Una de las tareas más importantes de todos los especialistas en la industria de la aviación y el transporte es la creación de aviones de pasajeros supersónicos. El análisis de aviones de pasajeros supersónicos ya existentes hizo posible desarrollar estándares ambientales fundamentalmente nuevos, rentables y que cumplen. Considere una serie de inventos destinados a crear aviones de pasajeros supersónicos universales que podrían usarse en altitudes de vuelo fuera de los corredores aéreos modernos a velocidades supersónicas.
El avión supersónico, diseñado por Korabef Johann y Prampolini Marko, ha mejorado el rendimiento de los aviones Concorde y Tupolev TU-144. En particular, la reducción del nivel sonoro que acompaña a la superación de la barrera del sonido.
La presente invención comprende un fuselaje (Figura 1) que está formado por un tramo delantero o morro CN, un tramo medio o cabina de pasajeros P y un tramo trasero. El fuselaje de la aeronave tiene una sección constante que, a partir de la sección de la cabina de pasajeros, se expande gradualmente y se estrecha en la dirección trasera de la aeronave.
Figura 1. Vista en sección longitudinal de un avión de súper alta velocidad
Dentro de la parte trasera del fuselaje hay uno o más tanques con oxígeno líquido R01 y un tanque con hidrógeno en forma líquida o lodos Rv, diseñados para alimentar el motor del cohete.
La aeronave tiene un ala gótica triangular, como se muestra en la (fig. 2), cuya raíz se origina en el nivel donde comienza la extensión del fuselaje delantero. El ala delta está equipada con dos flaps a cada lado del fuselaje.
Figura 2. Vista en perspectiva de un avión de súper alta velocidad
Con la ayuda de una pieza cilíndrica, se fija una pequeña ala a1, a2 en cada extremo exterior del borde de salida del ala delta. En (Fig. 3) se ilustra esta invención.
Figura 3. Ala pequeña en perspectiva
El ala pequeña móvil consta de dos elementos de forma trapezoidal, que se encuentran a ambos lados de la parte cilíndrica. La parte cilíndrica, cuyo eje es paralelo al eje del fuselaje, se puede girar alrededor de su eje para instalar un ala pequeña, dependiendo de la velocidad de la aeronave. La posición de las alas pequeñas es horizontal a velocidades inferiores a 1 Max y vertical a velocidades superiores a 1 Max. Es necesario cambiar las posiciones del ala pequeña para resolver el problema de combinar el centro de gravedad y la aplicación del centro de empuje a cualquier velocidad del avión.
La aeronave está equipada con un sistema de motor (Figura 1). Este sistema contiene dos motores turborreactores TB1(TB2), dos motores estatorreactores ST1(ST2) y un motor cohete Mf.
Dos motores turborreactores TB1 (TB2) están ubicados en el área de transición entre la cabina de pasajeros P y la sección trasera del fuselaje. Los motores turborreactores están diseñados para la fase de rodaje de la aeronave y la fase de despegue. Poco antes de ingresar a la región de vuelo transónico, los motores turborreactores se apagan y se retraen dentro del fuselaje. Tan pronto como comienza la fase de aterrizaje de la aeronave y la velocidad de la aeronave cae por debajo de 1 Max, los motores turborreactores se extienden y se encienden. Esta solución permite reducir significativamente el tamaño y el peso de los motores turborreactores en comparación con los motores turborreactores convencionales.
Durante la fase de despegue, la aeronave es propulsada no solo por los motores turborreactores TB1(TB2), sino también por el motor cohete. El motor de cohete puede ser (Fig. 4) un solo motor con un empuje que varía suavemente, o una combinación del motor principal Mp con varios motores auxiliares Ma1, Ma2 con empuje separado.
Figura 4. Vista trasera del motor cohete
El motor cohete, ubicado en la parte trasera del fuselaje, tiene la capacidad de abrirse y cerrarse en el fuselaje utilizando la escotilla trasera P de la aeronave, como se muestra en la (Fig. 5).
Figura 5. Vista trasera de un avión de súper alta velocidad
Durante la fase de despegue, la escotilla está completamente abierta, pero tan pronto como el avión está en alta altitud, el motor del cohete se apaga y la escotilla se cierra, lo que le da una forma aerodinámica al fuselaje. Comienza la fase de vuelo a velocidad de crucero.
La fase de vuelo a velocidad de crucero se produce con el encendido de los motores estatorreactores ST1 (ST2) y el apagado del motor cohete Mf. Dos motores estatorreactores se colocan simétricamente sobre el eje longitudinal de la aeronave y están diseñados para crear velocidad de crucero. Los motores Scramjet tienen una geometría fija, lo que reduce su masa y simplifica su diseño. El empuje de los motores estatorreactores se modula durante el vuelo cambiando el caudal de hidrógeno.
El avión según la presente invención puede transportar una veintena de pasajeros. La altitud de vuelo de la aeronave es de 30.000 ma 35.000 my puede alcanzar velocidades de Mach 4 a Mach 4,5.
De particular interés es un avión de pasajeros supersónico, que se propone realizar de acuerdo con la configuración aerodinámica de "pato". De acuerdo con la solución técnica reivindicada, la aeronave contiene un fuselaje, como se muestra en la (Fig. 6), que está conectado con el ala 1 con la ayuda de la afluencia 2. El compartimiento de pasajeros está ubicado en la parte central del fuselaje. . En sección transversal, la nariz y las partes centrales del fuselaje son redondeadas. Hay un hueco en la sección de cola del fuselaje.
Figura 6. Vista general de la aeronave
La aeronave está equipada con motores colocados en la góndola del motor 3, que se combinan en un "paquete" con dos tomas de aire 4. Este "paquete" se instala desde arriba detrás de la profundización del fuselaje trasero, lo que permite reducir el arrastre de la embarcación y mejorar el equilibrio en caso de falla de un motor.
La profundización del fuselaje trasero tiene como objetivo reducir la irregularidad del flujo supersónico suministrado a las tomas de aire. Esta solución técnica se limita a la primera plataforma 6 y un par de segundas plataformas 7, como se muestra en la (Fig. 7).
Figura 7. Vista superior del fuselaje trasero
La primera plataforma 6, aplanada, forma un corte oblicuo del fuselaje. El sitio se puede orientar en la dirección del suministro de aire a la entrada de aire del recipiente en un ángulo agudo, cuyo valor se encuentra en el rango de 2 a 10 grados. Con el revestimiento del fuselaje, la primera plataforma está conectada en un ángulo sin una transición suave, lo que garantiza la presencia de un borde afilado 9 en la unión de la plataforma con el revestimiento, que forma un flujo de vórtice a lo largo de los bordes afilados de la unión. El flujo supersónico de vórtice asegura la eliminación de la capa límite creciente, formada debido al movimiento del flujo sobre las almohadillas, desde las áreas periféricas de las almohadillas y su flujo alejándose del fuselaje.
Las segundas plataformas 7, hechas planas, se colocan entre las tomas de aire 4 y la primera plataforma 6. Están ubicadas en un ángulo entre sí, lo que es recomendable elegir más de 150 grados. Para evitar un aumento de la resistencia aerodinámica, el ángulo entre la dirección del suministro de aire a la entrada de aire y el borde de conexión de las segundas plataformas 10 no debe exceder los 20 grados.
La presencia de los segundos sitios permite eliminar la capa límite de áreas cercanas al plano de simetría de la aeronave, debido a la formación de un intenso vórtice. Se forma un intenso flujo de vórtice en la zona de colocación de las aletas entre las segundas plataformas. La eliminación de la capa límite de las zonas próximas al plano de simetría de la aeronave permite reducir el espesor de la capa límite antes de entrar en las tomas de aire.
Cabe señalar que la eliminación de la capa límite inmediatamente antes del corte de la entrada de aire se asegura extendiendo las segundas plataformas más allá de este corte. (Fig. 8) ilustra esta solución.
Figura 8. Vista de una de las segundas zonas planas en el lugar de su prolongación más allá del tramo de toma de aire
La diferencia entre la patente de Valeriy Nikolayevich Sirotin y las demás es que él propone un avión supersónico de pasajeros con alas en flecha inversa, que tiene módulos de rescate de emergencia (que se muestran en la Fig. 9).
La aeronave, según la patente, contiene un fuselaje 1, en cuya proa se encuentra la cabina de mando 11. En la parte central, se ubican los módulos de rescate de emergencia 2, que forman el contorno exterior del fuselaje, debido a aislamiento térmico. paredes El avión supersónico también incluye alas izquierda y derecha 3, que pueden girar con respecto al eje del fuselaje. La planta de energía de la invención incluye cuatro motores turborreactores 9.
Figura 9. Vista de la aeronave desde arriba antes de girar las alas derecha e izquierda hacia las empuñaduras de sujeción del fuselaje
Vale la pena señalar que el avión tiene estabilizadores verticales 6 y horizontales 7. La cola horizontal delantera 8, con la ayuda de motores especiales, se instala con la posibilidad de girar sobre el eje a lo largo de la horizontal del fuselaje.
Tanto el ala derecha como la izquierda 3 están fijadas con posibilidad de giro sobre el eje horizontal del fuselaje.Para fijar las posiciones de las alas derecha e izquierda a velocidad supersónica, existen asideros de sujeción en la parte inferior del fuselaje. Se proporcionan motores especiales para girar las alas. La cantidad de rotación de las alas es de 53 grados en relación con el eje horizontal del fuselaje. Este valor proporciona un cambio de la zona donde comienza la pérdida de flujo desde los extremos de las alas hasta la raíz.
(Fig. 10) muestra cómo, durante el despegue, los motores de los mecanismos 15 giran las alas derecha e izquierda en un ángulo de 53 grados en la dirección del fuselaje, y el conjunto de cola horizontal frontal gira en un ángulo de 85 grados. Esta configuración aerodinámica de barrido hacia adelante permite que la aeronave despegue.
Figura 10. Vista superior del esquema del mecanismo de giro de las hojas
Al alcanzar una alta velocidad subsónica, los motores de los mecanismos giran las alas hacia el interior del eje del fuselaje, donde se fijan con garras de sujeción. Hay un giro y la cola horizontal frontal. Debido a estas acciones, la aeronave cambia su configuración aerodinámica (Fig. 11), lo que le permite desarrollar una velocidad supersónica.
Figura 11. Vista superior de la aeronave después de girar las alas derecha e izquierda hacia las empuñaduras de sujeción del fuselaje
En caso de emergencia, el barco está provisto de módulos de rescate (Fig. 12). Cada módulo está equipado con unidades de eyección 21, que se activan por orden de los pilotos, un paracaídas 22, un tren de aterrizaje 23 y un sistema autónomo de suministro de energía.
Figura 12. Descenso del módulo habitable
Los autores de la patente No. 2391254 nos ofrecen una embarcación supersónica, que se fabrica de acuerdo con el esquema aerodinámico "sin cola con GO". Según la patente, como se muestra en la (Fig. 13), la aeronave contiene un fuselaje 1, cuya parte delantera incluye la cabina y el compartimiento de pasajeros 8. Se debe prestar especial atención al hecho de que la punta del fuselaje está aplanada. 7. En el plano vertical, se hace con un radio de 0, 1 ... 5 mm, y en el horizontal 300 ... 1500 mm.
Figura 13. Vista general de la aeronave
El estampido sónico mínimo se logra por el hecho de que la forma de la sección transversal, que es cercana a una forma circular, tiene un aumento en el radio del fuselaje delantero.
De acuerdo con esta patente, para asegurar una alta eficiencia del control longitudinal, crear un momento de cabeceo favorable a velocidades supersónicas, la parte inferior de la cola del fuselaje pasa suavemente hacia una superficie plana en la dirección transversal. La sección de cola inferior del fuselaje termina con el elevador.
Para garantizar las mínimas perturbaciones del flujo y la resistencia de las olas, los autores proponen hacer un gran ángulo de barrido del orden de 78 ... 84 en la sección de la raíz del ala en flecha en la unión del ala y el fuselaje 14. Y el perfil del borde de ataque 9 debe hacerse con un radio de curvatura de 5 ... 40 mm, para aumentar el volumen del ala y el valor del ángulo de ataque máximo permitido.
Se debe prestar especial atención a las tomas de aire del motor 4, que están ubicadas en los lados del fuselaje por encima de la superficie superior de la raíz del ala, lo que reduce su efecto adverso sobre la magnitud del estampido sónico. Dado que el flujo se ralentiza frente a las tomas de aire, la capa límite se drena a través de las secciones perforadas 16 (que se muestran en la (Fig. 14)), que se realizan en los planos frente a las tomas de aire y en ellos mismos.
Figura 14. Esquema de precarga del ala (fuselaje) frente a las tomas de aire y esquema de derivación de la capa límite
La descarga de esta capa límite se produce en la superficie superior del fuselaje y el ala, a través del conducto de drenaje 17. Pero para suministrar la cantidad requerida de aire en varios modos, las tomas de aire supersónicas contienen un mecanismo para el desvío de aire controlado 18 desde la capa límite. canal de drenaje en el canal de conducto de aire 19 desde las tomas de aire hasta el motor.
Por una u otra razón, los aviones supersónicos implementados en este momento fueron retirados del uso. Las invenciones presentadas en este artículo tienen como objetivo crear aeronaves supersónicas que tengan un alto rendimiento de vuelo y un desempeño ambiental.
Las principales tareas técnicas para crear tales dispositivos son:
Reducir la resistencia aerodinámica del buque;
Reducir el nivel de ruido que acompaña a la ruptura de la barrera del sonido;
Reducción de las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera, lo que se consigue mediante la reducción del consumo de combustible mediante la mejora del rendimiento de las tomas de aire.
La mayoría de los aviones supersónicos patentados tienen una altitud superior a la de un avión convencional. Esta ventaja permite el uso de la aeronave en casi todas las condiciones meteorológicas, ya que el vuelo se realiza en altitudes donde no existen fenómenos meteorológicos que afecten al normal pilotaje.
Bibliografía:
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Los diseñadores de aviones se enfrentaron a la tarea de aumentar aún más su velocidad. La mayor velocidad amplió las capacidades de combate tanto de los cazas como de los bombarderos.
El comienzo de la era supersónica estuvo marcado por el vuelo de Chuck Yeager, un piloto de pruebas estadounidense, el 14 de octubre de 1947, en un avión experimental Bell X-1 con un motor cohete XLR-11, que alcanzó la velocidad supersónica en vuelo controlado.
Desarrollo
Los años 60-70 del siglo XX estuvieron marcados por un rápido desarrollo aviación supersónica. Se resolvieron los principales problemas de estabilidad y controlabilidad de las aeronaves, su eficiencia aerodinámica. La alta velocidad de vuelo también permitió aumentar el techo en más de 20 km, lo que fue importante para el reconocimiento y los bombarderos. En ese momento, antes de la llegada de los sistemas de misiles antiaéreos capaces de alcanzar objetivos a gran altura, el principio fundamental del uso de bombarderos era volar hacia el objetivo a la mayor altura y velocidad posibles. Durante estos años, se construyeron y pusieron en producción aviones supersónicos para diversos propósitos: cazas, bombarderos, interceptores, cazabombarderos, aviones de reconocimiento (el primer interceptor supersónico para todo clima: Convair F-102 Delta Dagger; el primer supersónico de largo alcance). bombardero - Convair B-58 Hustler) .
Hoy en día, están apareciendo nuevos aviones, incluidos los fabricados con tecnología de reducción de visibilidad Stealth.
Diagramas comparativos de Tu-144 y Concorde
Avión supersónico de pasajeros
En la historia de la aviación, solo hubo dos aviones supersónicos de pasajeros que realizaron vuelos regulares. El avión soviético Tu-144 realizó su primer vuelo el 31 de diciembre de 1968, estuvo en operación desde 1978 hasta 1978. Realizado dos meses después, el 2 de marzo de 1969, el Concorde anglo-francés (fr. Concorde- "consentimiento") hecho vuelos transatlánticos de a 2003 . Su funcionamiento hizo posible no solo reducir significativamente el tiempo de vuelo en vuelos de larga distancia, sino también utilizar descargado espacio aéreo a gran altura (≈18 km), mientras que el principal espacio aéreo utilizado por los transatlánticos (altitudes de 9-12 km) ya estaba significativamente cargado en esos años. Además, los aviones supersónicos volaron a lo largo de rutas enderezadas (fuera de las vías respiratorias).
Preguntas teóricas
El vuelo a velocidad supersónica, en contraste con la velocidad subsónica, procede de acuerdo con otras leyes, ya que cuando un objeto alcanza la velocidad del sonido, el patrón aerodinámico del flujo cambia cualitativamente, por lo que la resistencia aerodinámica aumenta bruscamente, el calentamiento cinético del aumenta la estructura, el enfoque aerodinámico cambia, lo que conduce a una pérdida de estabilidad y capacidad de control de la aeronave. Además, apareció un fenómeno hasta ahora desconocido como la "resistencia a las olas".
Por lo tanto, lograr la velocidad del sonido y un vuelo eficiente era imposible simplemente aumentando la potencia de los motores, se requerían nuevas soluciones de diseño. El resultado fue un cambio en la apariencia del avión: aparecieron líneas rectas características, esquinas afiladas, en contraste con la forma "suave" del avión subsónico.
Cabe señalar que la tarea de crear un sistema eficaz Avión supersónico no puede considerarse resuelto todavía. Los creadores tienen que llegar a un compromiso entre el requisito de aumentar la velocidad y mantener características aceptables de despegue y aterrizaje. Por lo tanto, el logro de nuevas fronteras por parte de la aviación en términos de velocidad y altitud está asociado no solo con el uso de un sistema de propulsión más avanzado o fundamentalmente nuevo y un nuevo diseño de las aeronaves, sino también con cambios en su geometría en vuelo. Dichos cambios, si bien mejoran las características de la aeronave a altas velocidades, no deberían empeorar sus cualidades a bajas velocidades, y viceversa. Recientemente, los creadores se niegan a reducir el área alar y el grosor relativo de sus perfiles, así como a aumentar el ángulo de barrido del ala para aeronaves con geometría variable, volviendo a las alas de barrido pequeño y grosor relativo grande, si son valores satisfactorios. de velocidad máxima y techo ya se han alcanzado. En este caso, se considera importante que el avión supersónico tenga un buen desempeño a bajas velocidades y reducción de la resistencia a altas velocidades, especialmente a bajas altitudes.
notas
ver también
Fundación Wikimedia. 2010 .
Vea qué es "avión supersónico" en otros diccionarios:
Aeronaves, construcción y vuelo. especificaciones que permiten vuelos a velocidades superiores a la velocidad del sonido. A diferencia de los aviones que vuelan a velocidades subsónicas, los aviones supersónicos tienen barrido o triangular (en ... ... enciclopedia de tecnologia
Avión supersónico- viršgarsinis lėktuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. avión ultrasónico vok. Oberschallflugzeug, n rus. aviones supersónicos, m pranc. avion superpersonique, m … Fizikos terminų žodynas
Avión supersónico Enciclopedia "Aviación"
Avión supersónico- aeronave supersónica - una aeronave, cuyas condiciones de operación permiten volar a velocidades superiores a la velocidad del sonido. La introducción del concepto "S. Con." en la década de 1950 causado por una diferencia significativa en las formas geométricas que proporcionan ... ... Enciclopedia "Aviación"
Se sabe que los principales caminos de desarrollo de la aviación fueron determinados y están determinados principalmente por el progreso de las aeronaves para uso militar, cuyo desarrollo requiere mucho esfuerzo y dinero. Al mismo tiempo, la aviación civil, para la cual ... ... Wikipedia
Avión de pasajeros supersónico Tu-144: rendimiento de vuelo- El 31 de diciembre de 1968, un avión supersónico experimental Tu 144 (número de cola de la URSS 68001) realizó su primer vuelo. El Tu 144 logró despegar dos meses antes que su competidor anglo-francés, el Concorde, que realizó su primer vuelo el 2 ... ... Enciclopedia de los creadores de noticias
avión de pasajeros supersónico- Arroz. 1. Avión supersónico de pasajeros Tu-144. El avión de pasajeros supersónico (SPS) está diseñado para transportar pasajeros, equipaje y carga a una velocidad de vuelo de crucero supersónico (número de vuelo de Mach M∞ > 1). Primero y... ... Enciclopedia "Aviación"
avia-su.ru
El avión de combate bimotor fabricado por la Oficina de Diseño de Sukhoi fue adoptado por la Fuerza Aérea de la URSS en 1985, aunque realizó su primer vuelo ya en mayo de 1977.
Este avión puede alcanzar una velocidad supersónica máxima de Mach 2,35 (2500 km/h), que es más del doble mayor velocidad sonar.
El Su-27 se ganó la reputación de ser una de las unidades más preparadas para el combate de su tiempo, y algunos modelos todavía se usan en los ejércitos de Rusia, Bielorrusia y Ucrania.
www.f-16.net
Avión de ataque táctico desarrollado en la década de 1960 por General Dynamics. Diseñado para dos miembros de la tripulación, el primer avión entró en servicio con la Fuerza Aérea de EE. UU. en 1967 y se utilizó para bombardeos estratégicos, reconocimiento y guerra electrónica. El F-111 pudo alcanzar Mach 2,5 (2655 km/h), o 2,5 veces la velocidad del sonido.
vamos a volar.wordpress.com
Caza táctico bimotor desarrollado por McDonnell Douglas en 1967. Aeronave para todo clima diseñada para capturar y mantener la superioridad aérea sobre las fuerzas enemigas durante el combate aéreo. El F-15 Eagle voló por primera vez en julio de 1972 y entró oficialmente en servicio con la Fuerza Aérea de EE. UU. en 1976.
El F-15 es capaz de volar a velocidades superiores a Mach 2,5 (2655 km/h) y se considera uno de los aviones más exitosos jamás fabricados. Se espera que el F-15 Eagle esté en servicio en la Fuerza Aérea de los EE. UU. hasta 2025. Actualmente, el caza se exporta a varios paises extranjeros incluyendo Japón, Israel y Arabia Saudita.
airforce.ru
Un gran avión supersónico bimotor fabricado por Mikoyan Design Bureau está diseñado para interceptar aviones extranjeros a altas velocidades. El avión realizó su primer vuelo en septiembre de 1975 y fue adoptado por la Fuerza Aérea en 1982.
El MiG-31 alcanza Mach 2,83 (3000 km/h) y era capaz de volar a velocidades supersónicas incluso a bajas altitudes. El MiG-31 todavía está en servicio con las Fuerzas Aéreas de Rusia y Kazajstán.
XB-70 newspaceandaircraft.com
El avión XB-70 Valkyrie de seis motores fue desarrollado por North American Aviation a fines de la década de 1950. El avión fue construido como un prototipo para un bombardero estratégico con bombas nucleares.
El XB-70 Valkyrie alcanzó su velocidad de diseño el 14 de octubre de 1965, cuando alcanzó Mach 3,02 (3219 km/h) a una altitud de 21300 m sobre la Base de la Fuerza Aérea Edwards en California.
Se construyeron y utilizaron dos XB-70 en vuelos de prueba desde 1964 hasta 1969. Uno de los prototipos se estrelló en 1966 después de una colisión en el aire, y otro XB-70 está en exhibición en Museo Nacional Fuerza Aérea de los Estados Unidos en Dayton, Ohio.
Caza estelar Bell X-2
X-2 wikipedia.org
Aviones propulsados por cohetes: un desarrollo conjunto de Bell Aircraft Corporation, la Fuerza Aérea de los EE. UU. y el National Comite de prevencion en aeronáutica (precursor de la NASA) en 1945. El avión fue construido para estudiar las propiedades aerodinámicas durante el vuelo supersónico en los rangos de Mach 2 y Mach 3.
El X-2, apodado Starbuster, voló por primera vez en noviembre de 1955. Al año siguiente, en septiembre de 1956, el Capitán Milburn al mando fue capaz de alcanzar una velocidad de Mach 3,2 (3370 km/h) a una altitud de 19800 m.
Poco después de alcanzar esta velocidad máxima, la aeronave se volvió incontrolable y se estrelló. Este trágico incidente puso fin al programa X-2.
airforce.ru
El avión Mikoyan-Gurevich fue diseñado para interceptar aviones enemigos a velocidades supersónicas y recopilar datos de inteligencia. El MiG-25 es uno de los aviones militares más rápidos puestos en servicio. El MiG-25 voló por primera vez en 1964 y fue utilizado por primera vez por la Fuerza Aérea Soviética en 1970.
El MiG-25 tiene una increíble velocidad máxima de Mach 3.2 (3524 km/h). El avión todavía está en servicio con la Fuerza Aérea de Rusia y también es utilizado por otros países, incluidas la Fuerza Aérea de Argelia y la Fuerza Aérea de Siria.
wikipedia.org
Un prototipo de avión desarrollado por Lockheed Corporation a finales de los 50 y principios de los 60. El avión fue construido para interceptar aviones enemigos a Mach 3.
Las pruebas del YF-12 se llevaron a cabo en el Área 51, un campo de entrenamiento ultrasecreto de la Fuerza Aérea de los EE. UU. que los ufólogos han atribuido a extraterrestres. El YF-12 voló por primera vez en 1963 y alcanzó una velocidad máxima de Mach 3,2 (3.330 km/h) a 24.400 m NASA. El avión finalmente dejó de volar en 1978.
Uno de los ejemplos de proyectos de aviones supersónicos existentes.
Hoy empezaré con un pequeño prefacio 🙂.
En este sitio ya tengo un vuelo de avión. Es decir, ya es hora de escribir algo sobre supersónico, especialmente porque prometí hacerlo :-). El otro día retomé el trabajo con bastante celo, pero me di cuenta de que el tema es tan interesante como voluminoso.
Recientemente, mis artículos no han brillado con brevedad, no sé si esto es una ventaja o una desventaja :-). Un comunicado sobre el tema " supersónico"Me amenazó con volverme aún más grande, y nadie sabe cuánto tiempo tendría que" crear "eso" :-).
Así que decidí intentar hacer algunos artículos. Una especie de pequeña serie (tres o cuatro piezas), en la que cada componente estará dedicado a uno o dos conceptos sobre el tema. velocidades supersónicas. Y será más fácil para mí, y molestaré menos a los lectores :-), y Yandex y Google serán más favorables (lo cual es importante, lo entiendes :-)). Bueno, qué saldrá de esto para juzgar, por supuesto, usted ..
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Así que hablemos hoy sobre supersónico y Avión supersónico. La noción misma de supersónico" en nuestro idioma (especialmente en superlativos) parpadea mucho más a menudo que el término " subsónico".
Por un lado, esto es, en general, comprensible. Los aviones subsónicos se han convertido durante mucho tiempo en algo bastante común en nuestras vidas. A Avión supersónico, aunque han estado volando en el espacio aéreo durante 65 años, todavía parecen ser algo especial, interesante y merecedor de mayor atención.
Por otro lado, esto es bastante justo. Después de todo, los vuelos a supersónico- esto, se podría decir, es un área separada de movimiento cerrada por una cierta barrera. Sin embargo, las personas inexpertas bien pueden tener una pregunta: “¿Qué, de hecho, es tan sobresaliente en este sonido supersónico? ¿Cuál es la diferencia entre un avión que vuela a una velocidad de 400 km/h o 1400 km/h? ¡Dale un motor más potente y todo estará bien! Aproximadamente en esta posición semántica estaba la aviación en los albores de su desarrollo.
La velocidad siempre ha sido el último sueño, e inicialmente estas aspiraciones se implementaron con bastante éxito. Ya en 1945, el piloto de pruebas de Messerschmitt L. Hoffmann en vuelo nivelado en uno de los primeros aviones del mundo con motores a reacción, el ME-262, alcanzó una velocidad de 980 km/h en vuelo nivelado a una altitud de 7200 m.
Sin embargo, en realidad, todo está lejos de ser tan simple. Después de todo, el vuelo supersónico difiere del subsónico no solo en la magnitud de la velocidad y no tanto en ella. La diferencia aquí es cualitativa.
Ya a partir de velocidades de unos 400 km / h, comienza a aparecer gradualmente una propiedad del aire como la compresibilidad. Y no hay nada, en principio, inesperado. es un gas Y todos los gases, como saben, a diferencia de los líquidos, son comprimibles. Cuando se comprime, los parámetros del gas cambian, como, por ejemplo, la densidad, la presión, la temperatura. Debido a esto, varios procesos físicos ya pueden proceder de manera diferente en un gas comprimido que en uno enrarecido.
Cuanto más rápido vuela un avión, más se convierte, junto con sus superficies aerodinámicas, en una especie de pistón, en cierto sentido comprimiendo el aire frente a él. Exagerado, por supuesto, pero en general exactamente así :-).
Con el aumento de la velocidad, el patrón aerodinámico del flujo alrededor de la aeronave cambia y cuanto más rápido, más :-). Y en supersónico es cualitativamente diferente. Al mismo tiempo, surgen nuevos conceptos de aerodinámica, que a menudo simplemente no tienen ningún sentido para los aviones de baja velocidad.
Para caracterizar la velocidad de vuelo, ahora es conveniente y necesario utilizar un parámetro como el número de Mach (número de Mach, la relación entre la velocidad del avión en relación con el aire en un punto dado y la velocidad del sonido en la corriente de aire en este punto). ). Otro tipo de resistencia aerodinámica aparece y se vuelve tangible (¡muy tangible!) resistencia a las olas(junto con la ya mayor resistencia convencional).
Fenómenos como la crisis de las olas (con un número crítico M), barrera supersónica, ondas de choque y ondas de choque.
Además, las características de controlabilidad y estabilidad de la aeronave se deterioran debido al desplazamiento hacia atrás del punto de aplicación de las fuerzas aerodinámicas.
Al acercarse a la región de velocidades transónicas, la aeronave puede experimentar fuertes sacudidas (esto era más típico de la primera aeronave que asaltó el entonces misterioso límite de la velocidad del sonido), similar en sus manifestaciones a otro fenómeno muy desagradable que los aviadores tuvieron que enfrentar. en su desarrollo profesional. Este fenómeno se llama aleteo (tema para otro artículo :-)).
Un momento tan desagradable aparece como el calentamiento del aire como resultado de su brusco frenado frente a la aeronave (el llamado calentamiento cinético), así como el calentamiento como resultado de la fricción viscosa del aire. Al mismo tiempo, las temperaturas son bastante altas, unos 300ºС. La piel de la aeronave se calienta a tales temperaturas durante un largo vuelo supersónico.
Definitivamente hablaremos sobre todos los conceptos y fenómenos mencionados anteriormente, así como las razones de su aparición, en otros artículos con más detalle. Pero ahora mismo, creo que está bastante claro que supersónico- esto es algo completamente diferente a volar a velocidad subsónica (especialmente baja).
Para llevarse bien con todos los nuevos efectos y fenómenos emergentes a altas velocidades y corresponder completamente a su propósito, el avión también debe cambiar cualitativamente. Ahora esto debería ser Avión supersónico, es decir, una aeronave capaz de volar a una velocidad superior a la velocidad del sonido en una determinada sección del espacio aéreo.
Y para él no basta con aumentar la potencia del motor (aunque este también es un detalle muy importante y obligatorio). Dichos aviones también suelen cambiar externamente. Esquinas y bordes afilados, aparecen líneas rectas en su apariencia, en contraste con los contornos "suaves" de los aviones subsónicos.
Avión supersónico tener un ala en flecha o triangular en planta. Un avión de ala delta típico y uno de los más famosos es el notable caza MIG-21 (velocidad máxima a una altitud de 2230 km/h, cerca del suelo 1300 km/h).
Avión supersónico de ala triangular MIG-21.
Una de las variantes en flecha es un ala de forma ojival, que tiene un mayor coeficiente de sustentación. Tiene una afluencia especial cerca del fuselaje, diseñada para formar vórtices espirales artificiales.
MIG-21I con ala animada.
MIG-21I - ala animada.
Ala animal del TU-144.
Es interesante que un ala de este tipo, luego instalada en el TU-144, se haya probado en un laboratorio volador basado en el mismo MIG-21 (MIG-21I).
La segunda opción es ala supercrítica. Tiene un perfil aplanado con cierta parte trasera curvada, lo que permite retrasar la aparición de una crisis de olas a altas velocidades y puede ser económicamente ventajoso para aeronaves subsónicas de alta velocidad. Un ala de este tipo se utiliza, en particular, en el avión SuperJet 100.
SuperJet 100. Un ejemplo de un ala supercrítica. La curva del perfil es claramente visible (parte trasera)
Se puede hacer clic en las fotos.
"¡Enciéndelo supersónico!"
Aviones de pasajeros supersónicos: ¿qué sabemos sobre ellos? Al menos el hecho de que fueron creados hace relativamente mucho tiempo. Pero, por diversas razones, no se usaron durante tanto tiempo ni tan a menudo como se podía. Incluso hoy en día, solo existen como modelos de diseño.
¿Porqué es eso? ¿Cuál es la peculiaridad y el "secreto" de lo supersónico? ¿Quién creó esta tecnología? Y también, ¿cuál será el futuro de los aviones supersónicos en el mundo y, por supuesto, en Rusia? Intentaremos responder a todas estas preguntas.
"Vuelo de despedida"
Entonces, desde que los últimos tres aviones de pasajeros supersónicos en funcionamiento realizaron sus últimos vuelos, después de lo cual fueron dados de baja, han pasado quince años. Fue allá por 2003. Luego, el 24 de octubre, todos juntos "le dijeron adiós al cielo". La última vez volaron a baja altura, sobre la capital de Gran Bretaña.
Luego aterrizamos en el aeropuerto de Londres Heathrow. Estos eran aviones Concorde propiedad de British Airways. Y con semejante "vuelo de despedida" completaron una brevísima historia tráfico de pasajeros, a una velocidad superior al sonido...
Eso es lo que podrías haber pensado hace unos años. Pero ahora ya es posible decirlo con certeza. Este es el final de sólo la primera etapa de esta historia. Y probablemente, todas sus páginas brillantes aún están por llegar.
Hoy es preparación, mañana es vuelo
Hoy en día, muchas empresas y diseñadores de aeronaves están pensando en las perspectivas de la aviación de pasajeros supersónica. Algunos están haciendo planes para revivirlo. Otros ya se están preparando para ello.
Después de todo, si pudo existir y funcionar de manera efectiva hace algunas décadas, hoy, con tecnologías que han avanzado seriamente, es muy posible no solo revivirlo, sino también resolver una serie de problemas que obligaron a las principales aerolíneas a abandonarlo. .
Y las perspectivas son demasiado tentadoras. La posibilidad de un vuelo, por ejemplo, de Londres a Tokio, en cinco horas, parece muy interesante. ¿Cruzar la distancia de Sydney a Los Ángeles en seis horas? ¿Y llegar de París a Nueva York en tres y medio? Con un avión de pasajeros, que es capaz de volar a una velocidad superior a la que viaja el sonido, esto no es nada difícil.
Pero, por supuesto, antes del "regreso" triunfal de tales al espacio aéreo (científicos, ingenieros, diseñadores y muchos otros), aún queda mucho trabajo por hacer. Es necesario no sólo restaurar lo que una vez fue ofreciendo nuevo modelo. Para nada.
El objetivo es resolver muchos problemas asociados con la aviación supersónica de pasajeros. La creación de aviones que no solo demostrarán las capacidades y el poder de los países que los construyeron. Pero también serán realmente efectivos. Tanto como para ocupar su digno nicho en la aviación.
Historia de lo supersónico. Parte 1. Lo que sucedió al principio...
¿Dónde comenzó todo? De hecho, de la simple aviación de pasajeros. Y tal ya tiene más de un siglo. Su diseño comenzó en la década de 1910, en Europa. Cuando los artesanos de los países más desarrollados del mundo crearon el primer avión, cuyo objetivo principal era transportar pasajeros a varias distancias. Es decir, un vuelo con muchas personas a bordo.
El primero de ellos es la limusina francesa Bleriot XXIV. Pertenecía al fabricante de aviones Bleriot Aeronautique. Sin embargo, se usó principalmente para la diversión de aquellos que pagaron "paseos" de placer: vuelos en él. Dos años después de su creación, aparece un análogo en Rusia.
Era el S-21 Grand. Fue diseñado sobre la base del "Caballero Ruso" creado por Igor Sikorsky, un bombardero pesado. Y la construcción de este avión de pasajeros fue realizada por los trabajadores de Baltic Carriage Works.
Bueno, después de eso, el progreso fue imparable. La aviación se desarrolló rápidamente. Y de pasajeros, en particular. Al principio había vuelos entre ciudades específicas. Entonces los aviones pudieron salvar las distancias entre estados. Finalmente, los aviones comenzaron a cruzar los océanos y volar de un continente a otro.
El desarrollo de tecnología y un número cada vez mayor de innovaciones permitieron que la aviación viajara muy rápidamente. Mucho más rápido que los trenes o los barcos. Y para ella, después de todo, prácticamente no había barreras. No había necesidad de cambiar de un transporte a otro, no solo, digamos, viajar a algún "fin del mundo" particularmente distante.
Incluso cuando es necesario cruzar extensiones de tierra y agua a la vez. Nada detuvo a los aviones. Y esto es natural, porque sobrevuelan todo: continentes, océanos, países...
Pero el tiempo pasó rápido, el mundo cambió. Por supuesto, la industria de la aviación también se desarrolló. Las aeronaves durante las siguientes décadas, hasta la década de 1950, cambiaron tanto, en comparación con las que volaban a principios de la década de 1920 y principios de la década de 1930, que se convirtieron en algo completamente diferente, especial.
Y así, a mediados del siglo XX, el desarrollo del motor a reacción fue muy rápido, incluso en comparación con los veinte o treinta años anteriores, a un ritmo.
Una pequeña digresión informativa. O - un poco de física
Los desarrollos avanzados han permitido que las aeronaves "aceleren" a una velocidad mayor que aquella con la que se propaga el sonido. Por supuesto, en primer lugar, se aplicó en la aviación militar. Después de todo, estamos hablando del siglo XX. Que, tristemente darse cuenta, fue un siglo de conflictos, dos guerras mundiales, la lucha "fría" de la URSS y los EE.UU....
Y casi todas las nuevas tecnologías creadas por los principales estados del mundo se consideraron en primer lugar desde el punto de vista de cómo se pueden usar en defensa o ataque.
Entonces los aviones ahora podrían volar a velocidades nunca antes vistas. Más rápido que el sonido. ¿Y cuál es su especificidad?
En primer lugar, es obvio que se trata de una velocidad que supera a la que se transporta el sonido. Pero, recordando las leyes básicas de la física, podemos decir que en diferentes condiciones, puede diferir. Sí, y “excede” es un concepto muy vago.
Y por lo tanto, hay un estándar especial. La velocidad supersónica es aquella que supera en cinco veces la velocidad del sonido, teniendo en cuenta que dependiendo de la temperatura y otros factores ambientales, esta puede cambiar.
Por ejemplo, si tomamos la normalidad Presión atmosférica, al nivel del mar, entonces, en este caso, la velocidad del sonido será igual a una cifra impresionante: 1191 km / h. Es decir, se superan 331 metros en un segundo.
Pero, lo que es especialmente importante cuando se diseñan aviones supersónicos, a medida que asciende, la temperatura disminuye. Esto significa que la velocidad con la que se propaga el sonido es muy significativa.
Entonces, digamos, si te elevas a una altura de 20 mil metros, aquí ya serán 295 metros por segundo. Pero hay otro punto importante.
A 25.000 metros sobre el nivel del mar, la temperatura comienza a subir ya que ya no es la atmósfera inferior. Y así sigue. O mejor dicho, más alto. Digamos que a una altitud de 50.000 metros hará aún más calor. En consecuencia, la velocidad del sonido allí aumenta aún más.
Interesante, ¿cuánto? Elevándose 30 kilómetros sobre el nivel del mar, te encuentras en la "zona" donde el sonido viaja a una velocidad de 318 metros por segundo. Y a 50.000 metros, respectivamente - 330 m/s.
En el número de Mach
Por cierto, es interesante que, para simplificar la comprensión de las características del vuelo y el trabajo en tales condiciones, el número de Mach se use en la aviación. descripción general tal, puede reducirse a las siguientes conclusiones. Expresa la velocidad del sonido que se produce en determinadas condiciones, a una determinada altura, a una determinada temperatura y densidad del aire.
Por ejemplo, la velocidad de vuelo, que equivale a dos números de Mach, a una altura de diez kilómetros sobre el suelo, en condiciones normales, será de 2.157 km/h. Y al nivel del mar - 2.383 km/h.
Historia de lo supersónico. Parte 2. Superando barreras
Por cierto, por primera vez alcanzó la velocidad de vuelo, más de 1 Mach, un piloto de los EE. UU.: Chuck Yeager. Esto sucedió en 1947. Luego "dispersó" su avión, volando a una altura de 12,2 mil metros sobre el suelo, a una velocidad de 1066 km/h. Así fue el primero vuelo supersónico no tierra.
Ya en la década de 1950, se comenzó a trabajar en el diseño y la preparación para la producción en serie de aviones de pasajeros capaces de volar a una velocidad más rápida que el sonido. Están dirigidos por científicos y diseñadores de aeronaves de los países más poderosos del mundo. Y consiguen triunfar.
El mismo "Concorde", un modelo, que finalmente se abandonará en 2003, se creó en 1969. Este es un desarrollo conjunto, británico-francés. El nombre elegido simbólicamente - "Concorde", del francés, se traduce como "consentimiento".
Era uno de los dos tipos existentes de aviones de pasajeros supersónicos. Bueno, la creación del segundo (o más bien, cronológicamente, el primero) es mérito de los diseñadores de aviones de la URSS. El análogo soviético del Concorde se llama Tu-144. Fue diseñado en la década de 1960 y voló por primera vez el 31 de diciembre de 1968. Un año antes que el modelo británico-francés.
Otros tipos de aviones de pasajeros supersónicos, hasta el día de hoy, no se han implementado. Tanto el Concorde como el Tu-144 volaron gracias a motores turborreactores, que fueron especialmente reconstruidos para operar a velocidad supersónica durante mucho tiempo.
El análogo soviético del Concorde funcionó durante un período mucho más corto. Ya en 1977 fue abandonado. El avión volaba en promedio a una velocidad de 2.300 kilómetros por hora y podía transportar hasta 140 pasajeros a la vez. Pero al mismo tiempo, el precio de un boleto para un vuelo tan "supersónico" era dos, dos y medio o incluso tres veces más que para uno ordinario.
Por supuesto, estos no tenían una gran demanda entre los ciudadanos soviéticos. Y el mantenimiento del Tu-144 no fue fácil ni costoso. Por lo tanto, en la URSS fueron abandonados tan rápidamente.
Los Concordes duraron más, aunque los boletos para los vuelos que volaron también eran caros. Y la demanda tampoco fue grande. Pero aún así, a pesar de esto, continuaron siendo explotados, tanto en el Reino Unido como en Francia.
Si vuelve a calcular el costo de un boleto para Concorde, en la década de 1970, al precio de hoy, será de aproximadamente dos decenas de miles de dólares. Por un billete de ida. Puede comprender por qué la demanda de ellos fue algo menor que la de los vuelos con aviones que no alcanzan velocidades supersónicas.
El Concorde podía llevar a bordo de 92 a 120 pasajeros a la vez. Voló a una velocidad de más de 2 mil km/h y cubrió la distancia de París a Nueva York en tres horas y media.
Así pasaron varias décadas. Hasta 2003.
Uno de los motivos de la negativa a operar este modelo fue un accidente aéreo ocurrido en el año 2000. Entonces, había 113 personas a bordo del Concorde accidentado. Todos ellos murieron.
Más tarde, se inició una crisis internacional en el campo del transporte aéreo de pasajeros. Su causa son los ataques terroristas que tuvieron lugar el 11 de septiembre de 2001 en el territorio de los Estados Unidos.
Además, a todo, el período de garantía para Concorde está expirando. por airbus. Todo esto junto hizo que la operación adicional de aviones de pasajeros supersónicos fuera extremadamente poco rentable. Y en 2003, todos los Concordes fueron cancelados a su vez, tanto en Francia como en el Reino Unido.
esperanzas
Después de eso, todavía había esperanzas de un "regreso" temprano de los aviones de pasajeros supersónicos. Los diseñadores de aeronaves hablaron sobre la creación de motores especiales que ahorrarían combustible, a pesar de la velocidad de vuelo. Hablamos de mejorar la calidad y optimizar los principales sistemas de aviónica de dichos aviones.
Pero, en 2006 y 2008, se emitieron nuevas regulaciones de la Organización de Aviación Civil Internacional. Ellos definieron estos últimos (por cierto, son válidos para este momento) estándares para el ruido aceptable de las aeronaves durante el vuelo.
Y los aviones supersónicos, como saben, no tenían derecho a volar sobre áreas pobladas, por eso. Después de todo, producían fuertes estallidos de ruido (también por las características físicas del vuelo) cuando se movían a velocidades máximas.
Esta fue la razón por la que la "planificación" del "renacimiento" de la aviación supersónica de pasajeros se ralentizó un poco. Sin embargo, de hecho, después de la introducción de este requisito, los diseñadores de aeronaves comenzaron a pensar en cómo resolver ese problema. Después de todo, también tenía un lugar para estar antes, solo la "prohibición" se centró en él: el "problema del ruido".
Pero, ¿y hoy?
Pero han pasado diez años desde la última "prohibición". Y la planificación se convirtió sin problemas en diseño. Hasta la fecha, varias empresas y organizaciones gubernamentales se dedican a la creación de aviones supersónicos de pasajeros.
¿Qué exactamente? Ruso: Instituto Aerohidrodinámico Central (el que lleva el nombre de Zhukovsky), empresas Tupolev y Sukhoi. Los diseñadores de aviones rusos tienen una ventaja invaluable.
La experiencia de los diseñadores y creadores soviéticos del Tu-144. Sin embargo, es mejor hablar sobre los desarrollos domésticos en esta área por separado y con más detalle, lo cual proponemos hacer a continuación.
Pero no solo los rusos están creando una nueva generación de aviones de pasajeros supersónicos. Esta es también una preocupación europea: Airbus y la empresa francesa Dassault. Entre las empresas de los Estados Unidos de América que trabajan en este sentido se encuentran Boeing y, por supuesto, Lockheed Martin. En la tierra del sol naciente, la principal organización que diseña un avión de este tipo es la agencia de investigación aeroespacial.
Y esta lista de ninguna manera es completa. Al mismo tiempo, es importante aclarar que la gran mayoría de los diseñadores de aeronaves profesionales que trabajan en esta área se dividen en dos grupos. Independientemente del país de origen.
Algunos creen que es imposible de ninguna manera crear un avión de pasajeros supersónico "silencioso", en el nivel actual de desarrollo tecnológico de la humanidad.
Por lo tanto, la única salida es el diseño de un avión de pasajeros "simplemente rápido". Él, a su vez, se moverá a velocidad supersónica en aquellos lugares donde esté permitido. Y volando, por ejemplo, sobre asentamientos, regrese a subsónico.
Tales "saltos", según este grupo de científicos y diseñadores, reducirán el tiempo de vuelo al mínimo posible y no violarán los requisitos para efectos de ruido.
Otros, por el contrario, están llenos de determinación. Creen que ahora es posible abordar la causa del ruido. E hicieron muchos esfuerzos para demostrar que es muy posible construir un avión supersónico que vuele silenciosamente en los próximos años.
Y algo más de física aburrida.
Entonces, cuando se vuela a una velocidad superior a Mach 1,2, la estructura del avión genera ondas de choque. Son más fuertes en las áreas de la cola y la nariz, así como en algunas otras partes del avión, como, por ejemplo, en los bordes de las tomas de aire.
¿Qué es una onda de choque? Esta es una zona donde la densidad, la presión y la temperatura del aire experimentan saltos bruscos. Ocurren cuando se mueve a altas velocidades, más rápido que el sonido.
Las personas que están de pie en el suelo al mismo tiempo, a pesar de la distancia, parece que hay algún tipo de explosión. Por supuesto, estamos hablando de aquellos que están relativamente cerca, debajo del lugar donde vuela el avión. Por eso se prohibieron los vuelos de aviones supersónicos sobre las ciudades.
Es con tales ondas de choque que luchan los representantes del "segundo campo" de científicos y diseñadores, que creen en la posibilidad de nivelar este ruido.
Si entra en detalles, entonces la razón de esto es literalmente una "colisión" con el aire a una velocidad muy alta. En el frente de onda, la presión aumenta brusca y fuertemente. Al mismo tiempo, inmediatamente después, hay una caída de presión y luego una transición a un indicador de presión normal (como era antes de la "colisión").
Sin embargo, la clasificación de los tipos de olas ya se ha realizado y se han encontrado soluciones potencialmente óptimas. Solo queda completar el trabajo en esta dirección y hacer los ajustes necesarios en los diseños de aeronaves, o crearlos desde cero, teniendo en cuenta estas modificaciones.
En particular, los expertos de la NASA se han dado cuenta de la necesidad de cambios estructurales para reformar las características del vuelo en su conjunto.
Es decir, cambiar las características específicas de las ondas de choque, en la medida de lo posible al nivel tecnológico actual. Lo que se logra reestructurando la ola, debido a cambios puntuales de diseño. En consecuencia, la onda estándar se considera como la de tipo N, y la que se produce durante el vuelo, teniendo en cuenta las novedades propuestas por los expertos, como la de tipo S.
Y con este último, el efecto "explosivo" del cambio de presión se reduce significativamente, y las personas debajo, por ejemplo, en una ciudad, si un avión vuela sobre ella, incluso cuando escuchan tal efecto, solo como un "golpe distante". de la puerta de un coche”.
La forma también es importante
Además, por ejemplo, los diseñadores de aviación japoneses, no hace mucho tiempo, a mediados de 2015, crearon un modelo de planeador no tripulado D-SEND 2. Su forma está diseñada de una manera especial, lo que le permite reducir significativamente la intensidad y la cantidad de golpes. ondas que se producen cuando el dispositivo vuela a una velocidad supersónica.
La eficacia de las innovaciones propuestas de esta manera por científicos japoneses se comprobó durante las pruebas de D-SEND 2. Estas se llevaron a cabo en Suecia en julio de 2015. El transcurso del evento fue bastante interesante.
El planeador, que no estaba equipado con motores, se elevó a una altura de 30,5 kilómetros. Vía globo aerostático. Luego fue derribado. Durante la caída, "aceleró" a una velocidad de Mach 1,39. La longitud del propio D-SEND 2 es de 7,9 metros.
Después de las pruebas, los diseñadores de aviones japoneses pudieron afirmar con confianza que la intensidad de las ondas de choque, cuando se vuela a una velocidad superior a la del sonido, es dos veces menor que la del Concorde.
¿Cuáles son las características de D-SEND 2? En primer lugar, su nariz no es axisimétrica. La quilla se desplaza hacia él y, al mismo tiempo, la unidad de cola horizontal se establece en movimiento total. También se encuentra en un ángulo negativo con el eje longitudinal. Y al mismo tiempo, los extremos de la cola están ubicados más abajo que el punto de unión.
El ala, conectada suavemente al fuselaje, está hecha con un barrido normal, pero escalonado.
Según aproximadamente el mismo esquema, ahora, a partir de noviembre de 2018, están diseñando un AS2 supersónico para pasajeros. Los profesionales de Lockheed Martin están trabajando en ello. El cliente es la NASA.
Además, el proyecto del VTS / SPS ruso se encuentra ahora en la etapa de mejora de la forma. Está previsto que se cree con énfasis en la reducción de la intensidad de las ondas de choque.
Certificación y... más certificación
Es importante comprender que algunos proyectos de aviones supersónicos de pasajeros ya se implementarán a principios de la década de 2020. Al mismo tiempo, seguirán vigentes las normas establecidas por la Organización de Aviación Civil Internacional, en 2006 y 2008.
Esto significa que si para ese momento no ha habido un avance tecnológico serio en el campo del "supersónico silencioso", entonces es probable que se creen aviones que cambien a velocidades superiores a un Mach, solo en áreas donde esto esté permitido.
Y después de eso, cuando aparezcan las tecnologías necesarias, en tal escenario, habrá que realizar muchas pruebas nuevas. Para que las aeronaves puedan obtener permiso para sobrevolar zonas pobladas. Pero estas son solo especulaciones sobre el futuro, hoy en día es muy difícil decir algo con certeza al respecto.
Una cuestión de precio
Otro tema mencionado anteriormente es el costo. Eso sí, hasta la fecha ya se han creado muchos motores mucho más económicos que los que estaban en funcionamiento hace veinte o treinta años.
En particular, ahora se están diseñando aquellos que pueden proporcionar al avión movimiento a velocidades supersónicas, pero al mismo tiempo no "comen" tanto combustible como el Tu-144 o el Concorde.
¿Cómo? En primer lugar, este es el uso de materiales compuestos cerámicos, que proporcionan una disminución de las temperaturas, y esto es especialmente importante en las zonas calientes de las centrales eléctricas.
Además, la introducción de otro, tercer circuito de aire, además de externo e interno. Nivelación de un acoplamiento rígido de una turbina con un ventilador, dentro de un motor de avión, etc.
Sin embargo, incluso gracias a todas estas innovaciones, no se puede decir que el vuelo supersónico, en las realidades de hoy, sea económico. Por ello, para que sea accesible y atractivo para la población en general, es muy importante trabajar en la mejora de los motores.
Quizás, la solución real será un rediseño completo de la estructura, dicen los expertos.
Por cierto, no será posible reducir el costo aumentando el número de pasajeros por vuelo. Dado que los aviones que se están diseñando hoy (es decir, por supuesto, aviones supersónicos) están diseñados para transportar un pequeño número de personas, de ocho a cuarenta y cinco.
Nuevo motor - una solución al problema
De las últimas novedades en este ámbito, cabe destacar la innovadora planta de propulsión a chorro, turbofan, creada este año 2018 por GE Aviation. En octubre se presentó con el nombre de Affinity.
Está previsto que este motor se instale en el modelo AS2 de pasajeros mencionado. No existen "novedades" tecnológicas significativas en este tipo de centrales. Pero al mismo tiempo, combina las características de los motores a reacción con un grado de derivación grande y pequeño. Lo que hace que el modelo sea muy interesante para su instalación en un avión supersónico.
Entre otras cosas, los creadores del motor afirman que durante las pruebas demostrará su ergonomía. El consumo de combustible de la planta de energía será aproximadamente igual al que se puede registrar con los motores estándar de aviones de pasajeros que están actualmente en operación.
Es decir, es una aplicación para PowerPoint un avión supersónico consumirá aproximadamente la misma cantidad de combustible que un avión convencional, que no es capaz de acelerar a velocidades superiores a Mach 1.
Cómo sucederá esto es todavía difícil de explicar. Dado que las características de diseño del motor, sus creadores no revelan actualmente.
¿Qué pueden ser, aviones de pasajeros supersónicos rusos?
Por supuesto, hoy en día hay muchos proyectos específicos para aviones de pasajeros supersónicos. Sin embargo, no todos están cerca de la implementación. Veamos los más prometedores.
Entonces, los fabricantes de aviones rusos, que han heredado la experiencia de los maestros soviéticos, merecen una atención especial. Como se mencionó anteriormente, hoy, dentro de los muros de TsAGI que lleva el nombre de Zhukovsky, según sus empleados, la creación del concepto de un avión de pasajeros supersónico de nueva generación casi se ha completado.
La descripción oficial del modelo, proporcionada por el servicio de prensa del instituto, menciona que se trata de un avión "ligero, administrativo", "con bajo nivel de estampido sónico". El diseño es realizado por especialistas, empleados de esta institución.
Además, en el mensaje del servicio de prensa TsAGI, se menciona que debido al diseño especial del cuerpo del avión y una boquilla especial en la que está instalado el sistema de supresión de ruido, este modelo demostrará los últimos desarrollos tecnológicos en la industria aeronáutica rusa. .
Por cierto, es importante mencionar que entre los proyectos más prometedores de TsAGI, además del descrito, se encuentra una nueva configuración de aviones de pasajeros, llamada "ala voladora". Implementa varias mejoras especialmente relevantes. En concreto, permite mejorar la aerodinámica, reducir el consumo de combustible, etc. Pero para aviones no supersónicos.
Entre otras cosas, este instituto ha presentado repetidamente proyectos listos para usar que han llamado la atención de los entusiastas de la aviación de todo el mundo. Digamos, uno de los últimos, un modelo de avión comercial supersónico que puede recorrer hasta 7.000 kilómetros sin repostar y alcanzar una velocidad de 1,8 mil km/h. Este fue presentado en la exposición Gidroavisalon-2018.
"... ¡el diseño está sucediendo en todo el mundo!"
Además de los rusos mencionados, los siguientes modelos también son los más prometedores. American AS2 (capaz de alcanzar velocidades de hasta Mach 1,5). Español S-512 (límite de velocidad - Mach 1.6). Y también, actualmente en diseño en los EE. UU., Boom, de Boom Technologies (bueno, podrá volar a una velocidad máxima de Mach 2.2).
También está el X-59, que es creado por orden de la NASA, por Lockheed Martin. Pero será un laboratorio científico volador, no un avión de pasajeros. Y hasta ahora nadie ha planeado lanzarlo a la producción en masa.
Los planes de Boom Technologies son interesantes. Los empleados de esta empresa declaran que intentarán lograr la máxima reducción en el costo de un vuelo en aviones supersónicos creados por la empresa. Por ejemplo, pueden aproximar el precio de un vuelo de Londres a Nueva York. Se trata de 5000 dólares estadounidenses.
A modo de comparación, esto es lo que cuesta un billete para un vuelo desde la capital inglesa a "Nueva" York, en un avión regular o "subsónico", en clase ejecutiva. Es decir, el precio de un vuelo en un avión comercial capaz de volar a una velocidad superior a Mach 1,2 será aproximadamente igual al costo de un boleto costoso para un avión que no podría realizar el mismo vuelo rápido.
Sin embargo, Boom Technologies apostó a que no sería posible crear un transatlántico de pasajeros supersónico "silencioso" a corto plazo. Por lo tanto, su Boom volará a la velocidad máxima que puede desarrollar solo sobre espacios de agua. Y estando sobre tierra, cambia a uno más pequeño.
Dado que la longitud de Boom será de 52 metros, en un momento podrá transportar hasta 45 pasajeros. Según los planes de la empresa que diseña la aeronave, el primer vuelo de esta novedad debería producirse en 2025.
Lo que se sabe actualmente sobre otro proyecto prometedor– ¿AS2? Podrá transportar a una cantidad significativamente menor de personas, solo de ocho a doce personas por vuelo. En este caso, la longitud del revestimiento será igual a 51,8 metros.
Sobre el agua, él, según lo planeado, podrá volar a una velocidad de Mach 1.4-1.6, y sobre tierra - 1.2. Por cierto, en este último caso, debido a la forma especial, el avión, en principio, no formará ondas de choque. Por primera vez, este modelo debería despegar en el verano de 2023. En octubre del mismo año, la aeronave realizará su primer vuelo a través del Atlántico.
Este evento se programará para que coincida con una fecha memorable: el vigésimo aniversario del día en que el Concorde sobrevoló Londres por última vez.
Además, el S-512 español surcará los cielos por primera vez a más tardar a finales de 2021. Y las entregas de este modelo a los clientes comenzarán en 2023. La velocidad máxima de este avión es Mach 1,6. Es posible acomodar a 22 pasajeros a bordo. El alcance máximo de vuelo es de 11,5 mil km.
¡El cliente es la cabeza de todo!
Como puede ver, algunas empresas se esfuerzan mucho por completar el diseño y comenzar a construir aviones, lo más rápido posible. ¿Por el bien de quién están dispuestos a apresurarse tanto? Tratemos de explicar.
Así, durante 2017, por ejemplo, el volumen de tráfico aéreo de pasajeros ascendió a cuatro mil millones de personas. Además, 650 millones de ellos volaron en larga distancia, habiendo viajado de 3,7 a trece horas. Además, 72 millones de 650, además, volaron en primera clase o clase ejecutiva.
Son estas 72.000.000 personas, en promedio, con las que cuentan las empresas que se dedican a la creación de aviones de pasajeros supersónicos. La lógica es simple: es posible que a muchos de ellos no les importe pagar un poco más por un boleto, con la condición de que el vuelo sea el doble de rápido.
Pero, incluso a pesar de todas las perspectivas, muchos expertos creen razonablemente que el progreso activo de la aviación supersónica, creada para el transporte de pasajeros, puede comenzar después de 2025.
Esta opinión también está respaldada por el hecho de que el mencionado laboratorio "volador" X-59 saldrá al aire por primera vez solo en 2021. ¿Y por qué?
Investigación y perspectivas
El objetivo principal de sus vuelos, que se realizarán a lo largo de varios años, será la recopilación de información. El hecho es que este avión debe sobrevolar varios asentamientos a una velocidad supersónica. Los residentes de estos asentamientos ya han expresado su consentimiento para las pruebas.
Y después de que el avión laboratorio complete el siguiente "vuelo experimental", las personas que viven en esos asentamientos, sobre el que voló, debe contar las "impresiones" que recibieron durante el tiempo que el avión estuvo sobre sus cabezas. Y especialmente expresar claramente cómo se percibió el ruido. ¿Afectó sus medios de subsistencia, etc.?
Los datos recopilados de esta manera serán transferidos a la Administración Federal de Aviación en los Estados Unidos. Y tras su detallado análisis por parte de especialistas, es posible que se levante la prohibición de vuelos de aviones supersónicos sobre zonas terrestres pobladas. Pero en cualquier caso, esto sucederá no antes de 2025.
Mientras tanto, podemos ver la creación de estos aviones innovadores, que pronto marcarán el nacimiento de una nueva era de la aviación supersónica de pasajeros con sus vuelos.
