Ultraschallflugzeug. Das schnellste Hyperschallflugzeug der Welt

Überschallflugzeuge sind Flugzeuge, die mit Geschwindigkeiten fliegen können, die die Schallgeschwindigkeit überschreiten (Machzahl M = 1,2-5).

Geschichte

Das Aufkommen von Düsenjägern in den 1940er Jahren forderte die Designer heraus, ihre Geschwindigkeit weiter zu erhöhen. Die erhöhte Geschwindigkeit verbesserte die Leistung von Bombern und Jägern.

Ein Pionier im Überschallzeitalter war der amerikanische Testpilot Chuck Yeager. Am 14.10.1947 überwand er beim Fliegen eines Experimentalflugzeugs Bell X-1 mit einem XLR-11-Raketentriebwerk die Schallgeschwindigkeit im kontrollierten Flug.

Entwicklung

Die rasante Entwicklung der Überschallluftfahrt begann in den 60-70er Jahren. XX Jahrhundert. Dann wurden die Probleme der aerodynamischen Effizienz, Steuerbarkeit und Stabilität von Flugzeugen gelöst. Die hohe Fluggeschwindigkeit ermöglichte es auch, die praktische Decke um mehr als 20.000 m zu erhöhen, was eine angenehme Höhe für Bomber und Aufklärungsflugzeuge darstellte.

Vor dem Aufkommen von Flugabwehr-Raketensystemen und Systemen, die Ziele in großen Höhen treffen konnten, bestand das Hauptprinzip von Bombenangriffen darin, Bomberflugzeuge auf maximaler Höhe und Geschwindigkeit zu halten. Dann wurden Überschallflugzeuge für verschiedene Zwecke gebaut und in Serie produziert - Aufklärungsbomber, Abfangjäger, Jäger, Abfangbomber. Die Convair F-102 Delta Dagger war das erste Überschall-Aufklärungsflugzeug, die Convair B-58 Hustler der erste Überschall-Langstreckenbomber.

Derzeit wird das Design, die Entwicklung und die Produktion neuer Flugzeuge durchgeführt, von denen einige mit einer speziellen Technologie hergestellt werden, die ihre Radar- und visuelle Sichtbarkeit verringert - "Stealth".

Passagier-Überschallflugzeug

In der Geschichte der Luftfahrt wurden nur 2 Passagier-Überschallflugzeuge geschaffen, die regelmäßige Flüge durchführten. Der Erstflug des sowjetischen Flugzeugs Tu-144 fand am 31. Dezember 1968 statt, die Betriebszeit war 1975-1978. Das englisch-französische Flugzeug „Concorde“ absolvierte seinen Erstflug am 2. März 1969 und wurde von 1976 bis 2003 in transatlantischer Richtung eingesetzt.

Der Einsatz solcher Flugzeuge ermöglichte es nicht nur, die Flugzeit über große Entfernungen zu verkürzen, sondern auch unbesetzte Fluglinien in großen Höhen (ca. 18 km) zu einem Zeitpunkt zu nutzen, an dem die Linienflugzeuge Höhen von 9-12 km nutzten waren schwer beladen. Außerdem führten Überschallflugzeuge Flüge außerhalb der Luftwege (auf direkten Strecken) durch.

Trotz des Scheiterns mehrerer Projekte von Transonic- und Überschallflugzeugen (SSBJ, Tu-444, Tu-344, Tu-244, Lockheed L-2000, Boeing Sonic Cruiser, Boeing 2707) und der Außerbetriebnahme von zwei durchgeführten Projekten, die Entwicklung von Projekten moderner Hyperschall-Verkehrsflugzeuge (z. B. SpaceLiner, ZEHST) und amphibischer (Militärtransporter) Schnellreaktionsflugzeuge fortgesetzt. Aerion AS2 Überschall-Geschäftsjet geht in Produktion.

Theoretische Fragen

Im Vergleich zum Unterschallflug mit Überschallgeschwindigkeit wird er nach einem anderen Gesetz durchgeführt, denn wenn das Flugzeug die Schallgeschwindigkeit erreicht, treten Änderungen im Strömungsmuster auf, wodurch die kinetische Erwärmung des Geräts zunimmt und der Luftwiderstand zunimmt , und eine Änderung des aerodynamischen Fokus wird beobachtet. All dies wirkt sich insgesamt auf die Verschlechterung der Steuerbarkeit und Stabilität des Flugzeugs aus. Außerdem trat ein bisher unbekanntes Phänomen des Wellenwiderstands auf.

Daher erfordert ein effizienter Flug beim Erreichen der Schallgeschwindigkeit nicht nur eine Steigerung der Motorleistung, sondern auch die Einführung neuer Konstruktionslösungen.

Daher erhielten solche Flugzeuge eine Veränderung in ihrem Aussehen - scharfe Ecken und charakteristische gerade Linien erschienen im Vergleich zur "glatten" Form von Unterschallflugzeugen.

Bis heute ist die Aufgabe, ein wirklich effizientes Überschallflugzeug zu schaffen, nicht gelöst. Die Macher sind verpflichtet, einen Kompromiss zwischen der Beibehaltung normaler Start- und Landeeigenschaften und der Anforderung, die Geschwindigkeit zu erhöhen, zu finden.

Das Erreichen neuer Grenzen durch die moderne Luftfahrt in Bezug auf Höhe und Geschwindigkeit ist daher nicht nur mit der Einführung neuer Antriebssysteme und Layoutschemata verbunden, sondern auch mit Änderungen in der Fluggeometrie. Diese Änderungen sollten die Qualität des Flugzeugs beim Fliegen mit hohen Geschwindigkeiten verbessern, ohne die Leistung bei niedrigen Geschwindigkeiten zu beeinträchtigen, und umgekehrt. Die Designer haben es kürzlich aufgegeben, die Fläche der Flügel und die Dicke ihrer Profile zu reduzieren, den Schwenkwinkel zu vergrößern und zu den Flügeln mit einer großen relativen Dicke und einer geringen Krümmung zurückzukehren, wenn es ihnen gelang, die Anforderungen einer praktischen Decke zu erfüllen und Geschwindigkeit.

Es ist wichtig, dass ein Überschallflugzeug eine gute Leistung bei niedrigen Geschwindigkeiten hat und bei hohen Geschwindigkeiten widerstandsfähig gegen Luftwiderstand ist, insbesondere in Bodenhöhe.

Flugzeugklassifizierung:

EIN

B

v

g

D

UND

ZU

L

Ö

P

R

Vor genau 15 Jahren traten die letzten drei Concorde-Überschallpassagierflugzeuge von British Airways ihren Abschiedsflug an. An diesem Tag, dem 24. Oktober 2003, landeten diese Flugzeuge im Tiefflug über London in Heathrow und beendeten damit die kurze Geschichte der Überschall-Passagierfliegerei. Heute denken Flugzeugkonstrukteure auf der ganzen Welt jedoch wieder über die Möglichkeit schneller Flüge nach - von Paris nach New York in 3,5 Stunden, von Sydney nach Los Angeles - in 6 Stunden, von London nach Tokio - in 5 Stunden. Aber bevor Überschallflugzeuge auf internationale Passagierrouten zurückkehren, müssen Entwickler viele Probleme lösen, von denen eines der wichtigsten die Reduzierung des Lärms schneller Flugzeuge ist.

Eine kurze Geschichte schneller Flüge

Die Passagierluftfahrt nahm in den 1910er Jahren Gestalt an, als die ersten Flugzeuge auftauchten, die speziell für den Transport von Menschen durch die Luft entwickelt wurden. Die allererste davon war die französische Limousine Bleriot XXIV von Bleriot Aeronautique. Es wurde für Vergnügungsfahrten in der Luft verwendet. Zwei Jahre später erschien in Russland die S-21 Grand, die auf der Grundlage des schweren Bombers Russian Knight Igor Sikorsky erstellt wurde. Es wurde in den Russisch-Baltischen Wagenwerken gebaut. Dann begann sich die Luftfahrt sprunghaft zu entwickeln: Zuerst begannen Flüge zwischen Städten, dann zwischen Ländern und dann zwischen Kontinenten. Flugzeuge ermöglichten es, schneller ans Ziel zu kommen als mit Bahn oder Schiff.

In den 1950er Jahren beschleunigten sich die Fortschritte in der Entwicklung von Strahltriebwerken erheblich, und Flüge mit Überschallgeschwindigkeit wurden für Militärflugzeuge verfügbar, wenn auch nur für kurze Zeit. Als Überschallgeschwindigkeit bezeichnet man in der Regel eine bis zu fünfmal schnellere Bewegung als die Schallgeschwindigkeit, die je nach Ausbreitungsmedium und dessen Temperatur variiert. Bei normalem atmosphärischem Druck auf Meereshöhe breitet sich Schall mit einer Geschwindigkeit von 331 Metern pro Sekunde oder 1.191 Kilometern pro Stunde aus. Mit zunehmender Höhe nehmen Dichte und Temperatur der Luft ab und auch die Schallgeschwindigkeit nimmt ab. In einer Höhe von beispielsweise 20.000 Metern sind es bereits etwa 295 Meter pro Sekunde. Aber bereits in einer Höhe von etwa 25.000 Metern und bei einem Anstieg auf mehr als 50.000 Meter beginnt die Temperatur der Atmosphäre im Vergleich zu den unteren Schichten allmählich zu steigen, und damit nimmt die lokale Schallgeschwindigkeit zu.

Der Temperaturanstieg in diesen Höhen erklärt sich unter anderem durch die hohe Ozonkonzentration in der Luft, die einen Ozonschild bildet und einen Teil der Sonnenenergie absorbiert. Infolgedessen beträgt die Schallgeschwindigkeit in einer Höhe von 30.000 Metern über dem Meeresspiegel etwa 318 Meter pro Sekunde und in einer Höhe von 50.000 - fast 330 Meter pro Sekunde. In der Luftfahrt wird die Machzahl häufig zur Messung der Fluggeschwindigkeit verwendet. Vereinfacht ausgedrückt drückt er die lokale Schallgeschwindigkeit für eine bestimmte Höhe, Luftdichte und Temperatur aus. Somit beträgt eine herkömmliche Fluggeschwindigkeit von zwei Machzahlen auf Meereshöhe 2383 Kilometer pro Stunde und in einer Höhe von 10.000 Metern 2157 Kilometer pro Stunde. 1947 überwand der amerikanische Pilot Chuck Yeager erstmals die Schallmauer mit einer Geschwindigkeit von 1,04 Mach (1066 Kilometer pro Stunde) in einer Höhe von 12,2 Tausend Metern. Dies war ein wichtiger Schritt zur Entwicklung von Überschallflügen.

In den 1950er Jahren begannen Flugzeugkonstrukteure in mehreren Ländern der Welt mit der Arbeit an Entwürfen für Überschall-Passagierflugzeuge. Infolgedessen erschienen in den 1970er Jahren die französische Concorde und die sowjetische Tu-144. Dies waren die ersten und bisher einzigen Passagier-Überschallflugzeuge der Welt. Beide Flugzeugtypen verwendeten konventionelle Turbojet-Triebwerke, die für den langfristigen Überschallflug optimiert waren. Tu-144 wurden bis 1977 betrieben. Die Flugzeuge flogen mit einer Geschwindigkeit von 2,3 Tausend Kilometern pro Stunde und konnten bis zu 140 Passagiere befördern. Tickets für ihre Flüge kosten jedoch durchschnittlich 2,5-3 mal mehr als üblich. Die geringe Nachfrage nach schnellen, aber teuren Flügen sowie die allgemeinen Schwierigkeiten beim Betrieb und der Wartung der Tu-144 führten dazu, dass sie einfach aus den Passagierflügen entfernt wurden. Die Flugzeuge wurden jedoch einige Zeit bei Testflügen eingesetzt, auch im Auftrag der NASA.

Concorde diente merklich länger - bis 2003. Flüge mit französischen Linienschiffen waren ebenfalls teuer und nicht sehr beliebt, aber Frankreich und Großbritannien führten sie weiter durch. Die Kosten für ein Ticket für einen solchen Flug betrugen nach heutigen Preisen etwa 20.000 Dollar. Die französische Concorde flog mit einer Geschwindigkeit von knapp über zweitausend Stundenkilometern. Das Flugzeug könnte die Strecke von Paris nach New York in 3,5 Stunden zurücklegen. Je nach Konfiguration konnte Concorde 92 bis 120 Personen befördern.

Die Geschichte der Concorde endete unerwartet und schnell. Im Jahr 2000 ereignete sich der Flugzeugabsturz der Concorde, bei dem 113 Menschen starben. Ein Jahr später begann eine Krise im Passagierflugverkehr, verursacht durch die Terroranschläge vom 11 in Arlington County, und der vierte fiel in ein Feld in der Nähe von Shanksville, Pennsylvania). Dann lief die Garantiezeit für Concorde-Flugzeuge ab, die von Airbus abgefertigt wurden. All diese Faktoren zusammen machten den Betrieb von Überschall-Passagierflugzeugen äußerst unrentabel, und im Sommer und Herbst 2003 wechselten sich Air France und British Airways damit ab, alle Concordes außer Dienst zu stellen.

Nach dem Abschluss des Concorde-Programms im Jahr 2003 bestand noch Hoffnung auf die Wiederinbetriebnahme der Überschall-Passagierluftfahrt. Die Designer hofften auf neue treibstoffeffiziente Motoren, aerodynamische Berechnungen und computergestützte Konstruktionssysteme, die den Überschallflug wirtschaftlich erschwinglich machen könnten. Doch in den Jahren 2006 und 2008 verabschiedete die Internationale Zivilluftfahrt-Organisation neue Fluglärmnormen, die unter anderem alle Überschallflüge über besiedeltem Land in Friedenszeiten verbot. Dieses Verbot gilt nicht für Flugkorridore, die speziell der Militärluftfahrt zugewiesen wurden. Die Arbeiten an den Projekten neuer Überschallflugzeuge haben sich verlangsamt, aber heute nehmen sie wieder Fahrt auf.

Leiser Überschall

Heute entwickeln mehrere Unternehmen und Regierungsorganisationen auf der ganzen Welt Überschall-Passagierflugzeuge. Solche Projekte werden insbesondere von den russischen Unternehmen Sukhoi und Tupolev, dem nach Zhukovsky benannten Central Aerohydrodynamic Institute, dem französischen Dassault, der Japan Aerospace Research Agency, dem europäischen Konzern Airbus, dem amerikanischen Lockheed Martin und Boeing durchgeführt sowie mehrere Startups, darunter Aerion und Boom Technologies. Im Allgemeinen sind die Designer bedingt in zwei Lager gespalten. Vertreter der ersten glauben, dass es in naher Zukunft nicht möglich sein wird, ein „leises“ Überschallflugzeug zu entwickeln, das in Bezug auf den Lärm Unterschallflugzeugen entspricht, was bedeutet, dass ein schnelles Passagierflugzeug gebaut werden muss, auf das umgestellt werden kann Überschall, wo es erlaubt ist. Ein solcher Ansatz, glauben die Designer des ersten Lagers, wird die Flugzeit von einem Punkt zum anderen noch verkürzen.

Die Designer aus dem zweiten Lager konzentrierten sich hauptsächlich auf den Kampf gegen Stoßwellen. Beim Flug mit Überschallgeschwindigkeit erzeugt die Flugzeugzelle eines Flugzeugs viele Stoßwellen, von denen die bedeutendsten im Bug- und im Heckbereich auftreten. Darüber hinaus treten Stoßwellen normalerweise an der Vorder- und Hinterkante des Flügels, an den Vorderkanten des Leitwerks, in den Bereichen von Verwirbelern der Strömung und an den Rändern der Lufteinlässe auf. Eine Stoßwelle ist ein Bereich, in dem Druck, Dichte und Temperatur des Mediums einen scharfen und starken Sprung erfahren. Beobachter am Boden nehmen solche Wellen als lauten Knall oder sogar als Explosion wahr – deshalb sind Überschallflüge über dem besiedelten Teil des Landes verboten.

Die Wirkung einer Explosion oder eines sehr lauten Knalls wird durch die Schockwellen des sogenannten N-Typs erzeugt, die bei der Explosion einer Bombe oder an der Flugzeugzelle eines Überschalljägers entstehen. In der Grafik des Druck- und Dichtewachstums ähneln solche Wellen dem Buchstaben N des lateinischen Alphabets aufgrund eines starken Druckanstiegs an der Wellenfront mit einem starken Druckabfall danach und anschließender Normalisierung. In Laborexperimenten fanden Forscher der Japan Aerospace Exploration Agency heraus, dass die Änderung der Form eines Segelflugzeugs Spitzen in einem Stoßwellendiagramm glätten und es in eine S-Typ-Welle verwandeln kann. Eine solche Welle hat einen gleichmäßigen Druckabfall, der nicht so signifikant ist wie der der N-Welle. NASA-Experten glauben, dass S-Wellen von Beobachtern als entferntes Zuschlagen einer Autotür wahrgenommen werden.

N-Welle (rot) vor der aerodynamischen Optimierung einer Überschall-Flugzeugzelle und Ähnlichkeit der S-Welle nach der Optimierung

Im Jahr 2015 bauten japanische Designer das unbemannte Segelflugzeug D-SEND 2 zusammen, dessen aerodynamische Form darauf ausgelegt war, die Anzahl und Intensität der darauf erzeugten Stoßwellen zu reduzieren. Im Juli 2015 testeten die Entwickler die Flugzeugzelle auf der Esrange-Raketenreichweite in Schweden und stellten eine deutliche Verringerung der Anzahl der auf der Oberfläche der neuen Flugzeugzelle erzeugten Stoßwellen fest. Während des Tests wurde D-SEND 2, das nicht mit Motoren ausgestattet war, aus einer Höhe von 30,5 Tausend Metern aus einem Ballon fallen gelassen. Während des Sturzes erreichte das 7,9 Meter lange Segelflugzeug eine Geschwindigkeit von Mach 1,39 und flog an Fesselballons vorbei, die mit Mikrofonen in verschiedenen Höhen ausgestattet waren. Gleichzeitig maßen die Forscher nicht nur die Intensität und Anzahl der Stoßwellen, sondern analysierten auch den Einfluss des Zustands der Atmosphäre auf ihr frühes Auftreten.

Nach Angaben der japanischen Agentur wird der Überschallknall von Flugzeugen, die in ihrer Größe mit dem Überschall-Passagierflugzeug Concorde vergleichbar sind und nach dem D-SEND-2-Schema gebaut wurden, beim Fliegen mit Überschallgeschwindigkeit nur halb so stark sein wie zuvor. Die japanische D-SEND 2 unterscheidet sich von den Segelflugzeugen herkömmlicher moderner Flugzeuge durch die nicht rotationssymmetrische Anordnung des Bugs. Der Kiel der Vorrichtung ist zum Bug verlagert, und das Höhenleitwerk ist allbeweglich ausgeführt und hat einen negativen Einbauwinkel in Bezug auf die Längsachse der Flugzeugzelle, dh die Leitwerksspitzen befinden sich unterhalb des Befestigungspunkts, und nicht oben, wie üblich. Der Flugzeugzellenflügel hat eine normale Pfeilung, ist jedoch abgestuft: Er passt reibungslos zum Rumpf, und ein Teil seiner Vorderkante befindet sich in einem spitzen Winkel zum Rumpf, aber näher an der Hinterkante nimmt dieser Winkel stark zu.

Nach einem ähnlichen Schema entsteht derzeit das amerikanische Überschall-Startup Aerion, das von Lockheed Martin im Auftrag der NASA entwickelt wird. Mit Schwerpunkt auf der Reduzierung der Anzahl und Intensität von Stoßwellen wird auch das russische (Supersonic Business Aircraft / Supersonic Passenger Aircraft) entwickelt. Einige der Projekte für schnelle Passagierflugzeuge sollen in der ersten Hälfte der 2020er Jahre abgeschlossen werden, aber die Luftverkehrsvorschriften werden bis dahin noch nicht überarbeitet. Das bedeutet, dass das neue Flugzeug zunächst nur Überschallflüge über Wasser durchführen wird. Tatsache ist, dass Entwickler viele Tests durchführen und ihre Ergebnisse den Luftfahrtbehörden, einschließlich der US-Luftfahrtbehörde und der Europäischen Agentur für Flugsicherheit, vorlegen müssen, um die Beschränkung für Überschallflüge über dem besiedelten Teil des Landes aufzuheben.

S-512/Spike Luft- und Raumfahrt

Neue Motoren

Ein weiteres ernsthaftes Hindernis für die Schaffung eines massenproduzierten Überschall-Passagierflugzeugs sind die Triebwerke. Konstrukteure haben heute viele Möglichkeiten gefunden, Turbostrahltriebwerke sparsamer zu machen als vor zehn oder zwanzig Jahren. Dazu gehören der Einsatz von Getrieben, die die starre Kopplung von Fan und Turbine im Triebwerk aufheben, der Einsatz von keramischen Verbundwerkstoffen zur Optimierung des Temperaturhaushalts in der heißen Zone des Kraftwerks bis hin zur Einführung eines zusätzlichen – Drittels - Luftkreislauf zusätzlich zu den bereits vorhandenen zwei, intern und extern. Auf dem Gebiet der sparsamen Unterschallmotoren haben Konstrukteure bereits erstaunliche Ergebnisse erzielt, und laufende Neuentwicklungen versprechen erhebliche Einsparungen. Sie können mehr über fortgeschrittene Forschung in unserem Material lesen.

Aber trotz all dieser Entwicklungen ist es immer noch schwierig, Überschallflug wirtschaftlich zu nennen. So erhält das vielversprechende Überschall-Passagierflugzeug des Startups Boom Technologies drei Turbofan-Triebwerke der JT8D-Familie von Pratt & Whitney oder J79 von GE Aviation. Im Reiseflug liegt der spezifische Treibstoffverbrauch dieser Triebwerke bei etwa 740 Gramm pro Kilogram-force pro Stunde. Gleichzeitig kann der J79-Motor mit einem Nachbrenner ausgestattet werden, der den Kraftstoffverbrauch um bis zu zwei Kilogramm pro Kilokraft pro Stunde erhöht. Ein solcher Aufwand ist vergleichbar mit dem Kraftstoffverbrauch von Triebwerken beispielsweise des Su-27-Jägers, dessen Aufgaben sich erheblich von der Beförderung von Passagieren unterscheiden.

Zum Vergleich: Der spezifische Kraftstoffverbrauch der weltweit einzigen serienmäßigen D-27-Turbopropfan-Triebwerke des ukrainischen An-70-Transporters beträgt nur 140 Gramm pro Kilokraft pro Stunde. Das amerikanische CFM56-Triebwerk, der „Klassiker“ der Boeing- und Airbus-Liner, hat einen spezifischen Kraftstoffverbrauch von 545 Gramm pro Kilogramm Kraft pro Stunde. Dies bedeutet, dass Überschallflüge ohne eine umfassende Neukonstruktion von Triebwerken für Düsenflugzeuge nicht billig genug werden, um weit verbreitet zu werden, und nur in der Geschäftsluftfahrt nachgefragt werden - ein hoher Treibstoffverbrauch führt zu höheren Ticketpreisen. Es wird auch nicht möglich sein, die hohen Kosten des Überschalllufttransports durch Volumen zu reduzieren - die Flugzeuge, die heute konstruiert werden, sind für die Beförderung von 8 bis 45 Passagieren ausgelegt. Gewöhnliche Flugzeuge bieten Platz für mehr als hundert Personen.

Anfang Oktober dieses Jahres projizierte GE Aviation jedoch ein neues Affinity-Turbofan-Jet-Triebwerk. Diese Kraftwerke sollen in ein vielversprechendes Überschall-Passagierflugzeug AS2 von Aerion eingebaut werden. Das neue Kraftwerk kombiniert strukturell die Eigenschaften von Strahltriebwerken mit niedrigem Nebenstromverhältnis für Kampfflugzeuge und Triebwerken mit hohem Nebenstromverhältnis für Passagierflugzeuge. Gleichzeitig gibt es in Affinity keine neuen und bahnbrechenden Technologien. Das neue Triebwerk von GE Aviation ist als Medium-Bypass-Triebwerk klassifiziert.

Basis des Triebwerks ist ein modifizierter CFM56-Turbofan-Gasgenerator, der wiederum strukturell auf dem Gasgenerator des F101, dem Triebwerk für die Überschallbomber B-1B Lancer, basiert. Das Kraftwerk erhält ein modernisiertes elektronisch-digitales Motormanagementsystem mit voller Verantwortung. Details zum Design des vielversprechenden Motors gaben die Entwickler nicht preis. GE Aviation erwartet jedoch, dass der spezifische Treibstoffverbrauch der Affinity-Triebwerke nicht viel höher oder sogar vergleichbar mit dem Treibstoffverbrauch moderner Turbofan-Triebwerke in herkömmlichen Unterschall-Passagierflugzeugen sein wird. Wie dies für den Überschallflug erreicht werden kann, ist nicht klar.

Boom / Boom-Technologien

Projekte

Trotz der vielen Projekte von Überschall-Passagierflugzeugen auf der Welt (einschließlich des unrealistischen Projekts, den strategischen Bomber Tu-160 in einen Passagier-Überschallliner umzuwandeln, der vom russischen Präsidenten Wladimir Putin vorgeschlagen wurde), ist der AS2 des amerikanischen Startups Aerion, S-512 , kann als am nächsten an Flugtests und Kleinserienproduktion angesehen werden, der spanische Spike Aerospace und der amerikanische Boom Technologies Boom. Der erste soll mit Mach 1,5, der zweite mit Mach 1,6 und der dritte mit Mach 2,2 fliegen. Das von Lockheed Martin im Auftrag der NASA geschaffene Flugzeug X-59 wird ein Technologiedemonstrator und ein fliegendes Labor sein, eine Serieneinführung ist nicht geplant.

Boom Technologies hat bereits angekündigt, dass es versuchen wird, Überschallflüge sehr billig zu machen. Beispielsweise wurden die Kosten für einen Flug von New York nach London bei Boom Technologies auf fünftausend Dollar geschätzt. So viel kostet heute ein Flug auf dieser Strecke in der Business Class eines gewöhnlichen Unterschallflugzeugs. Der Boom-Liner wird mit Unterschallgeschwindigkeit über besiedeltes Land fliegen und über dem Ozean Überschallgeschwindigkeit erreichen. Das Flugzeug mit einer Länge von 52 Metern und einer Spannweite von 18 Metern kann bis zu 45 Passagiere befördern. Bis Ende 2018 plant Boom Technologies, eines von mehreren neuen Flugzeugprojekten zur Umsetzung in Metall auszuwählen. Der Erstflug des Flugzeugs ist für 2025 geplant. Das Unternehmen hat diese Termine verschoben; Boom sollte ursprünglich 2023 in die Luft gehen.

Nach vorläufigen Berechnungen beträgt die Länge des für 8-12 Passagiere ausgelegten Flugzeugs AS2 51,8 Meter und die Flügelspannweite 18,6 Meter. Das maximale Startgewicht des Überschallflugzeugs beträgt 54,8 Tonnen. Der AS2 fliegt mit einer Reisegeschwindigkeit von Mach 1,4-1,6 über Wasser und verzögert über Land auf Mach 1,2. Eine etwas geringere Fluggeschwindigkeit über Land, gepaart mit einer speziellen aerodynamischen Form der Flugzeugzelle, wird, wie von den Entwicklern erwartet, die Entstehung von Stoßwellen nahezu vollständig vermeiden. Die Flugreichweite des Flugzeugs bei einer Geschwindigkeit von Mach 1,4 beträgt 7,8 Tausend Kilometer und 10 Tausend Kilometer bei einer Geschwindigkeit von Mach 0,95. Der Erstflug des Flugzeugs ist für den Sommer 2023 und für Oktober desselben Jahres geplant - der erste Transatlantikflug. Seine Entwickler werden mit dem 20. Jahrestag des letzten Fluges der Concorde zusammenfallen.

Schließlich plant Spike Aerospace, spätestens 2021 mit den Flugtests des vollständigen S-512-Prototyps zu beginnen. Die Auslieferung der ersten Serienflugzeuge an Kunden ist für 2023 geplant. Dem Projekt zufolge kann die S-512 bis zu 22 Passagiere bei Geschwindigkeiten von bis zu Mach 1,6 befördern. Die Flugreichweite dieses Flugzeugs beträgt 11,5 Tausend Kilometer. Seit letztem Oktober verfügt Spike Aerospace über mehrere kleinere Modelle von Überschallflugzeugen. Ihr Zweck ist es, Designlösungen und die Wirksamkeit von Flugsteuerungen zu testen. Alle drei vielversprechenden Passagierflugzeuge werden mit Schwerpunkt auf einer speziellen aerodynamischen Form entwickelt, die die Intensität der beim Überschallflug erzeugten Stoßwellen reduziert.

Im Jahr 2017 belief sich das weltweite Fluggastaufkommen auf vier Milliarden Menschen, von denen 650 Millionen Langstreckenflüge zwischen 3,7 und 13.000 Kilometern unternahmen. 72 Millionen „Langstrecken“-Passagiere flogen in der First und Business Class. Auf diese 72 Millionen Menschen zielen die Entwickler von Überschall-Passagierflugzeugen zuerst ab, weil sie glauben, für die Möglichkeit, etwa die Hälfte der Zeit in der Luft zu verbringen, gerne etwas mehr Geld zahlen als sonst. Die Überschall-Passagierluftfahrt dürfte sich jedoch nach 2025 rasant entwickeln. Tatsache ist, dass die Forschungsflüge des X-59-Labors erst 2021 beginnen und mehrere Jahre dauern werden.

Die Forschungsergebnisse, die während der X-59-Flüge erzielt wurden, einschließlich derer über Freiwilligensiedlungen (deren Bewohner stimmten zu, dass sie an Wochentagen von Überschallflugzeugen überflogen werden; nach den Flügen werden Beobachter den Forschern ihre Wahrnehmung von Lärm mitteilen). geplant, an die US Federal Aviation Administration Überprüfung zu übertragen. Auf ihrer Grundlage kann es erwartungsgemäß das Verbot von Überschallflügen über dem besiedelten Teil des Landes revidieren, dies wird jedoch nicht vor 2025 geschehen.

Wassili Sytschew

Am 6. Februar 1950 überschritt der sowjetische Düsenjäger MiG-17 beim nächsten Test im Horizontalflug die Schallgeschwindigkeit und beschleunigte auf fast 1070 km / h. Damit war es das erste in Serie produzierte Überschallflugzeug. Die Entwickler Mikoyan und Gurevich waren sichtlich stolz auf ihre Idee.

Für Kampfflüge galt die MiG-17 als nahezu schallend, da ihre Reisegeschwindigkeit 861 km / h nicht überschritt. Dies hinderte den Kämpfer jedoch nicht daran, einer der häufigsten der Welt zu werden. Zu verschiedenen Zeiten war er in Diensten für Deutschland, China, Korea, Polen, Pakistan und Dutzende anderer Länder. Dieses Monster nahm sogar an den Kämpfen im Vietnamkrieg teil.

Die MiG-17 ist bei weitem nicht der einzige Vertreter des Genres der Überschallflugzeuge. Wir werden über ein Dutzend weitere Flugzeuge sprechen, die ebenfalls der Schallwelle voraus waren und auf der ganzen Welt berühmt wurden.

Glocke X-1

Die US Air Force stattete die Bell X-1 eigens mit einem Raketentriebwerk aus, da sie damit die Probleme des Überschallflugs untersuchen wollte. Am 14. Oktober 1947 beschleunigte das Gerät auf 1541 km/h (Machzahl 1,26), überwand eine vorgegebene Barriere und verwandelte sich in einen Stern am Himmel. Heute ruht das Rekordmodell im Smithsonian Museum in den USA.

Quelle: NASA

Nordamerikanische X-15

Auch die North American X-15 ist mit Raketentriebwerken ausgestattet. Aber im Gegensatz zu seinem amerikanischen Gegenstück Bell X-1 erreichte dieses Flugzeug eine Geschwindigkeit von 6167 km / h (Machzahl 5,58) und wurde damit zum ersten und seit 40 Jahren einzigen bemannten Hyperschallflugzeug in der Geschichte der Menschheit (seit 1959). die suborbitale bemannte Raumflüge durchführten. Mit seiner Hilfe wurde sogar die Reaktion der Atmosphäre auf das Eindringen geflügelter Körper untersucht. Insgesamt wurden drei Einheiten von Raketenflugzeugen vom Typ X-15 hergestellt.

Quelle: NASA

Lockheed SR-71 Amsel

Es ist eine Sünde, Überschallflugzeuge nicht für militärische Zwecke einzusetzen. Daher konstruierte die US Air Force die Lockheed SR-71 Blackbird, ein strategisches Aufklärungsflugzeug mit einer Höchstgeschwindigkeit von 3.700 km/h (Mach 3,5). Die Hauptvorteile sind eine schnelle Beschleunigung und eine hohe Manövrierfähigkeit, die es ihm ermöglichten, Raketen auszuweichen. Außerdem war die SR-71 das erste Flugzeug, das mit Technologien zur Verringerung der Radarsichtbarkeit ausgestattet war.

Nur 32 Einheiten gebaut, von denen 12 abgestürzt sind. 1998 außer Dienst gestellt.

Quelle: af.mil

MiG-25

Wir können uns nur an die inländische MiG-25 erinnern - einen Überschall-Höhenjäger der 3. Generation mit einer Höchstgeschwindigkeit von 3000 km / h (Mach-Nummer 2,83). Das Flugzeug war so cool, dass sogar die Japaner es begehrten. Daher musste der sowjetische Pilot Viktor Belenko am 6. September 1976 eine MiG-25 entführen. Danach begannen sich die Flugzeuge in vielen Teilen der Union viele Jahre lang nicht bis zum Ende zu füllen. Ziel ist es, sie daran zu hindern, den nächstgelegenen ausländischen Flughafen anzufliegen.

Quelle: Alexey Beltyukov

MiG-31

Sowjetische Wissenschaftler hörten nicht auf, für das Luftgut des Vaterlandes zu arbeiten. Daher begann 1968 das Design der MiG-31. Und am 16. September 1975 flog er zum ersten Mal in den Himmel. Dieser zweisitzige Langstrecken-Überschall-Allwetter-Abfangjäger beschleunigte auf eine Geschwindigkeit von 2500 km / h (Mach-Nummer 2,35) und wurde das erste sowjetische Kampfflugzeug der vierten Generation.

Die MiG-31 wurde entwickelt, um Luftziele in extrem niedrigen, niedrigen, mittleren und großen Höhen Tag und Nacht bei einfachen und schwierigen Wetterbedingungen mit aktiver und passiver Radarinterferenz sowie falschen thermischen Zielen abzufangen und zu zerstören. Vier MiG-31 können einen bis zu 900 Kilometer langen Luftraum kontrollieren. Dies ist kein Flugzeug, sondern der Stolz der Union, die immer noch bei Russland und Kasachstan im Einsatz ist.

Quelle: Witali Kuzmin

Lockheed/Boeing F-22 Raptor

Das teuerste Überschallflugzeug wurde von den Amerikanern gebaut. Sie modellierten einen Mehrzweckjäger der fünften Generation, der zum teuersten unter seinen Kollegen wurde. Die Lockheed/Boeing F-22 Raptor ist das einzige heute im Einsatz befindliche Jagdflugzeug der fünften Generation und das erste Serienjagdflugzeug mit einer Überschallgeschwindigkeit von 1.890 km/h (Mach 1,78). Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 2570 km/h (Mach 2,42). Bis jetzt hat ihn niemand in der Luft übertroffen.

Quelle: af.mil

Su-100/T-4

Die Su-100/T-4 ("weave") wurde als Flugzeugträgerjäger entwickelt. Aber den Ingenieuren des Sukhoi Design Bureau gelang es nicht nur, ihr Ziel zu erreichen, sondern auch einen coolen Angriffs- und Aufklärungsbomber-Raketenträger zu modellieren, den sie später sogar als Passagierflugzeug und Booster für das Luft- und Raumfahrtsystem Spiral einsetzen wollten. Die Höchstgeschwindigkeit des T-4 beträgt 3200 km/h (Mach 3).

Überschallgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich ein Objekt schneller bewegt als der Schall. Die Geschwindigkeit während des Fluges eines Überschallflugzeugs wird in Mach gemessen - die Geschwindigkeit des Flugzeugs an einem bestimmten Punkt im Raum im Verhältnis zur Schallgeschwindigkeit am selben Punkt. Jetzt ist es ziemlich schwierig, mit solchen Bewegungsgeschwindigkeiten zu überraschen, und selbst vor etwa 80 Jahren träumten sie nur davon.

Wie alles begann

In den vierziger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts, während des Zweiten Weltkriegs, arbeiteten deutsche Designer aktiv an der Lösung dieses Problems, in der Hoffnung, mit Hilfe solcher Flugzeuge das Blatt des Krieges zu wenden. Wie wir wissen, gelang es ihnen nicht, der Krieg endete. 1945, kurz vor seiner Fertigstellung, konnte der deutsche Pilot L. Hoffmann, der den weltweit ersten Düsenjäger Me-262 testete, in einer Höhe von 7200 m eine Geschwindigkeit von etwa 980 km / h erreichen.

Als Erster verwirklichte der amerikanische Testpilot Chuck Yeager den Traum aller Piloten, die Überschallbarriere zu überwinden. 1947 überwand dieser Pilot als erster in der Geschichte die Schallgeschwindigkeit in einem bemannten Fahrzeug. Er flog den Prototyp des raketengetriebenen Flugzeugs Bell X-1. Übrigens haben die während des Krieges gefangenen deutschen Wissenschaftler und ihre Entwicklungen viel zum Erscheinen dieses Geräts sowie zur gesamten Weiterentwicklung der Flugtechnologien beigetragen.

Die Schallgeschwindigkeit wurde in der Sowjetunion am 26. Dezember 1948 erreicht. Es war ein Versuchsflugzeug LA-176 in einer Höhe von 9060 m, gesteuert von I.E. Fedorov und O. V. Sokolowski. Ungefähr einen Monat später wurde mit diesem Flugzeug, aber mit einem fortschrittlicheren Triebwerk, die Schallgeschwindigkeit nicht nur erreicht, sondern auch um 7000 m überschritten. Das LA-176-Projekt war sehr vielversprechend, aber aufgrund des tragischen Todes von O.V. Sokolovsky, der diesen Apparat kontrollierte, wurden die Entwicklungen geschlossen.

In der Zukunft verlangsamte sich die Entwicklung dieser Branche etwas, da eine erhebliche Anzahl physikalischer Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Steuerung eines Flugzeugs mit Überschallgeschwindigkeit auftrat. Bei hohen Geschwindigkeiten beginnt eine solche Eigenschaft der Luft wie Kompressibilität zu erscheinen, die aerodynamische Stromlinienform wird völlig anders. Wellenwiderstand tritt auf und für jeden Piloten ein so unangenehmes Phänomen wie Flattern - das Flugzeug beginnt sich sehr zu erwärmen.

Angesichts dieser Probleme begannen die Designer, nach einer radikalen Lösung zu suchen, die die Schwierigkeiten überwinden könnte. Eine solche Entscheidung stellte sich als vollständige Überarbeitung des Designs von Flugzeugen heraus, die für Überschallflüge ausgelegt waren. Diese stromlinienförmigen Linienflugzeuge, die wir jetzt sehen, sind das Ergebnis langjähriger wissenschaftlicher Forschung.

Weitere Entwicklung

Zu diesem Zeitpunkt, als der Zweite Weltkrieg gerade zu Ende war und der Korea- und der Vietnamkrieg begonnen hatten, konnte die Entwicklung der Industrie nur durch Militärtechnologie erfolgen. Aus diesem Grund waren die ersten Serienflugzeuge, die schneller als die Schallgeschwindigkeit fliegen konnten, die sowjetische MiG-19 (NATO Farmer) und die amerikanische F-100 Super Sabre. Der Geschwindigkeitsrekord wurde von einem amerikanischen Flugzeug gehalten - 1215 km / h (aufgestellt am 29. Oktober 1953), aber bereits Ende 1954 konnte die MiG-19 auf 1450 km / h beschleunigen.

Interessante Tatsache. Obwohl die UdSSR und die Vereinigten Staaten von Amerika keine offiziellen Feindseligkeiten führten, zeigten die realen mehrfachen Zusammenstöße während des Korea- und Vietnamkriegs den unbestreitbaren Vorteil der sowjetischen Technologie. Zum Beispiel waren unsere MiG-19 viel leichter, hatten Motoren mit besseren dynamischen Eigenschaften und infolgedessen eine schnellere Steiggeschwindigkeit. Der Radius des möglichen Kampfeinsatzes des Flugzeugs betrug für die MiG-19 200 km mehr. Deshalb wollten die Amerikaner unbedingt eine unbeschädigte Probe haben und kündigten sogar eine Belohnung für die Erfüllung einer solchen Aufgabe an. Und es wurde umgesetzt.

Bereits nach dem Ende des Koreakrieges wurde 1 MiG-19-Flugzeug vom Luftwaffenstützpunkt durch den koreanischen Luftwaffenoffizier No Geum Sok entführt. Dafür zahlten ihm die Amerikaner die fälligen 100.000 Dollar als Belohnung für die Lieferung eines unbeschädigten Flugzeugs.

Interessante Tatsache. Die erste Pilotin, die Schallgeschwindigkeit erreichte, ist die Amerikanerin Jacqueline Cochran. Sie erreichte eine Geschwindigkeit von 1270 km / h und steuerte die F-86 Sabre.

Entwicklung der Zivilluftfahrt

In den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts begann sich die Luftfahrt nach dem Erscheinen technischer Entwicklungen, die während der Kriege getestet wurden, rasant zu entwickeln. Für die bestehenden Probleme der Überschallgeschwindigkeit wurden Lösungen gefunden, und dann begann die Entwicklung des ersten Überschall-Passagierflugzeugs.

Der allererste Flug eines zivilen Verkehrsflugzeugs mit einer Geschwindigkeit, die die Schallgeschwindigkeit überstieg, fand am 21. August 1961 mit einem Douglas DC-8-Flugzeug statt. Zum Zeitpunkt des Fluges befanden sich außer den Piloten keine Passagiere im Flugzeug, und es wurde Ballast platziert, um der vollen Beladung des Liners unter diesen experimentellen Bedingungen zu entsprechen. Beim Abstieg von einer Höhe von 15877 m auf 12300 m wurde eine Geschwindigkeit von 1262 km/h erreicht.

Interessante Tatsache. Boeing 747 SP-09 von China Airlines (China Airlines) trat am 19. Februar 1985 auf einem Flug vom taiwanesischen Taipei nach Los Angeles in einen unkontrollierbaren Sturzflug ein. Grund dafür war eine Fehlfunktion des Motors und die daraus resultierenden unsachgemäßen Handlungen des Personals. Bei einem Tauchgang aus einer Höhe von 12500 m auf 2900 m, bei dem die Besatzung das Flugzeug stabilisieren konnte, wurde die Schallgeschwindigkeit überschritten. Gleichzeitig wurde der für solche Überlastungen nicht ausgelegte Liner am Heckteil schwer beschädigt. Bei alledem wurden jedoch nur 2 Personen an Bord schwer verletzt. Das Flugzeug landete in San Francisco, wurde repariert und führte anschließend wieder Passagierflüge durch.

Alle beiden Typen wurden jedoch als wirklich echte Überschallpassagierflugzeuge (SPS) entwickelt und gebaut, die zu regelmäßigen Flügen mit Geschwindigkeiten über der Schallgeschwindigkeit fähig sind:

• Sowjetisches Verkehrsflugzeug Tu-144;
• Anglo-französisches Flugzeug Aérospatiale-BAC Concorde.

Nur diese beiden Flugzeuge konnten die Überschallgeschwindigkeit im Reiseflug (engl. supercruise) beibehalten. Zu dieser Zeit übertrafen sie sogar die meisten Kampfflugzeuge, das Design dieser Liner war für ihre Zeit einzigartig. Es gab nur wenige Flugzeugtypen, die im Supercruise-Modus fliegen konnten, heute sind die meisten modernen Militärfahrzeuge mit solchen Fähigkeiten ausgestattet.

Luftfahrt der UdSSR

Die sowjetische Tu-144 wurde etwas früher als ihr europäisches Gegenstück gebaut und kann daher als das erste Überschall-Passagierschiff der Welt angesehen werden. Das Erscheinen dieser Flugzeuge, sowohl der Tu-144 als auch der Concorde, wird auch jetzt niemanden gleichgültig lassen. Es ist unwahrscheinlich, dass es in der Geschichte der Flugzeugindustrie schönere Autos gegeben hat.

Die Tu-144 hat attraktive Eigenschaften, abgesehen vom praktischen Einsatzbereich: höhere Reise- und niedrigere Landegeschwindigkeiten, eine höhere Flugobergrenze, aber die Geschichte unseres Liners ist viel tragischer.

Wichtig! Tu-144 ist nicht nur das erste fliegende, sondern auch das erste abgestürzte Passagier-Überschallschiff. Der Unfall auf der Flugschau in Le Bourget am 3. Juni 1973, bei dem 14 Menschen ums Leben kamen, war der erste Schritt zur Durchführung von Tu-144-Flügen. Die eindeutigen Gründe wurden nicht ermittelt, und die endgültige Version der Katastrophe wirft viele Fragen auf.

Der zweite Absturz in der Nähe von Yegorievsk in der Region Moskau am 23. Mai 1978, bei dem während des Fluges ein Feuer ausbrach und 2 Besatzungsmitglieder bei der Landung starben, wurde zum letzten Punkt bei der Entscheidung, den Betrieb dieser Flugzeuge einzustellen. Trotz der Tatsache, dass nach der Analyse festgestellt wurde, dass das Feuer auf einen Fehler im Kraftstoffsystem des neuen, getesteten Triebwerks zurückzuführen war und das Flugzeug selbst eine hervorragende Steuerbarkeit und strukturelle Zuverlässigkeit zeigte, wenn das brennende Triebwerk dazu in der Lage war Land wurden die Flugzeuge von Flügen entfernt und aus dem kommerziellen Betrieb genommen.

Wie es im Ausland passiert ist

Die European Concorde wiederum flog von 1976 bis 2003 viel länger. Aufgrund von Unrentabilität (das Flugzeug konnte nicht auf eine minimale Amortisation gebracht werden) wurde der Betrieb jedoch schließlich auch eingestellt. Dies war hauptsächlich auf den Flugzeugabsturz in Paris am 25. Juli 2000 zurückzuführen: Beim Start vom Flughafen Charles de Gaulle fing das Triebwerk Feuer und das Flugzeug stürzte zu Boden (113 Menschen starben, davon 4 am Boden) sowie die Terroranschläge vom 11. September 2001 Trotz der Tatsache, dass dies der einzige Flugzeugabsturz in 37 Betriebsjahren war und die Anschläge nicht direkt mit der Concorde in Verbindung standen, reduzierte der allgemeine Rückgang des Passagierflusses die bereits fehlende Rentabilität der Flüge und führte zu der Tatsache dass der letzte Flug dieses Flugzeugs am 26. November 2003 von Heathrow nach Filton durchgeführt wurde

Interessante Tatsache. Ein Ticket für einen Concorde-Flug kostete in den 70er Jahren mindestens 1.500 Dollar pro Strecke, gegen Ende der Neunziger stieg der Preis auf 4.000 Dollar. Ein Ticket für einen Sitzplatz auf dem letzten Flug dieses Liners kostete bereits 10.000 US-Dollar.

Überschallfliegerei im Moment

Lösungen wie Tu-144 und Concorde sind bisher nicht zu erwarten. Wenn Sie jedoch zu den Personen gehören, denen die Ticketkosten egal sind, gibt es eine Reihe von Entwicklungen im Bereich der Geschäftsflüge und Kleinflugzeuge.

Die vielversprechendste Entwicklung ist das Flugzeug XB-1 Baby Boom der amerikanischen Firma Boom Technology aus Colorado. Dies ist ein kleines Flugzeug, etwa 20 m lang und mit einer Spannweite von 5,2 m. Es ist mit 3 Triebwerken ausgestattet, die in den fünfziger Jahren für Marschflugkörper entwickelt wurden.

Die Kapazität soll etwa 45 Personen betragen, bei einer Flugreichweite von 1800 km bei einer Geschwindigkeit von bis zu Mach 2. Momentan ist das noch Entwicklung, aber der Erstflug des Prototyps ist für 2018 geplant, das Flugzeug selbst soll bis 2023 zertifiziert sein. Die Macher planen, die Entwicklung sowohl als Geschäftsflugzeug für den privaten Transport als auch für regelmäßige Flüge mit geringer Kapazität einzusetzen. Die geplanten Kosten für einen Flug mit dieser Maschine werden etwa 5.000 US-Dollar betragen, was ziemlich viel ist, aber gleichzeitig mit den Kosten eines Fluges in der Business Class vergleichbar ist.

Betrachtet man jedoch die gesamte zivile Luftfahrtbranche insgesamt, dann sieht beim derzeitigen Stand der Technologieentwicklung nicht alles sehr vielversprechend aus. Große Unternehmen beschäftigen sich mehr mit der Wertschöpfung und Rentabilität von Projekten als mit Neuentwicklungen im Bereich des Überschallflugs. Der Grund dafür ist, dass es in der gesamten Geschichte der Luftfahrt keine ausreichend erfolgreiche Umsetzung von Aufgaben dieser Art gegeben hat, egal wie sie versucht haben, die Ziele zu erreichen, sie alle sind auf die eine oder andere Weise gescheitert.

Im Allgemeinen sind die Designer, die sich mit aktuellen Projekten beschäftigen, eher Enthusiasten, die optimistisch in die Zukunft blicken, die natürlich Gewinne erwarten, aber die Ergebnisse ziemlich realistisch sehen, und die meisten Projekte existieren immer noch nur auf dem Papier. und es gibt genügend Analytiker, die der Möglichkeit ihrer Umsetzung skeptisch gegenüberstehen.

Eines der wenigen wirklich großen Projekte ist das im vergangenen Jahr von Airbus patentierte Überschallflugzeug Concorde-2. Strukturell wird es ein Flugzeug mit drei Triebwerkstypen sein:

• Turbofan-Strahltriebwerke. Wird vor dem Flugzeug installiert;
• Hyperschall-Luftstrahltriebwerke. Wird unter den Flügeln des Liners montiert;
• Raketentriebwerke. Im Rumpfheck eingebaut.

Dieses Konstruktionsmerkmal beinhaltet den Betrieb verschiedener Triebwerke in bestimmten Flugphasen (Start, Landung, Bewegung mit Reisegeschwindigkeit).

Unter Berücksichtigung eines der Hauptprobleme des zivilen Luftverkehrs - Lärm (Flugverkehrsmanagementnormen in den meisten Ländern legen eine Grenze für den Lärmpegel fest, wenn sich der Flughafen in der Nähe von Wohngebieten befindet, bedeutet dies Einschränkungen für die Möglichkeit von Nachtflügen) hat Airbus für das Concorde-2-Projekt eine spezielle Technologie entwickelt, die einen vertikalen Start ermöglicht. Auf diese Weise kann praktisch vermieden werden, dass Druckwellen auf die Bodenoberfläche treffen, was wiederum dafür sorgt, dass die darunter liegenden Personen nicht beeinträchtigt werden. Dank eines ähnlichen Designs und einer ähnlichen Technologie wird der Flug eines Verkehrsflugzeugs in einer Höhe von etwa 30 bis 35.000 m stattfinden (derzeit fliegt die Zivilluftfahrt auf maximal 12.000 m), was nicht nur zur Lärmreduzierung beiträgt während des Starts, sondern während des gesamten Fluges, da diese Stoßschallwellen die Oberfläche nicht erreichen können.

Die Zukunft des Überschallflugs

Nicht alles ist so traurig, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Neben der zivilen Luftfahrt gibt und wird es immer eine Militärindustrie geben. Die Kampfbedürfnisse des Staates haben nach wie vor die Entwicklung der Luftfahrt vorangetrieben und werden dies auch weiterhin tun. Die Armeen aller Staaten brauchen immer fortschrittlichere Flugzeuge. Von Jahr zu Jahr wächst dieser Bedarf nur, was die Schaffung neuer Design- und Technologielösungen nach sich zieht.

Früher oder später wird die Entwicklung ein Niveau erreichen, wo der Einsatz von Militärtechnologie auch für friedliche Zwecke rentabel werden kann.

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"Überschall einschalten!"

Überschall-Passagierflugzeuge – was wissen wir über sie? Zumindest die Tatsache, dass sie vor relativ langer Zeit entstanden sind. Aber aus verschiedenen Gründen wurden sie nicht so lange und nicht so oft wie möglich verwendet. Auch heute noch existieren sie nur als Designmodelle.

Warum so? Was ist die Besonderheit und das „Geheimnis“ von Überschall? Wer hat diese Technologie entwickelt? Und auch - wie wird die Zukunft von Überschallflugzeugen in der Welt und natürlich in Russland aussehen? Wir werden versuchen, all diese Fragen zu beantworten.

"Abschiedsflug"

Seit die letzten drei funktionstüchtigen Überschall-Passagierflugzeuge ihre letzten Flüge absolvierten und danach außer Dienst gestellt wurden, sind also fünfzehn Jahre vergangen. Das war im Jahr 2003. Dann, am 24. Oktober, verabschiedeten sie sich alle gemeinsam „vom Himmel“. Das letzte Mal flogen sie in geringer Höhe über der Hauptstadt Großbritanniens.

Wir landeten dann auf dem Flughafen London Heathrow. Dies waren Concorde-Flugzeuge von British Airways. Und mit einem solchen „Abschiedsflug“ haben sie eine sehr kurze Geschichte des Personentransports mit einer Geschwindigkeit abgeschlossen, die den Schall übersteigt ...

Das hätte man vor ein paar Jahren vielleicht gedacht. Aber jetzt kann man es schon mit Gewissheit sagen. Dies ist das Finale von nur der ersten Phase dieser Geschichte. Und wahrscheinlich - all seine hellen Seiten stehen noch bevor.

Heute ist Vorbereitung, morgen Flug

Heute denken viele Unternehmen und Flugzeugkonstrukteure über die Perspektiven der Überschall-Passagierluftfahrt nach. Einige schmieden Pläne, es wiederzubeleben. Andere bereiten sich bereits darauf vor.

Denn wenn es vor einigen Jahrzehnten existieren und effektiv funktionieren konnte, ist es heute mit Technologien, die ernsthafte Fortschritte gemacht haben, durchaus möglich, es nicht nur wiederzubeleben, sondern auch eine Reihe von Problemen zu lösen, die führende Fluggesellschaften gezwungen haben, es aufzugeben .

Und die Aussichten sind zu verlockend. Die Möglichkeit eines Fluges beispielsweise von London nach Tokio in fünf Stunden erscheint sehr interessant. Überqueren Sie die Strecke von Sydney nach Los Angeles in sechs Stunden? Und in dreieinhalb von Paris nach New York? Bei Passagierflugzeugen, die in der Lage sind, schneller zu fliegen als Schallreisende, ist dies überhaupt nicht schwierig.

Aber natürlich bleibt vor der triumphalen „Rückkehr“ solcher in den Luftraum – Wissenschaftler, Ingenieure, Designer und viele andere – noch viel zu tun. Es ist nicht nur notwendig, das, was einmal war, durch das Angebot eines neuen Modells wiederherzustellen. Keineswegs.

Ziel ist es, viele Probleme zu lösen, die mit der Passagier-Überschallluftfahrt verbunden sind. Die Schaffung von Flugzeugen, die nicht nur die Fähigkeiten und die Macht der Länder demonstrieren, die sie gebaut haben. Aber sie werden auch wirklich effektiv sein. So sehr, dass sie ihre würdige Nische in der Luftfahrt besetzen.

Geschichte des Überschalls. Teil 1. Was am Anfang passiert ist...

Wo hat alles angefangen? In der Tat von der einfachen Passagierluftfahrt. Und das ist schon mehr als ein Jahrhundert alt. Sein Design begann in den 1910er Jahren in Europa. Als Handwerker aus den am weitesten entwickelten Ländern der Welt das erste Flugzeug schufen, dessen Hauptzweck darin bestand, Passagiere über verschiedene Entfernungen zu transportieren. Das heißt - ein Flug, mit vielen Menschen an Bord.

Die erste unter ihnen ist die französische Limousine Bleriot XXIV. Sie gehörte dem Flugzeughersteller Bleriot Aeronautique. Es wurde jedoch hauptsächlich zur Unterhaltung derer verwendet, die für "Spaziergänge" - Flüge darauf - bezahlten. Zwei Jahre nach seiner Gründung erscheint in Russland ein Analogon.

Es war die S-21 Grand. Es wurde auf der Grundlage des von Igor Sikorsky geschaffenen "Russischen Ritters" - eines schweren Bombers - entworfen. Und der Bau dieses Passagierflugzeugs wurde von den Arbeitern der Baltic Carriage Works durchgeführt.

Nun, danach war der Fortschritt nicht mehr aufzuhalten. Die Luftfahrt entwickelte sich rasant. Und insbesondere der Beifahrer. Zunächst gab es Flüge zwischen bestimmten Städten. Dann konnten die Flugzeuge die Entfernungen zwischen den Staaten überwinden. Schließlich begannen Flugzeuge, die Ozeane zu überqueren und von einem Kontinent zum anderen zu fliegen.

Die Entwicklung der Technologie und eine zunehmende Anzahl von Innovationen ermöglichten es der Luftfahrt, sich sehr schnell fortzubewegen. Viel schneller als Züge oder Schiffe. Und für sie gab es schließlich praktisch keine Barrieren. Es war kein Umsteigen von einem Transportmittel zum anderen nötig, nicht nur um beispielsweise an ein besonders weit entferntes "Ende der Welt" zu reisen.

Auch wenn Land- und Wasserflächen gleichzeitig durchquert werden müssen. Nichts hielt die Flugzeuge auf. Und das ist natürlich, denn sie fliegen über alles - Kontinente, Ozeane, Länder ...

Aber die Zeit verging schnell, die Welt veränderte sich. Natürlich entwickelte sich auch die Luftfahrtindustrie. Flugzeuge haben sich in den nächsten Jahrzehnten bis in die 1950er Jahre so stark verändert, verglichen mit denen, die in den frühen 1920er und 30er Jahren geflogen sind, dass sie zu etwas ganz anderem, Besonderem wurden.

Und so verlief Mitte des 20. Jahrhunderts die Entwicklung des Strahltriebwerks sehr schnell, selbst im Vergleich zu den vorangegangenen zwanzig, dreißig Jahren, in einem Tempo.

Ein kleiner Informations-Exkurs. Oder - ein wenig Physik

Fortgeschrittene Entwicklungen haben es Flugzeugen ermöglicht, auf eine Geschwindigkeit zu „beschleunigen“, die größer ist als die, mit der sich Schall ausbreitet. Natürlich wurde es zunächst in der Militärluftfahrt angewendet. Schließlich sprechen wir vom zwanzigsten Jahrhundert. Was leider ein Jahrhundert der Konflikte, zwei Weltkriege, der "kalte" Kampf der UdSSR und der USA war ...

Und fast jede neue Technologie, die von den führenden Staaten der Welt geschaffen wurde, wurde hauptsächlich unter dem Gesichtspunkt betrachtet, wie sie zur Verteidigung oder zum Angriff eingesetzt werden kann.

So konnten Flugzeuge jetzt mit nie zuvor gesehenen Geschwindigkeiten fliegen. Schneller als Schall. Und was ist seine Besonderheit?

Zunächst einmal ist es offensichtlich, dass dies eine Geschwindigkeit ist, die die übertrifft, mit der Schall übertragen wird. Aber wenn wir uns an die Grundgesetze der Physik erinnern, können wir sagen, dass es unter verschiedenen Bedingungen anders sein kann. Ja, und „übertrifft“ ist ein sehr lockeres Konzept.

Und deshalb - gibt es einen besonderen Standard. Die Überschallgeschwindigkeit ist diejenige, die die Schallgeschwindigkeit bis zu fünfmal übersteigt, wobei zu berücksichtigen ist, dass sie sich je nach Temperatur und anderen Umgebungsfaktoren ändern kann.

Wenn wir zum Beispiel den normalen atmosphärischen Druck auf Meereshöhe nehmen, dann entspricht die Schallgeschwindigkeit in diesem Fall einer beeindruckenden Zahl - 1191 km / h. Das heißt, 331 Höhenmeter werden in einer Sekunde überwunden.
Aber was besonders wichtig ist, wenn man Überschallflugzeuge konstruiert, sinkt die Temperatur beim Steigen. Das bedeutet, dass die Geschwindigkeit, mit der sich Schall ausbreitet, sehr bedeutend ist.

Nehmen wir an, wenn Sie auf eine Höhe von 20.000 Metern aufsteigen, sind es hier bereits 295 Meter pro Sekunde. Aber es gibt noch einen weiteren wichtigen Punkt.

Auf 25.000 Metern über dem Meeresspiegel beginnt die Temperatur zu steigen, da es sich nicht mehr um die untere Atmosphäre handelt. Und so geht es weiter. Oder besser gesagt höher. Sagen wir, in 50.000 Metern Höhe wird es noch heißer. Folglich steigt die Schallgeschwindigkeit dort noch weiter an.

Interessant - wie viel? Wenn Sie sich 30 Kilometer über dem Meeresspiegel erheben, befinden Sie sich in der "Zone", in der sich Schall mit einer Geschwindigkeit von 318 Metern pro Sekunde ausbreitet. Und bei 50.000 Metern jeweils - 330 m / s.

Zur Machzahl

Übrigens ist es interessant, dass die Mach-Zahl in der Luftfahrt verwendet wird, um das Verständnis der Flugmerkmale zu vereinfachen und unter solchen Bedingungen zu arbeiten. Eine allgemeine Beschreibung davon kann auf die folgenden Schlussfolgerungen reduziert werden. Sie drückt die Schallgeschwindigkeit aus, die unter bestimmten Bedingungen, in einer bestimmten Höhe, bei einer bestimmten Temperatur und Luftdichte auftritt.

Beispielsweise beträgt die Fluggeschwindigkeit, die zwei Machzahlen entspricht, in einer Höhe von zehn Kilometern über dem Boden unter normalen Bedingungen 2.157 km/h. Und auf Meereshöhe - 2.383 km / h.

Geschichte des Überschalls. Teil 2. Barrieren überwinden

Übrigens erreichte er zum ersten Mal die Fluggeschwindigkeit, mehr als 1 Mach, ein Pilot aus den USA - Chuck Yeager. Dies geschah 1947. Dann "zerstreute" er sein Flugzeug und flog in einer Höhe von 12,2 Tausend Metern über dem Boden mit einer Geschwindigkeit von 1066 km / h. So war der erste Überschallflug auf der Erde.

Bereits in den 1950er Jahren begann die Arbeit an der Konstruktion und Vorbereitung der Massenproduktion von Passagierflugzeugen, die mit überschallschnellen Geschwindigkeiten fliegen können. Sie werden von Wissenschaftlern und Flugzeugkonstrukteuren aus den mächtigsten Ländern der Welt geleitet. Und sie schaffen es, erfolgreich zu sein.

Die gleiche "Concorde", ein Modell, das 2003 endgültig eingestellt wird, entstand 1969. Dies ist eine gemeinsame - britisch-französische Entwicklung. Der symbolisch gewählte Name „Concorde“ aus dem Französischen wird mit „Zustimmung“ übersetzt.

Es war eines von zwei existierenden Typen von Überschall-Passagierflugzeugen. Nun, die Schaffung des zweiten (oder besser gesagt - chronologisch - des ersten) ist das Verdienst der Flugzeugkonstrukteure der UdSSR. Das sowjetische Analogon der Concorde heißt Tu-144. Es wurde in den 1960er Jahren entworfen und flog erstmals am 31. Dezember 1968. Ein Jahr vor dem britisch-französischen Modell.

Andere Arten von Überschall-Passagierflugzeugen wurden bis heute nicht implementiert. Sowohl die Concorde als auch die Tu-144 flogen dank Turbojet-Triebwerken, die speziell umgebaut wurden, um lange Zeit mit Überschallgeschwindigkeit zu arbeiten.

Das sowjetische Analogon der Concorde wurde für einen viel kürzeren Zeitraum betrieben. Bereits 1977 wurde es aufgegeben. Das Flugzeug flog im Schnitt mit einer Geschwindigkeit von 2.300 Stundenkilometern und konnte bis zu 140 Passagiere gleichzeitig befördern. Gleichzeitig kostete ein Ticket für einen solchen „Überschall“-Flug zwei-, zweieinhalb- oder sogar dreimal mehr als für einen gewöhnlichen.

Natürlich waren diese bei den Sowjetbürgern nicht sehr gefragt. Und die Wartung des Tu-144 war nicht einfach und teuer. Deshalb wurden sie in der UdSSR so schnell aufgegeben.

Concordes dauerten länger, obwohl die Tickets für die Flüge, die sie flogen, auch teuer waren. Und die Nachfrage war auch nicht groß. Trotzdem wurden sie weiterhin ausgebeutet, sowohl im Vereinigten Königreich als auch in Frankreich.

Wenn Sie die Kosten für ein Ticket für die Concorde in den 1970er Jahren auf den heutigen Preis umrechnen, werden es ungefähr zwei Zehntausend Dollar sein. Für ein One-Way-Ticket. Sie können verstehen, warum die Nachfrage etwas geringer war als bei Flügen mit Flugzeugen, die keine Überschallgeschwindigkeit erreichen.

Die Concorde konnte 92 bis 120 Passagiere gleichzeitig aufnehmen. Er flog mit einer Geschwindigkeit von mehr als 2.000 km / h und legte die Strecke von Paris nach New York in dreieinhalb Stunden zurück.

So vergingen mehrere Jahrzehnte. Bis 2003.

Einer der Gründe für die Weigerung, dieses Modell zu betreiben, war ein Flugzeugabsturz im Jahr 2000. Damals befanden sich 113 Menschen an Bord der abgestürzten Concorde. Sie alle starben.

Später begann eine internationale Krise im Bereich des Personenluftverkehrs. Seine Ursache sind die Terroranschläge vom 11. September 2001 auf dem Territorium der Vereinigten Staaten.

Hinzu kommt, dass die Garantiezeit für die Concorde von Airbus abläuft. All dies zusammen machte den weiteren Betrieb von Überschall-Passagierflugzeugen äußerst unrentabel. Und 2003 wurden alle Concordes der Reihe nach abgeschrieben, sowohl in Frankreich als auch in Großbritannien.

Hoffnungen

Danach gab es noch Hoffnungen auf eine baldige „Rückkehr“ von Überschall-Passagierflugzeugen. Flugzeugkonstrukteure sprachen davon, spezielle Motoren zu entwickeln, die trotz der Fluggeschwindigkeit Treibstoff sparen würden. Wir sprachen über die Verbesserung der Qualität und die Optimierung der wichtigsten Avioniksysteme in solchen Flugzeugen.

In den Jahren 2006 und 2008 wurden jedoch neue Vorschriften der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation erlassen. Sie ermittelten die neuesten (übrigens derzeit gültigen) Normen für den zulässigen Fluglärm während des Fluges.

Und Überschallflugzeuge hatten, wie Sie wissen, nicht das Recht, besiedelte Gebiete zu überfliegen, weshalb. Immerhin erzeugten sie (auch aus flugphysikalischen Gründen) starke Knallgeräusche, wenn sie sich mit Höchstgeschwindigkeit fortbewegten.

Aus diesem Grund wurde die „Planung“ der „Wiederbelebung“ der Überschall-Passagierluftfahrt etwas gebremst. Tatsächlich begannen Flugzeugkonstrukteure jedoch nach der Einführung dieser Anforderung darüber nachzudenken, wie ein solches Problem gelöst werden könnte. Schließlich hatte es auch vorher einen Platz, nur das "Verbot" konzentrierte sich darauf - das "Lärmproblem".

Aber was ist heute?

Doch seit dem letzten „Verbot“ sind zehn Jahre vergangen. Und aus der Planung wurde nahtlos Design. Bis heute beschäftigen sich mehrere Unternehmen und Regierungsorganisationen mit der Entwicklung von Überschallflugzeugen für Passagiere.

Was für? Russisch: Central Aerohydrodynamic Institute (das nach Zhukovsky benannte), Unternehmen Tupolev und Sukhoi. Russische Flugzeugkonstrukteure haben einen unschätzbaren Vorteil.

Die Erfahrung sowjetischer Designer und Schöpfer des Tu-144. Es ist jedoch besser, über die innerstaatlichen Entwicklungen in diesem Bereich separat und ausführlicher zu sprechen, was wir als nächstes vorschlagen.

Aber nicht nur die Russen schaffen eine neue Generation von Überschall-Passagierflugzeugen. Dies ist auch ein europäischer Konzern - Airbus und das französische Unternehmen Dassault. Zu den Unternehmen der Vereinigten Staaten von Amerika, die in diese Richtung arbeiten, gehören Boeing und natürlich Lockheed Martin. Im Land der aufgehenden Sonne ist die Hauptorganisation, die ein solches Flugzeug entwirft, die Forschungsagentur für Luft- und Raumfahrt.

Und diese Liste ist keineswegs vollständig. Gleichzeitig ist es wichtig klarzustellen, dass die überwiegende Mehrheit der in diesem Bereich tätigen professionellen Flugzeugkonstrukteure in zwei Gruppen unterteilt sind. Unabhängig vom Herkunftsland.

Einige glauben, dass es auf dem aktuellen Stand der technologischen Entwicklung der Menschheit in keiner Weise unmöglich ist, ein „leises“ Überschall-Passagierflugzeug zu schaffen.

Der einzige Ausweg ist daher die Konstruktion eines „einfach schnellen“ Verkehrsflugzeugs. Er wiederum bewegt sich an den Stellen, an denen es erlaubt ist, mit Überschallgeschwindigkeit. Und wenn Sie zum Beispiel über Siedlungen fliegen, kehren Sie zum Unterschall zurück.

Solche "Sprünge" werden laut dieser Gruppe von Wissenschaftlern und Designern die Flugzeit auf das mögliche Minimum reduzieren und die Anforderungen an Lärmeffekte nicht verletzen.

Andere dagegen sind voller Entschlossenheit. Sie glauben, dass es jetzt möglich ist, die Ursache des Lärms zu bekämpfen. Und sie haben sich viel Mühe gegeben, um zu beweisen, dass es durchaus möglich ist, in den kommenden Jahren ein leise fliegendes Überschallflugzeug zu bauen.

Und etwas langweiligere Physik

Wenn also mit einer Geschwindigkeit von mehr als Mach 1,2 geflogen wird, erzeugt die Flugzeugzelle des Flugzeugs Schockwellen. Am stärksten sind sie im Heck- und Nasenbereich sowie an einigen anderen Stellen des Flugzeugs, wie zum Beispiel an den Rändern der Lufteinlässe.

Was ist eine Stoßwelle? Dies ist eine Zone, in der Dichte, Druck und Temperatur der Luft starke Sprünge erfahren. Sie treten auf, wenn Sie sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen, schneller als der Schall.

Menschen, die gleichzeitig auf dem Boden stehen, scheinen trotz der Entfernung eine Art Explosion zu haben. Wir sprechen natürlich von denen, die sich in relativer Nähe befinden - unter dem Ort, an dem das Flugzeug fliegt. Deshalb wurden die Überflüge von Überschallflugzeugen über Städten verboten.

Mit solchen Schockwellen kämpfen Vertreter des „zweiten Lagers“ von Wissenschaftlern und Designern, die an die Möglichkeit glauben, diesen Lärm zu nivellieren.

Wenn Sie ins Detail gehen, dann ist der Grund dafür buchstäblich eine „Kollision“ mit Luft bei sehr hoher Geschwindigkeit. An der Wellenfront wird der Druck steil und stark erhöht. Gleichzeitig gibt es unmittelbar danach einen Druckabfall und dann einen Übergang zu einer normalen Druckanzeige (wie vor der „Kollision“).

Die Klassifizierung von Wellentypen wurde jedoch bereits durchgeführt und möglicherweise optimale Lösungen gefunden. Es bleibt nur noch, die Arbeiten in dieser Richtung abzuschließen und die erforderlichen Anpassungen an den Flugzeugkonstruktionen vorzunehmen oder sie unter Berücksichtigung dieser Änderungen von Grund auf neu zu erstellen.

Insbesondere NASA-Experten haben die Notwendigkeit struktureller Änderungen erkannt, um die Eigenschaften des Fluges als Ganzes zu reformieren.

Nämlich die Änderung der Besonderheiten von Stoßwellen, soweit dies auf dem aktuellen technologischen Stand möglich ist. Was durch die Umstrukturierung der Welle aufgrund spezifischer Designänderungen erreicht wird. Infolgedessen wird die Standardwelle als N-Typ und die während des Fluges auftretende Welle unter Berücksichtigung der von Spezialisten vorgeschlagenen Innovationen als S-Typ betrachtet.

Und mit letzterem wird die „explosive“ Wirkung der Druckänderung deutlich reduziert, und Menschen unten, zum Beispiel in einer Stadt, wenn ein Flugzeug darüber fliegt, selbst wenn sie einen solchen Effekt hören, ist es nur wie ein „entfernter Zuschlagen einer Autotür“.

Auch die Form ist wichtig

Darüber hinaus haben beispielsweise japanische Luftfahrtdesigner vor nicht allzu langer Zeit Mitte 2015 ein unbemanntes Segelflugzeugmodell D-SEND 2 entwickelt. Seine Form ist auf besondere Weise gestaltet, sodass Sie die Intensität und Anzahl der Stöße erheblich reduzieren können Wellen, die entstehen, wenn das Gerät mit Überschallgeschwindigkeit fliegt.

Die Wirksamkeit der auf diese Weise von japanischen Wissenschaftlern vorgeschlagenen Innovationen wurde während der Tests von D-SEND 2 bewiesen. Diese wurden im Juli 2015 in Schweden durchgeführt. Der Ablauf der Veranstaltung war sehr interessant.

Das nicht mit Motoren ausgestattete Segelflugzeug wurde auf eine Höhe von 30,5 Kilometern angehoben. Mit Hilfe eines Luftballons. Dann wurde er zu Boden geworfen. Während des Sturzes "beschleunigte" er auf eine Geschwindigkeit von Mach 1,39. Die Länge des D-SEND 2 selbst beträgt 7,9 Meter.

Nach den Tests konnten japanische Flugzeugkonstrukteure zuversichtlich erklären, dass die Intensität von Stoßwellen beim Fliegen mit einer Geschwindigkeit, die die Schallgeschwindigkeit übersteigt, zweimal geringer ist als die der Concorde.

Was sind die Funktionen von D-SEND 2? Erstens ist seine Nase nicht achsensymmetrisch. Der Kiel wird ihm entgegen verschoben und gleichzeitig das Höhenleitwerk auf Allbewegung eingestellt. Es liegt auch in einem negativen Winkel zur Längsachse. Gleichzeitig liegen die Endstücke tiefer als der Befestigungspunkt.

Der Flügel, der glatt mit dem Rumpf verbunden ist, ist mit einem normalen Schwung ausgeführt, aber abgestuft.

Nach ungefähr dem gleichen Schema entwerfen sie jetzt, ab November 2018, einen Passagier-Überschall-AS2. Profis von Lockheed Martin arbeiten daran. Auftraggeber ist die NASA.

Auch das Projekt der russischen VTS / SPS befindet sich jetzt in der Phase der Verbesserung der Form. Es ist geplant, dass es mit Schwerpunkt auf der Verringerung der Intensität von Stoßwellen erstellt wird.

Zertifizierung und... mehr Zertifizierung

Es ist wichtig zu verstehen, dass einige Projekte von Passagier-Überschallflugzeugen bereits Anfang der 2020er Jahre umgesetzt werden. Gleichzeitig gelten die von der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation in den Jahren 2006 und 2008 aufgestellten Regeln weiterhin.

Dies bedeutet, dass, wenn es bis dahin keinen ernsthaften technologischen Durchbruch im Bereich „leiser Überschall“ gegeben hat, wahrscheinlich Flugzeuge entwickelt werden, die nur in Gebieten, in denen dies zulässig ist, auf Geschwindigkeiten über einem Mach umschalten.

Und danach, wenn die notwendigen Technologien erscheinen, müssen in einem solchen Szenario viele neue Tests durchgeführt werden. Damit Flugzeuge die Erlaubnis erhalten, besiedelte Gebiete zu überfliegen. Dies sind jedoch nur Spekulationen über die Zukunft, heute ist es sehr schwierig, diesbezüglich etwas Sicheres zu sagen.

Eine Frage des Preises

Ein weiteres bereits erwähntes Problem sind die Kosten. Natürlich sind bis heute schon viele Motoren entstanden, die wesentlich sparsamer sind als die, die vor zwanzig oder dreißig Jahren in Betrieb waren.

Insbesondere werden jetzt solche entwickelt, die das Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit bewegen können, aber gleichzeitig nicht so viel Treibstoff „auffressen“ wie die Tu-144 oder Concorde.

Auf welche Weise? Das ist vor allem der Einsatz von keramischen Verbundwerkstoffen, die für eine Senkung der Temperaturen sorgen, was besonders in den heißen Zonen von Kraftwerken wichtig ist.

Darüber hinaus - die Einführung eines weiteren, dritten Luftkreislaufs - zusätzlich zu extern und intern. Nivellierung einer starren Kupplung einer Turbine mit einem Lüfter, innerhalb eines Flugzeugtriebwerks usw.

Aber trotz all dieser Innovationen kann man nicht sagen, dass Überschallflug in den heutigen Realitäten wirtschaftlich ist. Damit es für die breite Bevölkerung zugänglich und attraktiv wird, ist die Arbeit an der Verbesserung der Motoren daher äußerst wichtig.

Vielleicht - die eigentliche Lösung wird eine komplette Neugestaltung der Struktur sein - sagen Experten.

Übrigens wird es nicht möglich sein, die Kosten zu senken, indem man die Anzahl der Passagiere pro Flug erhöht. Da die Flugzeuge, die heute konstruiert werden (womit natürlich Überschallflugzeuge gemeint sind), für den Transport einer kleinen Anzahl von Personen ausgelegt sind - von acht bis fünfundvierzig.

Neuer Motor - eine Lösung für das Problem

Unter den neuesten Innovationen in diesem Bereich ist das innovative Jet-Turbofan-Kraftwerk hervorzuheben, das in diesem Jahr, 2018, von GE Aviation entwickelt wurde. Im Oktober wurde es unter dem Namen Affinity eingeführt.

Dieser Motor soll in das erwähnte AS2-Passagiermodell eingebaut werden. Bei dieser Art von Kraftwerken gibt es keine wesentlichen technologischen "Neuheiten". Gleichzeitig kombiniert es die Eigenschaften von Strahltriebwerken mit einem großen und einem kleinen Bypass-Grad. Was das Modell für den Einbau in ein Überschallflugzeug sehr interessant macht.

Die Schöpfer des Motors behaupten unter anderem, dass er beim Testen seine Ergonomie beweisen wird. Der Treibstoffverbrauch des Kraftwerks wird in etwa dem entsprechen, was mit derzeit in Betrieb befindlichen Standard-Verkehrsflugzeugtriebwerken zu verzeichnen ist.

Das heißt, es wird behauptet, dass das Triebwerk eines Überschallflugzeugs ungefähr die gleiche Menge an Treibstoff verbraucht wie ein herkömmliches Verkehrsflugzeug, das nicht auf Geschwindigkeiten über Mach 1 beschleunigen kann.

Wie das passieren wird, ist noch schwer zu erklären. Da die Konstruktionsmerkmale des Motors seine Schöpfer derzeit nicht offenlegen.

Was können sie sein - russische Überschallflugzeuge?

Natürlich gibt es heute viele konkrete Projekte für Überschall-Passagierflugzeuge. Doch nicht alle stehen kurz vor der Umsetzung. Schauen wir uns die vielversprechendsten an.

Also - russische Flugzeughersteller, die die Erfahrung sowjetischer Meister geerbt haben, verdienen besondere Aufmerksamkeit. Wie bereits erwähnt, ist heute innerhalb der nach Zhukovsky benannten Mauern von TsAGI nach Angaben seiner Mitarbeiter die Entwicklung des Konzepts eines Überschall-Passagierflugzeugs der neuen Generation fast abgeschlossen.

Die offizielle Beschreibung des Modells, die vom Pressedienst des Instituts zur Verfügung gestellt wurde, erwähnt, dass es sich um ein "leichtes Verwaltungsflugzeug" handelt, "mit einem geringen Überschallknall". Das Design wird von Spezialisten, Mitarbeitern dieser Institution, durchgeführt.

In der Mitteilung des TsAGI-Pressedienstes wird außerdem erwähnt, dass dieses Modell aufgrund der besonderen Anordnung des Flugzeugkörpers und einer speziellen Düse, an der das Geräuschunterdrückungssystem installiert ist, die neuesten technologischen Entwicklungen in der russischen Flugzeugindustrie demonstrieren wird .

Übrigens ist es wichtig zu erwähnen, dass zu den vielversprechendsten Projekten von TsAGI neben dem beschriebenen eine neue Konfiguration von Passagierflugzeugen gehört, die als „Nurflügel“ bezeichnet wird. Es implementiert mehrere besonders relevante Verbesserungen. Insbesondere ermöglicht es die Verbesserung der Aerodynamik, die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs usw. Aber für Nicht-Überschallflugzeuge.

Unter anderem hat dieses Institut immer wieder fertige Projekte präsentiert, die die Aufmerksamkeit von Luftfahrtbegeisterten aus aller Welt auf sich gezogen haben. Nehmen wir an - eines der neuesten - ein Modell eines Überschall-Business-Jets, der bis zu 7.000 Kilometer ohne Auftanken zurücklegen und eine Geschwindigkeit von 1,8 Tausend km / h erreichen kann. Dies wurde auf der Ausstellung Gidroaviasalon-2018 präsentiert.

"...Gestaltung ist auf der ganzen Welt im Gange!"

Neben den genannten russischen sind auch die folgenden Modelle die vielversprechendsten. American AS2 (mit Geschwindigkeiten von bis zu Mach 1,5). Spanische S-512 (Geschwindigkeitsbegrenzung - Mach 1,6). Und auch Boom, der derzeit in den USA entwickelt wird, von Boom Technologies (naja, er wird mit einer Höchstgeschwindigkeit von Mach 2,2 fliegen können).

Es gibt auch die X-59, die im Auftrag der NASA von Lockheed Martin entwickelt wurde. Aber es wird ein fliegendes wissenschaftliches Labor sein, kein Passagierflugzeug. Und bisher hat niemand geplant, es in die Massenproduktion zu bringen.

Interessant sind die Pläne von Boom Technologies. Die Mitarbeiter dieses Unternehmens erklären, dass sie versuchen werden, die Kosten eines Fluges mit Überschallflugzeugen des Unternehmens maximal zu senken. Sie können beispielsweise den Preis für einen Flug von London nach New York schätzen. Es geht um 5000 US-Dollar.

Zum Vergleich: So viel kostet ein Ticket für einen Flug von der englischen Hauptstadt nach „New“ York in einem regulären oder „Subsonic“-Flugzeug in der Business Class. Das heißt, der Preis eines Fluges mit einem Verkehrsflugzeug, das mit einer Geschwindigkeit von mehr als Mach 1,2 fliegen kann, entspricht ungefähr den Kosten eines teuren Tickets für ein Flugzeug, das nicht den gleichen schnellen Flug machen könnte.

Allerdings ging Boom Technologies eine Wette ein, dass es kurzfristig nicht möglich sein würde, ein „leises“ Überschall-Passagierschiff zu bauen. Daher fliegt ihr Boom mit der maximalen Geschwindigkeit, die er nur über Wasserfeldern entwickeln kann. Und wenn Sie sich über Land befinden, wechseln Sie zu einem kleineren.

Da die Länge von Boom 52 Meter betragen wird, kann sie gleichzeitig bis zu 45 Passagiere befördern. Nach den Plänen des Unternehmens, das das Flugzeug konstruiert, soll der Erstflug dieser Neuheit im Jahr 2025 stattfinden.

Was ist derzeit über ein weiteres vielversprechendes Projekt bekannt - AS2? Es wird deutlich weniger Personen befördern können – nur noch acht bis zwölf Personen pro Flug. In diesem Fall beträgt die Länge des Liners 51,8 Meter.

Über Wasser kann er wie geplant mit einer Geschwindigkeit von Mach 1,4 bis 1,6 und über Land mit 1,2 fliegen. Übrigens bildet das Flugzeug im letzteren Fall aufgrund der besonderen Form im Prinzip keine Stoßwellen. Erstmals soll dieses Modell im Sommer 2023 in die Luft gehen. Im Oktober desselben Jahres wird das Flugzeug seinen ersten Flug über den Atlantik absolvieren.

Dieses Ereignis wird so geplant, dass es mit einem denkwürdigen Datum zusammenfällt – dem zwanzigsten Jahrestag des Tages, an dem die Concordes zum letzten Mal über London geflogen sind.

Darüber hinaus wird der spanische S-512 spätestens Ende 2021 erstmals in die Lüfte steigen. Die Auslieferung dieses Modells an Kunden beginnt im Jahr 2023. Die Höchstgeschwindigkeit dieses Flugzeugs beträgt Mach 1,6. Es ist möglich, 22 Passagiere an Bord unterzubringen. Die maximale Flugreichweite beträgt 11,5 Tausend km.

Der Kunde ist der Kopf über alles!

Wie Sie sehen können, bemühen sich einige Unternehmen sehr, das Design fertigzustellen und mit dem Bau von Flugzeugen zu beginnen – so schnell wie möglich. Für wen sind sie bereit, sich so zu beeilen? Versuchen wir es zu erklären.

So belief sich beispielsweise im Jahr 2017 das Fluggastaufkommen auf vier Milliarden Menschen. Darüber hinaus flogen 650 Millionen von ihnen lange Strecken, nachdem sie zwischen 3,7 und 13 Stunden gereist waren. Weiter - 72 Millionen von 650, außerdem flogen sie zuerst oder in der Business Class.

Auf diese durchschnittlich 72.000.000 Menschen zählen die Unternehmen, die sich mit der Entwicklung von Überschall-Passagierflugzeugen befassen. Die Logik ist einfach - es ist möglich, dass viele von ihnen nichts dagegen haben, etwas mehr für ein Ticket zu bezahlen, unter der Bedingung, dass der Flug etwa doppelt so schnell ist.

Aber trotz aller Aussichten glauben viele Experten vernünftigerweise, dass der aktive Fortschritt der Überschallluftfahrt, die für den Personentransport geschaffen wurde, nach 2025 beginnen könnte.

Für diese Meinung spricht die Tatsache, dass das erwähnte „fliegende“ Labor X-59 erst 2021 zum ersten Mal in die Luft gehen wird – und warum?

Forschung und Perspektiven

Der Hauptzweck seiner Flüge, die sich über mehrere Jahre erstrecken werden, wird das Sammeln von Informationen sein. Tatsache ist, dass dieses Flugzeug mit Überschallgeschwindigkeit über verschiedene Siedlungen fliegen muss. Bewohner dieser Siedlungen haben bereits ihre Zustimmung zu den Tests ausgedrückt.

Und nachdem das Laborflugzeug den nächsten „Versuchsflug“ absolviert hat, sollten die Bewohner der Siedlungen, über die es geflogen ist, über die „Eindrücke“ sprechen, die sie während der Zeit, als das Verkehrsflugzeug über ihnen war, gewonnen haben. Und vor allem deutlich ausdrücken, wie das Geräusch empfunden wurde. Hat es ihren Lebensunterhalt beeinflusst usw.

Die so erhobenen Daten werden an die Federal Aviation Administration in den USA übermittelt. Und nach ihrer detaillierten Analyse durch Spezialisten ist es möglich, dass das Flugverbot für Überschallflugzeuge über besiedelten Landgebieten aufgehoben wird. Dies wird aber auf jeden Fall frühestens 2025 geschehen.

In der Zwischenzeit können wir die Entstehung dieser innovativen Flugzeuge beobachten, die mit ihren Flügen bald eine neue Ära der Überschall-Passagierfliegerei einläuten werden!