě před přistáním letadla. V prezidentových emocích nebylo nic překvapivého, protože Putin sám v roce 2005 pilotoval raketový nosič Tu-160.

Po dokončení letu prezident navrhl kazanským konstruktérům letadel, aby na základě nového Tu-160M vytvořili verzi nadzvukové osobní „labutě“ pro civilní letectví.

Abychom však pochopili, jak realistické je realizovat myšlenku Vladimira Putina, měli bychom se obrátit k historii Ruské letectví a vzpomeňte si, jaké kroky v tomto směru již konstruktéři letadel podnikli.

Tu-144

Jedním z největších průmyslových úspěchů v historii Ruska bylo vytvoření letounu Tu-144. Byl vyroben dlouho před Tu-160 a stal se prvním nadzvukovým osobním letadlem v historii lidstva. Kromě toho je Tu-144 stále jedním ze dvou slavné příběhy typy nadzvukových osobních letadel.

Letadlo bylo vytvořeno na základě pokynů Rady ministrů SSSR, vydané 19. července 1963. Na první nadzvukové osobní letadlo byly vzneseny závažné požadavky. Letoun měl být schopen létat cestovní rychlostí 2300 až 2700 km / h na vzdálenost až 4500 kilometrů, přičemž na palubě přepravil až 100 cestujících.

První prototyp letadla vytvořil Tupolev Design Bureau v roce 1965. O tři roky později se letadlo poprvé vzneslo k nebi, dva měsíce před hlavním a jediným konkurentem - slavným britsko -francouzským Concorde.

Tu-144 měl řadu konstrukčních prvků, které ho i navenek výrazně odlišovaly od ostatních letadel. Na jeho křídlech nebyly žádné klapky ani lamely: letoun snížil rychlost kvůli vychylovacímu nosu trupu. Na letadlo bylo navíc nainstalováno předchůdce moderních GPS navigátorů - systém PINO (Projection Navigation Situation Indicator), který z filmového pásu promítal na obrazovku potřebné souřadnice.

Kvůli příliš vysokým nákladům na provoz a údržbu letounu však Sovětský svaz upustil od další výroby Tu-144. V době, kdy byla výroba opuštěna, zůstalo jen 16 letadel, z nichž dvě byla později zničena při nechvalně známé katastrofě na mezinárodní letecké výstavě v Le Bourget v roce 1973 a při havárii nad Yegoryevskem v roce 1978. Na tento moment na světě zbývá jen osm sestavených letadel, z nichž tři lze plně obnovit a připravit k dalšímu použití.

SPS-2 a Tu-244

Foto: Stahlkocher / wikimedia.org

Dalším projektem, který měl vážná očekávání, byl SPS-2, který později dostal od Tupolev Design Bureau slibný název Tu-244.

První informace o práci na nadzvukovém osobním letadle druhé generace pocházejí zhruba z let 1971 - 1973 minulého století.

Při vývoji Tu-224 konstruktéři vzali v úvahu jak zkušenosti s tvorbou a provozem jejích předchůdců-Tu-144 a Concorde, tak Tu-160, stejně jako americké projekty nadzvukových letadel.

Jak pojali vývojáři SPS-2, nové letadlo mělo přijít o hlavní „ vizitka»U svého předchůdce - přední odkloněná část trupu. Kromě toho musela být plocha zasklení kokpitu zmenšena na minimum dostatečné pro viditelnost. Pro vzlet a přistání letadla bylo plánováno použít optoelektronický kontrolní systém.

Také předpokládané letadlo se mělo zvednout do výšky 20 kilometrů a pojmout asi 300 cestujících na palubě. K dosažení takových parametrů bylo nutné dramaticky zvětšit jeho velikost ve všech parametrech, což bylo v plánu provést: s délkou trupu téměř 90 metrů a rozpětím křídel asi 50 metrů by Tu-244 vypadal jako obr proti pozadí všech existujících analogů.

Maximální rychlost dopravního letadla však ve srovnání s jeho předchůdci prakticky zůstala stejná: rychlostní limit SPS-2 nepřekročil 2500 km / h. Naproti tomu bylo plánováno zvýšení maximální letové vzdálenosti na přibližně 9 000 kilometrů snížením objemu spotřeby paliva.

Výroba takové nadzvukové těžké váhy však ve skutečnosti je moderní svět se ukázalo jako ekonomicky nepraktické. Vzhledem ke zvýšeným požadavkům na environmentální normy jsou v současné době náklady na provoz takového letounu Tu-244 nedostupné jak pro samotného výrobce letadel, tak pro ekonomiku země jako celku.

Tu-344 a Tu-444

Tato letadla byla vyvinuta Tupolev Design Bureau (později Tupolev OJSC, nyní Tupolev PJSC) jako reakce na rostoucí celosvětovou poptávku po rychlých a malých letadlech obchodní třídy. Tak se objevily různé projekty SBS - nadzvukových obchodních letadel.

Podobné letadlo měly být malé a schopné přepravit asi 10 cestujících. První projekt SBS od Tupoleva, Tu-344, měl být vyroben v 90. letech minulého století na základě vojenského nadzvukového bombardéru Tu-22M3. Ale jeho vývoj se ukázal být v počátečních fázích neúspěchem, protože pro mezinárodní lety musel letoun splňovat také vysoké požadavky v této oblasti, které nesplňoval již v prvních fázích vývoje projektu. Návrhář proto odmítl další práce na vytvoření Tu-344.

Práce na projektu jeho nástupce Tu-444 začaly na počátku dvacátých let minulého století a jeho vývoj dospěl do fáze prvních skic. Navzdory skutečnosti, že byly vyřešeny problémy s životním prostředím, projekt vyžadoval přilákání velkých finančních investic, ale Tupolev nebyl schopen najít investory, kteří by o to měli zájem.

S-21 (SSBJ)

Foto: Slangcamm / wikimedia.org

Jediným tuzemským projektem na vytvoření nadzvukového letadla pro civilní letectví, který nevyvinula Tupolev Design Bureau, byl projekt letadla C-21, známý také jako Sukhoi Supersonic Business Jet (SSBJ).

Práce na tomto projektu Sukhoi Design Bureau začaly v 80. letech. Konstrukční kancelář pochopila, že poptávka po velkých nadzvukových letadlech se od dob Concorde a Tu-144 snížila a v budoucnosti bude klesat pouze z ekonomických důvodů. Proto byli konstruktéři Suchoja mezi prvními, kteří přišli s nápadem vytvořit nadzvukové obchodní letadlo určené pro nonstop lety mezi světovými metropolemi.

Rozvoji S-21 však zabránilo zhroucení SSSR, s nímž přestalo státní financování projektu.

Po rozpadu Sovětského svazu se Suchoj dlouhá léta snažil přilákat soukromé investory k projektu v Rusku i v zahraničí. Objem příchozích investic umožnil provést první testy motorů pro C-21 v roce 1993.

K dokončení vytvoření a zahájení sériové výroby letadel ale podle Michaila Simonova, který v té době vedl „Suchoj“, vyžadovala další 1 miliardu dolarů, ale společnost nemohla najít nové investory.

TASS-DOSSIER. 25. ledna 2018 ruský prezident Vladimir Putin během návštěvy kazaňského leteckého závodu pojmenovaného po I. S. P. Gorbunova (pobočka PJSC „Tupolev“) byla přítomna na předváděcím letu nového nadzvukového strategického raketového nosiče Tu-160 „Pyotr Deinekin“ a navrhla vytvoření civilní verze tohoto letounu.

Redakce společnosti TASS-DOSSIER připravila certifikát o domácích i zahraničních programech na vytváření nadzvukových osobních letadel.

Začátek vývoje

Výzkum nadzvukového civilního letectví začal ve Velké Británii, Francii a USA na konci padesátých let minulého století. První návrhy odpovídajících letadel pro cestující se objevily na Západě na počátku 60. let minulého století. Ve stejné době začal Sovětský svaz vyvíjet vlastní nadzvuková letadla.

Tu-144

16. července 1963 vydal ÚV KSSS a Rada ministrů SSSR výnos „O vytvoření AN Tupolev Design Bureau nadzvukového osobního letadla Tu-144 se čtyřmi proudovými motory a o konstrukci šarže takového letadla. " Generální řízení projektu provedl generální designér OKB Andrei Tupolev a po jeho smrti v roce 1972 - syn designéra Alexeje Tupoleva.

Prototyp Tu-144 ( číslo ocasu SSSR-68001) uskutečnil svůj první let 31. prosince 1968.

Výroba sériových kopií Tu-144 byla nasazena ve Voroněžském leteckém závodě (nyní PJSC „VASO“ jako součást UAC). Celkem bylo v letech 1972 až 1984 vyrobeno 17 sériových vozů, z nichž tři prošly statickými zkouškami, 14 bylo v provozu (včetně dvou s cestujícími), dva havarovaly při leteckých nehodách, jeden nebyl nikdy dokončen. V období od listopadu 1977 do května 1978 provedly dva Tu-144 55 letů mezi Moskvou a Alma-Ata, přepravily celkem 3 tisíce 284 cestujících.

V roce 1978, po druhé katastrofě, byl provoz Tu-144 přerušen a samotný program byl omezen. Práce na vytvoření modifikace Tu-144DA (se zvýšeným doletem) nebyly vyvinuty.

Concorde

Aerospatiale / BAC Concorde („Concorde“, z francouzského „souhlasu“) od roku 1962 byla vytvořena francouzskou společností Aerospatiale ve spojení s British Aircraft Corporation. Prototyp (registrační číslo - F -WTSS) vzlétl dva měsíce po prvním letu Tu -144 - 2. března 1969.

V letech 1965-1979 bylo postaveno celkem 20 letadel. 14 z nich bylo provozováno v letech 1976-2003 vzduchem Francie a British Airways o pravidelné osobní dopravě: hlavně pro transatlantické lety do New Yorku z Paříže a Londýna. V průměru urazilo letadlo vzdálenost mezi Paříží a New Yorkem za 3,5 hodiny.

Během celého provozu Concorde došlo u letadel tohoto typu k jedné katastrofě. 25. července 2000, při startu z Paříže, auto Air France s evidenční číslo F-BTSC havaroval kvůli přítomnosti na dráze neznámý předmět... Poté bylo zabito 109 lidí na palubě a čtyři lidé na zemi.

Za pouhých 27 let provozu přepravil Concorde přes 2,5 milionu cestujících. Společnost Air France a British Airways nakonec upustily od provozu letadel tohoto typu kvůli poklesu osobní dopravy způsobenému teroristickými útoky ve Spojených státech dne 11. září 2001, zvýšeným nákladům na udržení připravenosti letadel k letu a nedostatku vyhlídky na jejich modernizaci.

Americký program šedesátých let

5. června 1963 americký prezident John F. Kennedy oznámil zahájení národního programu na vytvoření nadzvukového osobního letadla, které nabídne kompenzaci státu za 75% nákladů vývojáře. Cílem programu bylo soutěžit s projektem Concorde. Společnosti Boeing, Lockheed a North American vyjádřily svůj záměr vytvořit nové letadlo, přičemž navrhly projekty Boeing 2707, Lockheed L-2000 a civilní verzi strategického bombardéru XB-70 Valkyrie.

Nejslibnější byl projekt Boeing 2707 - letadlo s širokým trupem určené k přepravě 277 cestujících na vzdálenost 7800 km při rychlosti 2900 km / h. Byl postaven model letadla v plné velikosti, Boeing obdržel 120 objednávek od amerických leteckých společností.

V roce 1971 se však ukázalo, že americký program zaostává za evropským Concorde a sovětským Tu-144. V důsledku toho jej americký Kongres přestal financovat. Boeing a další společnosti odmítly v jeho pokračování pokračovat na vlastní náklady.

Další projekty

Zkušenosti z programů Tu-144 a Concorde ukázaly, že provoz letadel tohoto typu má oproti konvenčním podzvukovým letadlům řadu nevýhod. Zejména z důvodu vysoké spotřeby paliva a vysokých nákladů na servis nadzvukových osobních letadel je velmi obtížné dosáhnout zisku. Rovněž nebylo možné vyřešit problémy s hlukem leteckých motorů, stejně jako zvukové boomy podobné výbuchu v době přechodu na nadzvukový.

Výzkum v této oblasti nicméně v současné době pokračuje. V roce 2016 tedy společnost American Boom Technology oznámila vývoj 40místného letadla schopného urazit vzdálenost mezi Los Angeles a Sydney za šest hodin. Americké společnosti Aerion a Lockheed Martin pracují na třímotorovém nadzvukovém obchodním letadle Aerion AS2 pro 12 cestujících, jehož první dodávky jsou naplánovány na rok 2023. Další americká společnost Spike Aerospace plánuje ve stejném roce 2023 certifikovat své obchodní letadlo Spike S-512 určené k přepravě 18 cestujících.

Ústřední aerohydrodynamický institut (TsAGI, Žukovskij, Moskevská oblast) představil v mezinárodním leteckém salonu MAKS-2017 model nadzvukového obchodního paprsku, který lze vytvořit během příštích deseti let. Mezi zrušené projekty tohoto druhu patří Sukhoi Supersonic Business Jet, Tu-344 (obchodní letadlo založené na raketovém nosiči Tu-22M3), Tu-444 atd., Program NASA High Speed Civil Transport (1990- 1999).

Jeden příklad stávajících projektů nadzvukových letadel.

Dnes začnu krátkým úvodem 🙂.

Na tomto webu již mám létající letadla. To znamená, že už dávno nastal čas napsat něco o nadzvukový, zvlášť když jsem slíbil, že to udělám :-). Jednoho dne jsem začal pracovat se značnou horlivostí, ale uvědomil jsem si, že téma je stejně zajímavé jako objemné.

V poslední době moje články nesvítí stručností, nevím, jestli je to výhoda nebo nevýhoda :-). A problém na téma „ nadzvukový„Hrozilo, že se stane ještě víc, a není známo, jak dlouho bych to musel„ vytvářet “:-).

Rozhodl jsem se tedy zkusit udělat pár článků. Jakási malá série (asi tři nebo čtyři), ve které bude každá složka věnována jednomu nebo dvěma konceptům na dané téma nadzvukové rychlosti... A bude to pro mě snazší a čtenáře budu méně obtěžovat :-) a Yandex a Google budou podporovat více (což je důležité, vy sami tomu rozumíte :-)). No, co z toho bude soudit, samozřejmě, ty ..

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

Pojďme si tedy dnes promluvit o nadzvukových a nadzvukové letadlo... Samotný koncept „ nadzvukový„V našem jazyce (o to více až superlativně) bliká mnohem častěji než výraz„ podzvukový “.

Na jedné straně je to obecně pochopitelné. Podzvuková letadla se v našem životě již dlouho stávají něčím zcela běžným. A nadzvukové letadlo, přestože létají do vzdušný prostor již 65 let, ale stále se zdá být něčím zvláštním, zajímavým a hodným zvýšené pozornosti.

Na druhou stranu je to docela fér. Přeci jen lety do nadzvukový- to je, dalo by se říci, samostatná oblast pohybu uzavřená určitou bariérou. Nezkušení lidé však mohou mít otázku: „A co je vlastně na tomto supersoundu tak výjimečného? Jaký je rozdíl v tom, když letadlo letí rychlostí 400 km / h nebo 1400 km / h? Dejte mu silnější motor a všechno bude v pořádku! “ Na úsvitu svého vývoje bylo letectví přibližně v této sémantické pozici.

Rychlost byla vždy konečným snem a zpočátku byly tyto aspirace docela úspěšně realizovány. Již v roce 1945 dosáhl zkušební pilot firmy Messerschmitt L. Hoffmann v horizontálním letu na jednom z prvních letadel na světě s proudovými motory ME-262 ve vodorovném letu ve výšce 7200 m rychlosti 980 km / h.

Ve skutečnosti však zdaleka není vše tak jednoduché. Přeci jen let do nadzvukový liší se od podzvukové nejen velikostí rychlosti a ne tolik v ní. Rozdíl je zde kvalitativní.

Již při rychlostech řádově 400 km / h se postupně začíná projevovat taková vlastnost vzduchu, jako je stlačitelnost. A v zásadě zde není nic neočekávaného. Je plyn. A všechny plyny, jak víte, jsou na rozdíl od kapalin stlačitelné. Komprese mění parametry plynu, jako je hustota, tlak, teplota. Z tohoto důvodu mohou různé fyzikální procesy probíhat ve stlačeném plynu jiným způsobem než ve vzácném.

Čím rychleji letadlo letí, tím více se spolu se svými aerodynamickými povrchy stává jakýmsi pístem, v jistém smyslu stlačujícím vzduch před sebou. Přehnané, samozřejmě, ale obecně to tak je :-).

Se zvyšováním rychlosti se mění aerodynamický obraz toku kolem letadla a čím rychleji, tím více :-). A dál nadzvukový už je to kvalitativně jiné. Současně se dostávají do popředí nové koncepce aerodynamiky, které pro nízkorychlostní letadla často jednoduše nedávají smysl.

Pro charakterizaci rychlosti letu je nyní vhodné a nutné použít takový parametr jako číslo M (Machovo číslo, poměr rychlosti letadla vůči vzduchu v daném bodě k rychlosti zvuku v proudu vzduchu v tomto směřovat). Objeví se jiný typ aerodynamického odporu a stane se vnímatelným (velmi vnímatelným!) vlnová impedance(spolu s již zvýšeným konvenčním odporem).

Jevy, jako je vlnová krize (s kritickým číslem M), nabývají na významu nadzvuková bariéra, rázové vlny a rázové vlny.

Kromě toho se ovladatelnost a stabilita letounu zhoršují v důsledku posunutí bodu působení aerodynamických sil dozadu.

Při přibližování se k oblasti transonických rychlostí může letadlo zažívat silné otřesy (to bylo typičtější pro první letadlo, které zaútočilo na tehdy tajemnou hranici rychlosti zvuku), podobné svými projevy jinému velmi nepříjemnému jevu, kterému museli letci čelit v jejich profesním rozvoji. Tento jev se nazývá flutter (téma pro další článek :-)).

Nastává tak nepříjemný okamžik, jako je ohřívání vzduchu v důsledku jeho prudkého zpomalení před letadlem (tzv. kinetické vytápění), jakož i zahřívání v důsledku tření viskózního vzduchu. Současně jsou teploty poměrně vysoké, přibližně 300 ° C. Kůže letadla se během dlouhého nadzvukového letu zahřívá na takové teploty.

Určitě budeme podrobněji hovořit o všech výše uvedených pojmech a jevech, jakož i o důvodech jejich výskytu v dalších článcích. Ale teď už si myslím, že je to celkem jasné nadzvukový- to je něco úplně jiného, než létat podzvukovou (o to nižší) rychlostí.

Aby bylo možné se všemi nově vznikajícími efekty a jevy vycházet ve vysokých rychlostech a plně odpovídat svému účelu, musí se letadlo také kvalitativně změnit. Nyní by to mělo být nadzvukové letadlo, tj. letadlo schopné létat rychlostí převyšující rychlost zvuku v daném úseku vzdušného prostoru.

A jemu nestačí jen zvýšit výkon motoru (i když i to je velmi důležitý a povinný detail). Tato letadla obvykle mění svůj vzhled. V jejich vzhledu se objeví ostré rohy a hrany, přímky, na rozdíl od „hladkých“ obrysů podzvukových letadel.

Nadzvukové letadlo mají zametené nebo trojúhelníkové křídlo. Typickým a jedním z nejznámějších letounů s deltovým křídlem je pozoruhodný stíhací letoun MiG-21 (maximální rychlost ve výšce 2230 km / h, při hladině moře 1300 km / h).

Nadzvukový letoun s trojúhelníkovým křídlem MIG-21.

Jednou z rozšířených možností je ogivální křídlo se zvýšeným součinitelem zdvihu. Má speciální přítok v blízkosti trupu, navržený tak, aby tvořil umělé spirálové víry.

MIG-21I s ogiválním křídlem.

MIG -21I - ogivální křídlo.

Živé křídlo TU-144.

Je zajímavé, že křídlo tohoto typu, později instalované na TU-144, bylo testováno na létající laboratoři na základě stejného MIG-21 (MIG-21I).

Druhá možnost je superkritické křídlo... Má zploštělý profil se zakřiveným zadním koncem určitým způsobem, což umožňuje odložit výskyt vlnové krize při vysokých rychlostech a může být výhodné z hlediska ekonomiky pro vysokorychlostní podzvuková letadla. Takové křídlo se používá zejména u letadel SuperJet 100.

SuperJet 100. Příklad superkritického křídla. Ohyb profilu je dobře viditelný (vzadu)

Fotografie jsou klikací.

Nadzvuková letadla jsou letadla schopná létat rychlostí překračující rychlost zvuku (Machovo číslo M = 1,2-5).

Dějiny

Nástup proudových stíhaček ve čtyřicátých letech minulého století představoval pro konstruktéry výzvu k dalšímu zvýšení jejich rychlosti. Zvýšená rychlost zlepšila výkon bombardérů i stíhaček.

Průkopníkem v nadzvukové éře byl americký testovací pilot Chuck Yeager. Dne 14.10.1947 létal na experimentálním letounu Bell X-1 s raketovou pohonnou jednotkou XLR-11 a kontrolovaným letem překonal rychlost zvuku.

Rozvoj

Rychlý rozvoj nadzvukového letectví začal v 60. až 70. letech. XX století. Poté byly vyřešeny problémy aerodynamické účinnosti, ovladatelnosti a stability letadel. Vysoká rychlost letu také umožnila zvýšit servisní strop o více než 20 000 m, což byla pohodlná výška pro bombardéry a průzkumná letadla.

Před příchodem protiletadlových raketových systémů a komplexů, které mohly zasáhnout cíle na vysoké nadmořské výšky, hlavní zásadou provádění bombardovacích operací bylo udržet bombardéry v maximální výšce a rychlosti. Poté byla postavena nadzvuková letadla pro různé účely a uvedena do sériové výroby - průzkumné bombardéry, stíhače, stíhačky, stíhací bombardéry. Convair F-102 Delta Dagger byl první nadzvukový průzkumný letoun a Convair B-58 Hustler byl první nadzvukový bombardér dlouhého doletu.

V současné době probíhá návrh, vývoj a výroba nových letadel, z nichž některá jsou vyráběna pomocí speciální technologie, která snižuje jejich radarový a vizuální podpis - „Stealth“.

Osobní nadzvukové letadlo

V historii letectví byla vytvořena pouze 2 nadzvuková osobní letadla, která provedla pravidelné lety... První let sovětského letounu Tu-144 se uskutečnil 31. prosince 1968, doba jeho provozu byla 1975-1978. Anglo-francouzské letadlo "Concorde" provedlo svůj první let 03/02/1969 a bylo provozováno transatlantický směr v letech 1976-2003

Použití takových letadel umožnilo nejen zkrácení doby letu na dlouhé vzdálenosti, ale také využití neobsazených leteckých linek ve vysokých nadmořských výškách (asi 18 km) v době, kdy výšky 9-12 km, které používaly vložky byly silně naloženy. Také nadzvuková letadla létala mimo vzdušné trasy (na rovných trasách).

Navzdory neúspěchu několika projektů transsonických a nadzvukových letadel (SSBJ, Tu-444, Tu-344, Tu-244, Lockheed L-2000, Boeing Sonic Cruiser, Boeing 2707) a vyřazování dvou dokončených projektů vývoj pokračuje. moderní projekty hypersonická dopravní letadla (např. SpaceLiner, ZEHST) a přistávací (vojenská doprava) letadla rychlé reakce. Byl spuštěn nadzvukový business jet Aerion AS2.

Teoretické otázky

Ve srovnání s podzvukovým letem nadzvukovou rychlostí se provádí podle jiného zákona, protože když letadlo dosáhne rychlosti zvuku, dochází ke změnám v toku, v důsledku čehož se zvyšuje kinetické zahřívání vozidla, zvyšuje se aerodynamický odpor a je pozorována změna aerodynamického zaostření. To vše dohromady ovlivňuje zhoršení ovladatelnosti a stability letadla. Také se objevil dosud neznámý fenomén vlnového odporu.

Efektivní let při dosažení rychlosti zvuku proto vyžaduje nejen zvýšení výkonu motoru, ale také zavedení nových konstrukčních řešení.

Taková letadla proto obdržela změnu ve svém vzhledu - ve srovnání s „hladkou“ formou podzvukových letadel se objevily ostré úhly a charakteristické přímky.

Do dnešního dne nebyl vyřešen úkol vytvořit skutečně účinný nadzvukový letoun. Tvůrci jsou povinni najít kompromis mezi zachováním běžných charakteristik vzletu a přistání a požadavkem na zvýšení rychlosti.

Dobývání nových hranic výšky a rychlosti moderním letectvím je proto spojeno nejen se zavedením nových pohonných systémů a schémat uspořádání, ale také se změnami geometrie letu. Tyto změny by měly zlepšit kvalitu letadla při létání vysokou rychlostí, aniž by došlo ke snížení jejich výkonu při nízkých rychlostech a naopak. Pokud se podařilo dosáhnout požadavků praktického stropu, návrháři v poslední době rezignovali na zmenšení plochy křídel a tloušťky jejich profilů, zvětšení úhlu zatáčení, návrat k křídlům velké relativní tloušťky a malému zatáčení. a rychlost.

Je důležité, aby nadzvukový letoun měl dobrý letový výkon při nízkých rychlostech a byl odolný proti odporu při vysokých rychlostech, zejména v nadmořských výškách.

Klasifikace letadla:

PROTI