Автор: Николай Макаренко
Опубликовано: 15.07.2020, 14:44
 

Назад в будущее - пассажирский сверхзвуковой с Маха 2.2


[image]

Возможно, в недалеком будущем гиперзвуковые пассажирские самолеты будут летать со скоростью 5 Маха. Таким образом, самолету понадобится чуть меньше двух часов, чтобы завершить путешествие из Сиднея в Сан-Франциско. То есть он будет лететь со скоростью около 3836 миль в час, которая превысит скорость звука в пять раз, а возможно и более.

Аэродинамическая труба помогла разработать более 350 аэродинамических вариантов, инженеры Boom провели испытания прочности композитных слоев и системы смол среди более чем 1000 оценок материалов. В конечном итоге Boom стремится создать собственный сверхзвуковой авиалайнер. Компания заявляет, что ее самолет сможет летать по той же цене, что и современные медленные авиалайнеры дальнего следования.

Коммерческие сверхзвуковые путешествия начались в 1976 году с "Concorde" и закончилось в 2003 году, когда этот проект, имеющий самолеты, летающие на скорости Маха 2 был закрыт.

Сверхзвуковые амбиции Boom

В незаметном ангаре в аэропорту Centennial, на окраине Денвера, штат Колорадо расположен Boom Supersonic - стартап, основанный в 2014 году Блейком Шоллом, бывшим инженером-программистом в Amazon, который решил создать сверхзвуковой пассажирский самолет, увидев Concorde в музее. Шолль достиг того, что казалось невозможным для того, кто до этого не занимался авиационной деятельностью, чтобы получить инвестиции из нескольких венчурных фондов для своего проекта - самолет, способный летать на Маха 2.2, перевозящий от 55 до 75 пассажиров в дополнение к шести членам экипажа на расстояниях до 4500 морских миль (8300 км).

Boom на данный момент привлек 151 миллион долларов венчурного капитала для реализации своих амбиций по созданию самолета Маха 2.2 под названием Overture. Такая модель будет летать примерно в 2,5 раза быстрее, чем типичный сегодняшний трансконтинентальный самолет, и должен превзойти знаменитый Concorde.

В свое время Concorde технологически имел большой успех. Экономически это не так, поскольку с точки зрения эффективности он действительно опережал свое время. И поэтому цены на билеты были достаточно высоки. Но этот самолет предназначался только для сверхбогатых: в 1997 году билет Лондон-Нью-Йорк стоил 7 995 долларов, что более чем в 30 раз превышал стоимость обычного билета.

Но за 50 лет, прошедших с момента первого полета Concorde, достижения в области материалов, конструкции двигателя и аэродинамики изменили ситуацию. Это, прежде всего, разработка более легких композитных материалов, которые уже используются при постройке современных самолетов, таких как Boeing 787 и Airbus A350.

Среди отличий нового самолета - фюзеляж из углеродного волокна с конструкцией, управляемой по площади, и гораздо более эффективные двигатели. Углеродные композиты, которые он использует, позволяют создать прочную и легкую конструкцию в любой динамичной форме. Увы, Concorde с алюминиевым корпусом был непрактичным.

Конструкция была разработана с использованием новейших технологий снижения шума. Самолет будет летать только со сверхзвуковой скоростью, находясь над океаном, чтобы гарантировать, что заселенные районы не будут подвержены звуковым ударам.

Материал, используемый в Overture, также позволит ему выдерживать более высокие температуры, которые достигают от 152 °C до 177 °C, со скоростью 2,2 Маха. Concorde был по этой причине только Маха 2. Разработанная конструкция включает в себя почти полностью композитную раму, титановые компоненты и инновации, которые будут использоваться в производственных процессах.

Что касается двигателя, компания купит его у OEM. В настоящее время Boom ведет переговоры с тремя потенциальными партнерами о разработке двигателя, который потребует лишь некоторой модификации, чтобы соответствовать дизайну Overture.

Направление, принятое Boom, будет заключаться в использовании турбовентиляторов среднего байпаса без форсажной камеры, но с системой впуска и выпуска с изменяемой геометрией. И Overture, и XB-1 будут оснащены тремя из этих двигателей, что также удивительно.

Прелполагается использовать углеродно-нейтрального топливо от Prometheus в летных испытаниях для опытного образца. Заглядывая вперед, эта технология и другие подобные технологии позволят Overture летать на экологически чистом и высокоэффективном топливе.

В целом конструкторы создали аэродинамическую модель, которая обеспечивает эффективность на высокой скорости и управляемость на низкой скорости, а также систему управления полетом, которая сочетает в себе надежность механических систем и гибкость цифрового увеличения стабильности полета.

XB-1

Компания Boom сталкивается со значительными проблемами при создании сверхзвукового авиалайнера. Проект потребует миллиардов долларов, фабричной инфраструктуры, производственной цепочки поставок и одобрения регулирующих органов.

Исторически коммерческие производители аэрокосмической техники нуждались в значительной государственной поддержке для выпуска новых продуктов на рынок. Новые участники из Японии, России и Китая, которые стремятся конкурировать с признанными производителями, получили миллиарды от своих правительств на разработку новых самолетов. В отличие от этого, Boom идет в одиночку, не вступая в партнерские отношения с правительством или признанным производителем.

Чтобы продвигать проект вперед, Boom изменил свой первоначальный план. Пока разрабатывается Overture, компания также создает уменьшенную версию для демонстрации технологии, которая называется XB-1.

В целом программа Overture делает большие успехи и, как ожидается, представит XB-1 в конце 2020 года в виде концепции, которая составляет одну треть от масштаба самолета серии. Тем самым Boom намерен доказать, что проект способен удовлетворить требования гражданского сверхзвукового авиалайнера: пролететь значительное расстояние почти в три раза быстрее, чем Boeing или Airbus, но потреблять меньше топлива и издавать приемлемый шум в городских условиях, что является самой большой проблемой новых сверхзвуковых самолетов.

Предполагается, что XB-1 Boom также будет летать со скоростью, в 2,2 раза превышающей скорость звука. Демонстрант будет намного меньше, чем авиалайнер, который компания надеется построить.

В аэрокосмической отрасли реализуется несколько новых сверхзвуковых проектов, но они ориентированы на частные авиаперевозки. Boom - единственный разработчик, строящий коммерческий сверхзвуковой самолет.

Boom получил поддержку в сфере связей с общественностью, когда в 2016 году основатель Virgin Group Ричард Брэнсон заявил, что Virgin Atlantic Airways имеет возможность приобрести первые десять самолетов Boom. Шолль отказался сказать, перешли ли деньги из-за этого соглашения. Шолль и его команда в Boom также должны убедить авиакомпании, которые исторически устойчивы к большим скачкам в технологиях, в том, что проект коммерчески жизнеспособен.

Полмиллиарда потенциальных поездок

Чтобы оправдать большие инвестиции, у нового сверхзвукового самолета должны быть богатые пассажиры. Он по функциональным возможностям не сильно отличается от времен Concorde, который регулярно летал только между Нью-Йорком и Лондоном или Парижем с пассажирами, которые смешивали знаменитостей и руководителей высшего звена, единственных, кому удалось позволить себе их дорогие билеты.

В то время как другие проекты направлены на сверхзвуковые бизнес-джеты, Boom предпочел разработать коммерческий самолет, оснащенный только бизнес-классом. Причина в том, что 12% пассажиров коммерческой авиации (почти 500 миллионов рейсов в год) платят за этот комфорт, и цель состоит в том, чтобы стоимость билетов на Overture была одинаковой - следовательно, намного меньше, чем на Concorde.

Экологические проблемы

В то время как требования к шуму являются одним из компонентов, которые Boom и другие производители сверхзвуковых самолетов должны соблюдать экологический след сверхзвукового полета является еще одной важной проблемой. ICCT определены ожидаемые уровни выбросов для сверхзвукового транспорта по сравнению с дозвуковыми полетами. Это поднимает вопросы о сверхзвуковых самолетах и одобрении регулирующих органов.

Boom продолжает предполагать, что для самолетов Overture будет достаточно варианта с производным двигателем, при этом не указывается конкретный производитель, который будет поставлять этот двигатель. А проблемы с расходом топлива могут еще больше снизить шансы программы на успех. Даже при переходе на 100% -ное биотопливо - запас которого является неопределенным, особенно если цены на сырую нефть остаются низкими в течение какого-либо длительного периода времени - уровень потребления будет значительно выше в расчете на одну пассажиро-милю.

Скоро пробные полеты

Предполагается, что XB-1, масштабный прототип 1: 3 предстоящего сверхзвукового коммерческого реактивного самолета Overture, будет запущен 7 октября, а испытательные полеты начнутся в 2021 году.

Демонстратор XB-1 возглавляет возрождение коммерческих сверхзвуковых авиаперелетов. Демонстрация технологий протестирует все ключевые наработки для пассажирского самолета Overture.

Основная цель программы XB-1 состоит в том, чтобы снять риски с Overture, протестировав каждую ключевую технологию, которая входит в нее, и доказать, что все это действительно работает ", - говорит основатель и генеральный директор Boom Блейк Шолл. Для разработки XB-1, Шолль и его команда проработали более 350 итераций аэродинамического проектирования и провели более 1000 испытаний материалов и валидацию ключевых конструктивных элементов, таких как лонжероны, ребра, шарниры и механизмы, а также приводы.

Оба самолета XB-1 и Overture будут в основном составными, с некоторыми металлическими элементами, включая титановые компоненты, в местах, где ожидается чрезмерный нагрев фюзеляжа. Испытания материалов проводились в различных условиях - от очень холодного, которые самолет испытал бы при дозвуковом полете на высоте 30 000 футов, до экстремальной жары, которую испытывает в сверхзвуковом полете, при температурах до 350 °F, несмотря на то, что он находится на высоте 60 000 футов.

После того, как двигатели будут интегрированы в планер и завершены наземные испытания, летные испытания XB-1 будут проходить в назначенном сверхзвуковом коридоре, который является частью базы ВВС США Эдвардс в Калифорнии, США, в следующем году. Только предстоящие испытания определят, будут ли коммерческие сверхзвуковые самолеты созданы до шестидесятой годовщины первых испытательных полетов Concorde.

Если Boom докажет, что способен выполнить то, что было обещано, у него должны быть годы усердных работ, прежде чем самолет вернется на сверхзвуковые пассажирские рейсы.

 

Дайджест прессы за 15 июля 2020 года | Дайджест публикаций за 15 июля 2020 года
Авторские права на данный материал принадлежат журналу «Наука и техника». Цель включения данного материала в дайджест - сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.

Комментарии к новости