Быстрее, тише, сильнее
МАИ вошёл в международный консорциум по созданию сверхзвукового самолёта.
Гиперинтерес к сверхзвуку
Вслед за легендарными Concorde и Ту‑144 в мире ведётся разработка второго поколения сверхзвуковых гражданских самолётов. К проекту Евросоюза Rumble, направленному на снижение воздействия звукового удара, в качестве соисполнителя привлечена команда национального исследовательского университета МАИ.
Первый полёт Ту‑144 состоялся 50 лет назад, в декабре 1968 года. Ту‑144 и его англо-французский конкурент Concordе стали настоящими легендами авиастроения. Самолёты развивали фантастическую для гражданской авиации скорость — более 2000 км/ч. Это позволяло совершать полёты на дальние дистанции в два раза быстрее по сравнению с обычными самолётами.
Однако в силу ряда причин (несколько крупных аварий с человеческими жертвами, высокий по сравнению с обычными лайнерами расход топлива) сверхзвуковые самолёты с линий пришлось снять. Последний рейс Ту‑144 с пассажирами по маршруту Москва — Алма-Ата совершил в 1978 году (по маршруту Москва — Алма-Ата), Concorde — в 2003-м.
Около десяти лет назад сразу несколько групп учёных в разных странах мира приступили к созданию концепции нового аппарата и технологий, которые позволят сделать сверхзвуковые перелёты для гражданской авиации не только безопасными, но и коммерчески окупаемыми.
Американцы прорабатывают около пяти различных концепций, в том числе самолет S-512 на 18 пассажиров, корпорация Aerion — модель AS2 дальностью 9 300 км на 9 пассажиров. Экспериментальные работы сегодня ведёт консорциум Boeing и NASA в сотрудничестве с крупнейшими двигателестроительными фирмами Pratt & Whitney, General Electric. Разработка сверхзвуковой версии самолета «JAXA» ведется в Японии.
Группа учёных Евросоюза — консорциума Dassault и Airbus — занимается разработкой европейской версии нового пассажирского лайнера.
Создаваемый европейцами проект самолета существенно меньших по сравнению с Concorde и «Туполев» размеров рассчитан на перевозку 12 пассажиров на расстояния до 8 300 км. Планируемая скорость — 1,8 М. Предполагается, что использование режима сверхзвука позволит доставить пассажиров из Москвы во Владивосток за 6–7 часов.
Небо Парижа
Несколько месяцев назад МАИ присоединился к европейскому проекту Rumble, основная задача которого — минимизация звукового удара. Использование традиционных технологий, применяемых, например, в боевой авиации, препятствует полету самолёта на сверхзвуковом режиме над городами и густонаселённой местностью.
Цель проекта — снизить воздействие звукового удара с уровня более чем 100 паскалей примерно в десять раз. В этом случае звуковой удар перспективного самолёта будет сопоставим с шумом современного мегаполиса, и пилоты могут использовать скоростные преимущества по максимуму.
Причём россияне уже внесли заметный вклад в европейский проект.
Чуть более десяти лет назад конструкторы ЦАГИ и компании «Сухой» предложили конфигурацию планера с минимальным звуковым ударом. Параллельно велись разработки ещё трёх концепций — с переменной стреловидностью крыла, минимальным шумом и максимальной дальностью.
И вот в конце прошлого года было объявлено о присоединении МАИ в качестве полно‑ ценного участника к программе Rumble. Делегация университета приняла участие в рабочей группе в составе ведущих европейских аэрокосмических корпораций.
Вокруг света
Одной из главных задач проекта ректор МАИ Михаил Погосян видит критическое, измеряемое сутками и более сокращение времени перемещения на дальние расстояния. Например, сверхзвук позволит уложиться при перелёте из Москвы во Владивосток или Пекин в несколько часов, что экономит для предпринимателя сутки (а то и несколько) рабочего времени.
Предполагается, что новый самолёт будет оснащен двигателем, способным выводить самолёт на сверхзвуковые скорости. В таком режиме машина будет пролетать над океаном или малонаселенными участками суши.
При этом, как рассчитывают участники проекта, стоимость перелёта для пассажира будет эквивалентна стоимости билета в бизнес-классе обычного самолёта.
Инновации на старте
Но что это будет за самолёт! Если удастся воплотить все мечты разработчиков, то МАИ примет участие в разработке самого инновационного в мире самолёта. Здесь можно будет поспорить даже с создателями Dreamliner Boeing 787, где было обновлено около половины систем. Чтобы обеспечить такие кажущиеся сегодня фантастическими условия, разработчикам предстоит исследовать и внедрить массу новшеств, которые могут кардинально изменить подходы к созданию новых самолётов, материалов и методов проектирования.
Предполагается, что пилотирование самолета будет производиться всего одним лётчиком. Функции второго передадут электронному помощнику либо же частично распределят между наземными службами.
Рассчитанный на одного человека кокпит существенно улучшит аэродинамические характеристики самолёта.
Революционные изменения связаны с планером. Его конструкцию предполагается делать анизогридной и из композитных материалов. Металлическая проволока будет «выращиваться» на 3D-принтерах, в самой конструкции будет увеличено использование термопластиков. Новые материалы позволят, как предполагают в МАИ, снизить вес планера на рекордные 20–30%.
Дальше — больше
Новые цифровые технологии не только облегчат работу пилоту. Они изменят традиционные подходы к остеклению фюзеляжа. Вернее, созданные в ближайшие годы благодаря технологии виртуальной реальности широкоформатные дисплеи могут вообще заменить как лобовое остекление кабины пилота, так и пассажирские иллюминаторы. Проект предполагает отсутствие традиционных стеклянных элементов. Картинка происходящего за обшивкой фюзеляжа — как со стороны пилотов, так и с боков — будет выводиться на большого размера гибкие панели.
Технологии синтетического зрения позволят существенно улучшить аэродинамику само‑ лёта и, как ни странно, кардинально улучшить обзор. Происходящее за обшивкой будет выводиться на огромные гибкие мониторы, наподобие больших окон в современных скоростных поездах.
Маёвцы принимают участие в трёх рабочих группах из семи проекта Rumble. Проект направлен на минимизацию шума при полете самолёта на сверхзвуковых скоростях. Наши ученые активно подключились к работе групп, занимающихся вопросами звукового удара, а также лётных испытаний и создания демонстратора.
Но что важно, в проекте уже несколько лет работает несколько отечественных организаций. Крупнейший с российской стороны — Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского, также часть работ распределена между ЛИИ им. Громова (крупнейший аэродромный комплекс в Европе и испытательная база) и Центральным институтом авиационного моторостроения им. П.И. Баранова.
По словам генерального директора ЦАГИ Сергея Чернышева, слова которого приводит «Российская газета», сегодня существуют решения для кардинального снижения воздействия звукового удара. Если у Ту‑144 уровень звукового удара (резкий перепад давления в ударной волне) равнялся 100–130 паскалям, то современные исследования доказали: его можно довести до 15–20, более того, снизить громкость звукового удара до 65 децибел (а это эквивалентно шуму большого города).
Команда на старте
«В МАИ создается полноценная рабочая команда из примерно 30 человек», — говорит руководитель проекта Дмитрий Стрелец.
Инженер 1 категории Илья Гришин пришел в НИО-101 около двух лет назад и с радостью принял участие в проекте.
На сегодня, как считает Гришин, применяемые на протяжении нескольких десятков лет в гражданской авиации технологии и материалы в основном исчерпали себя. Будущее — за сверхзвуком. «Никто не отменял принципа „быстрее, выше, сильнее“. Я рад, что МАИ представился шанс принять участие в создании самолёта нового класса буквально с первых лет начала проекта», — говорит Гришин.
Сегодня Илья занят разработками в области устойчивости и управляемости.
До сих пор в мире нет официальных нормативов по допустимому уровню звукового удара. И, скорее всего, он будет определен не раньше 2022 года.
Самое пристальное внимание уделено испытательной части. Обсуждается использование крупнейшего аэродрома ЛИИ им. М. М. Громова в Жуковском, для испытания отдельных агрегатов и технологий будут использоваться отечественные летающие лаборатории.
Опыт МАИ
Благодаря сотрудничеству с ЦАГИ и Евросоюзом МАИ становится первым отечественным университетом, сотрудники которого оказались погружёнными в создание нового самолёта на самой начальной стадии проекта. Современная лабораторная база, суперкомпьютеры и получившие опыт в лучших отечественных авиационных фирмах молодые специалисты могут внести решающий вклад в развитие проекта.
Марк Полов
