Lockheed Martin реанимирует сверхзвук

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.

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.

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.

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».