Инновации 18 января 2024

Lockheed Martin реанимирует сверхзвук

В конце прошлой недели американская авиастроительная корпорация Lockheed Martin представила общественности свою топовую перспективную разработку — малошумный сверхзвуковой самолет под кодовым названием Х-59. Прямой заказчик и непосредственный куратор этого инновационного проекта — NASA
Lockheed Martin реанимирует сверхзвук
Lockheed Martin X-59 QueSST («Quiet Supersonic Transport», «Бесшумный сверхзвуковой транспорт») — американский экспериментальный сверхзвуковой самолёт
Wikipedia

Новый самолет Х-59, вывезенный из ангара инновационного подразделения Lockheed Skunk Works в калифорнийском Палмдейле в ходе торжественной церемонии, журналисты прозвали «сыном Конкорда» — son of Concorde. Однако в отличие от своего легендарного предшественника, последний полет которого над Атлантикой состоялся уже более двадцати лет назад, в октябре 2003-го, он, по крайней мере в текущей тестовой версии, обладает куда более скромными размерами: общая длина Х-59 составляет 30 метров, ширина — 9 метров.

Заметно ниже пока и заявленная разработчиками средняя скорость полета — 1,4 Маха (1 Мах — скорость звука, которая зависит от плотности воздуха, — условно равен 340 м/с, или 1224 км/ч), хотя операционная высота полета примерно соответствует ранее использовавшимся в гражданской сверхзвуковой авиации нормам, — порядка 16,5 км (55 тыс. футов) над уровнем моря.

Впрочем, экспериментальный самолет Х-59, разработанный и построенный специалистами Lockheed Martin, прежде всего нацелен на решение ключевой для «гражданского сверхзвука» проблемы — гашения мощных акустических эффектов (звуковых ударов), возникающих в результате преодоления звукового барьера, снижая их, согласно предварительным оценкам, до относительно приемлемого уровня около 75 дБ, воспринимаемых на земле.

Гладкая, вытянутая структура футуристического X-59 с очень длинной носовой частью (на нее приходится около трети всей длины самолета) призвана эффективно «рассеивать» компрессионные ударные волны в атмосфере.

magnifier.png Экспериментальный самолет Х-59 прежде всего нацелен на решение ключевой для «гражданского сверхзвука» проблемы — гашения мощных акустических эффектов (звуковых ударов), возникающих в результате преодоления звукового барьера

Как оптимистично утверждают разработчики самолета, «вместо мощных ударных волн люди на земной поверхности услышат лишь тихий звуковой гул — если вообще что-то услышат».

X-59 — важнейшая составная часть комплексной программы NASA «Тихая сверхзвуковая технология» (Quiet SuperSonic Technology, QueSST) по разработке инструментов оценки, прогнозирования и подавления сверхзвуковых акустических шумов и измерению субъективной реакции людей на приглушенные звуковые эффекты.

По словам Питера Коэна, менеджера по интеграции миссии QueSST в NASA, в 2026‒2027 годах агентство планирует провести серию летных испытаний X-59, который будет тестироваться в воздухе «над пятью различными репрезентативными группами населения в США», чтобы оценить реакцию американцев на звук, производимый новым самолетом.

Коэн также уточнил, что NASA рассчитывает собрать достаточное количество таких полевых данных к 2031 году, чтобы комитет по охране окружающей среды от воздействия авиации (Committee on Aviation Environmental Protection, CAEP) Международной организации гражданской авиации (ICAO) смог разработать новые нормативы допустимого шума для сверхзвуковых полетов над земной поверхностью (на протяжении последних нескольких десятилетий в США и многих других странах мира действует запрет на такие полеты).

Причем, судя по комментариям топ-менеджеров NASA в ходе презентации 12 января, главные кураторы проекта Х-59 в целом на удивление оптимистично смотрят на его долгосрочные перспективы. В частности, заместитель администратора NASA Пэм Мелрой заявила следующее: «Всего за несколько лет мы прошли путь от амбициозной концепции до ее воплощения в жизнь. X-59 поможет изменить сам способ нашего передвижения, сближая нас за гораздо меньшее время».

Последняя фраза г-жи Мелрой, правда, уже стала мишенью для многочисленных язвительных комментариев в американской прессе: «Богатые представители элиты смогут летать в два раза быстрее на сверхзвуковом самолете, который будет потреблять как минимум в два раза больше топлива, чем обычные самолеты» (типичная цитата из комментариев читателей к публикации в The New York Post).


Не шумом единым

Контракт на строительство экспериментального самолета X-59 стоимостью 247,5 млн долларов NASA и Lockheed Martin заключили в 2018 году. Общая же стоимость проекта составит, по оценкам Bloomberg, 632 млн долларов в течение восьми лет.

Как отметил Дэвид Ричардсон, директор программы X-59 в Lockheed Martin, несмотря на ряд технических проблем, которые привели к отсрочке публичного дебюта самолета, первоначально запланированного еще на 2022 год, в настоящее время «нет никаких серьезных препятствий для первого тестового полета X-59 в конце весны или начале лета этого года». По его словам, Lockheed Martin планирует провести тестовый запуск двигателя в марте, наземные рулежные испытания — в апреле, а первый полет, возможно, состоится в мае или июне.

magnifier.png Lockheed Martin планирует провести тестовый запуск двигателя в марте этого года, наземные рулежные испытания — в апреле, а первый полет, возможно, состоится в мае или июне

Ричардсон также уточнил, что одна из главных проблем, которая доставила особенно много хлопот разработчикам, заключалась в странных неполадках в бортовом компьютере, которые периодически приводили к короткому замыканию: на поиски и устранение первопричины этой проблемы ушло почти девять месяцев.

В 2025 году NASA планирует провести испытательные полеты X-59 на полигоне над калифорнийской базой ВВС Эдвардс и Летно-исследовательским центром им. Армстронга. Их цель, согласно комментариям представителей агентства, — «доказать, что бесшумная сверхзвуковая технология работает так, как задумано, характеристики самолета надежны в реальных атмосферных условиях, а X-59 безопасен для эксплуатации».

Чтобы уменьшить ударные волны, исходящие от выступающего козырька кабины пилота, которая расположена практически посредине самолета, X-59 не только приобрел «умный» и длинный нос, но и был избавлен от обычного прозрачного лобового стекла. В качестве оригинальной замены специалисты NASA разработали «систему внешнего видения» (eXternal Vision System, XVS), представляющую собой серию камер высокого разрешения и монитор с разрешением 4К, которые позволяют пилоту наблюдать на экране за обстановкой впереди и ниже носа самолета.

Из прочих конструкционных особенностей X-59, на которые обращалось особое внимание в публикации известного интернет-ресурса Mashable, можно отметить, что единственный мощный двигатель самолета находится в его верхней части, благодаря чему производимый им гул не будет направлен на поверхность Земли, а также крылья прямой стреловидности, призванные уменьшить сопротивление воздуха.

В свою очередь, по информации издания Aviation Week, X-59 оснащен двигателем GE Aviation F414-GE-100, производной версией реактивного двигателя, которым комплектуется шведский истребитель Saab JAS 39E Gripen.

magnifier.png Программа QueSST по «усмирению звуковых эффектов», частью которой является проект X-59, по определению не позволит решить другую критическую проблему — повышенный расход топлива сверхзвуковыми двигателями

Однако, по расчетам разработчиков, использование этого двигателя предположительно ограничит срок службы самолета (или самого двигателя) примерно до тысячи часов. Дэвид Ричардсон пояснил: «Истребители обычно работают на форсаже в течение нескольких секунд. Мы же находимся в этом режиме в течение нескольких минут… и фактически ускоренно выжигаем ресурс двигателя».

И в целом следует отметить, что программа QueSST по «усмирению звуковых эффектов», частью которой является проект X-59, по определению не позволит решить другую критическую проблему — повышенный расход топлива сверхзвуковыми двигателями. Иными словами, производителям новых коммерческих сверхзвуковых самолетов и (или) авиакомпаниям — потенциальным эксплуатантам почти наверняка придется самостоятельно искать новые технические и экономические решения, чтобы существенно снизить удельную стоимость топлива и тем самым привлечь хотя бы тех потенциальных элитных клиентов, которые в настоящее время могут позволить себе самые дорогие места в первом классе «обычных» самолетов.

И, как резонно отметил в своих комментариях для Mashable ведущий авиаэксперт Смитсоновского института Боб ван дер Линден, «не забывайте, что это (осуществление гражданских авиаперевозок. — “Стимул”) прежде всего бизнес: если эти самолеты не будут приносить авиакомпаниям прибыль, они просто поставят их на прикол».


Парижское проклятие сверхзвуковых лайнеров

Напомним, что звуковой барьер впервые преодолел 5 июня 1969 года советский авиалайнер Ту-144 ОКБ Туполева, причем его скорость составила почти 2 Маха, или около 2150 км/ч (на высоте 16,3 тыс. м), а первый тестовый полет Ту-144 состоялся в конце декабря 1968 года. Его главный конкурент, британско-французский «Конкорд», взлетел на несколько месяцев позже — 2 марта 1969-го).

Однако дальнейшая судьба флагманского отечественного авиапроекта оказалась печальной. Третьего июня 1973 года первый серийный Ту-144 в ходе демонстрационного полета на парижском авиасалоне в Ле-Бурже разрушился в воздухе и упал на жилой район (погибли все шесть членов экипажа и восемь человек на земле). И хотя эта страшная катастрофа непосредственно не привела к свертыванию программы Ту-144 (спустя четыре года, в 1977-м, обновленный лайнер совершил первый пассажирский рейс по маршруту Москва — Алма-Ата), неудачные летные испытания в Подмосковье первой опытной модели новой серии, оснащенной экспериментальным двигателем РД-36-51А, в мае 1978 года (самолет был вынужден совершить экстренную посадку по причине возгорания одного из двигателей, два члена экипажа погибли) фактически поставили на ней крест. Производство Ту-144 было окончательно прекращено в 1981 году.

Альтернативный проект Concorde (изначально реализовывавшийся британской British Aircraft Corp. и французской Aérospatiale) формально оказался куда более долгоиграющим: трансатлантические 3,5-часовые перелеты Париж — Нью Йорк и обратно продолжались в течение 27 лет, с 1976-го по 2003-й. Но помимо откровенно плохой экономики этого проекта (достаточно упомянуть, что для покрытия чрезмерно высоких расходов топлива эксплуатанты были вынуждены установить запредельные цены на перелет: билет в оба конца в конце 1990-х стоил около 12 тыс. долларов, и, как правило, эти рейсы осуществлялись с лишь наполовину заполненным салоном) на решение авиакомпаний British Airways и Air France о прекращении дальнейшей коммерческой эксплуатации «конкордов» в октябре 2003 года во многом повлияла вторая в истории гражданской сверхзвуковой авиации трагедия. 25 июля 2000 года очередной коммерческий рейс Air France под номером 4590 привел к катастрофе: вскоре после взлета самолет рухнул на землю в парижском пригороде Гонесс (погибли 109 пассажиров и членов экипажа и четыре человека на земле), причем по трагическому стечению обстоятельств это произошло всего в пяти километрах от места падения Ту-144 в 1973 году.


Темы: Инновации

Еще по теме:
16.04.2024
В США готовятся к быстрому реагированию на безответственное поведение потенциального противника на орбите
11.04.2024
Российские специалисты создали систему беспроводного заряда роботов под водой. Разработка ученых Санкт-Петербургского фе...
02.04.2024
Компания OpenAI анонсировала предварительные результаты тестирования своей передовой модели речевого клонирования Voice ...
27.03.2024
Американский стартап Boom Supersonic провел первый успешный тестовый полет своего экспериментального демонстратора XB-1....
Наверх