L'une des tâches les plus importantes de tous les spécialistes de l'industrie de l'aviation et des transports est la création d'avions de passagers supersoniques. L'analyse d'avions de passagers supersoniques déjà existants a permis de développer fondamentalement de nouveaux, rentables et répondant aux normes environnementales. Considérez un certain nombre d'inventions visant à créer des avions de passagers supersoniques universels qui pourraient être utilisés à des altitudes de vol en dehors des couloirs aériens modernes à des vitesses supersoniques.
L'avion supersonique, conçu par Korabef Johann et Prampolini Marko, a amélioré les performances des avions Concorde et Tupolev TU-144. En particulier, la réduction du niveau de bruit qui accompagne le franchissement du mur du son.
La présente invention comprend un fuselage (figure 1) qui est formé par une section avant ou nez CN, une section médiane ou cabine passagers P et une section arrière. Le fuselage de l'avion a une section constante qui, à partir de la section de la cabine passagers, se dilate progressivement et se rétrécit dans la direction arrière de l'avion.
Figure 1. Vue en coupe longitudinale d'un avion à très grande vitesse
À l'intérieur de la partie arrière du fuselage se trouvent un ou plusieurs réservoirs d'oxygène liquide R01 et un réservoir d'hydrogène sous forme liquide ou de boue Rv, destinés à alimenter le moteur-fusée.
L'avion a une aile gothique triangulaire, comme le montre la (fig. 2), dont la racine prend naissance au niveau où commence l'extension du fuselage avant. L'aile delta est équipée de deux volets de chaque côté du fuselage.
Figure 2. Vue en perspective d'un avion à très grande vitesse
A l'aide d'une pièce cylindrique, une petite aile a1,a2 est fixée à chaque extrémité extérieure du bord de fuite de l'aile delta. Dans (Fig. 3) cette invention est illustrée.
Figure 3. Petite aile en perspective
La petite aile mobile se compose de deux éléments de forme trapézoïdale, situés de part et d'autre de la partie cylindrique. La partie cylindrique, dont l'axe est parallèle à l'axe du fuselage, peut être tournée autour de son axe pour installer une petite aile, en fonction de la vitesse de l'avion. La position des petites ailes est horizontale à des vitesses inférieures à 1 Max et verticale à des vitesses supérieures à 1 Max. Changer les positions de la petite aile est nécessaire pour résoudre le problème de la combinaison du centre de gravité et du centre d'application de la poussée à n'importe quelle vitesse de l'avion.
L'avion est équipé d'un système moteur (Figure 1). Ce système contient deux turboréacteurs TB1(TB2), deux statoréacteurs ST1(ST2) et un moteur-fusée Mf.
Deux turboréacteurs TB1(TB2) sont situés dans la zone de transition entre la cabine passagers P et la section arrière du fuselage. Les turboréacteurs sont conçus pour la phase de roulage de l'avion et la phase de décollage. Peu avant d'entrer dans la zone de vol transsonique, les turboréacteurs sont éteints et rétractés à l'intérieur du fuselage. Dès que la phase d'atterrissage de l'aéronef commence et que la vitesse de l'aéronef devient inférieure à 1 Max, les turboréacteurs sont sortis et allumés. Cette solution permet de réduire significativement la taille et la masse des turboréacteurs par rapport aux turboréacteurs classiques.
Lors de la phase de décollage, l'avion est propulsé non seulement par les turboréacteurs TB1(TB2), mais également par le moteur-fusée. Le moteur-fusée peut être (Fig. 4) soit un moteur unique à poussée variable en douceur, soit une combinaison du moteur principal Mp avec plusieurs moteurs auxiliaires Ma1, Ma2 à poussée séparée.
Figure 4. Vue arrière du moteur-fusée
Le moteur-fusée, situé à l'arrière du fuselage, a la capacité de s'ouvrir et de se fermer dans le fuselage à l'aide de la trappe arrière P de l'avion, comme illustré à la (Fig. 5).
Figure 5. Vue arrière d'un avion à très grande vitesse
Pendant la phase de décollage, la trappe est complètement ouverte, mais dès que l'avion est en marche haute altitude, le moteur de la fusée est éteint et la trappe est fermée, ce qui donne une forme profilée au fuselage. La phase de vol à vitesse de croisière commence.
La phase de vol à vitesse de croisière se produit avec la mise en marche des statoréacteurs ST1 (ST2) et l'arrêt du moteur-fusée Mf. Deux statoréacteurs sont placés symétriquement autour de l'axe longitudinal de l'avion et sont conçus pour créer une vitesse de croisière. Les moteurs Scramjet ont une géométrie fixe, ce qui réduit leur masse et simplifie leur conception. La poussée des statoréacteurs est modulée pendant le vol en modifiant le débit d'hydrogène.
L'aéronef selon la présente invention peut transporter une vingtaine de passagers. L'altitude de vol de l'avion est de 30 000 m à 35 000 m et peut atteindre des vitesses de Mach 4 à Mach 4,5.
Un avion de passagers supersonique est particulièrement intéressant, qu'il est proposé de réaliser selon la configuration aérodynamique "canard". Conformément à la solution technique revendiquée, l'avion contient un fuselage, comme illustré à la (Fig. 6), qui est relié à l'aile 1 à l'aide d'un influx 2. Un habitacle est situé dans la partie centrale du fuselage . En coupe transversale, le nez et les parties centrales du fuselage sont arrondis. Il y a un évidement dans la partie arrière du fuselage.
Figure 6. Vue générale de l'avion
L'avion est équipé de moteurs placés dans la nacelle moteur 3, qui sont regroupés en un « package » à deux prises d'air 4. Ce "package" est installé par le haut derrière l'approfondissement du fuselage arrière, ce qui permet de réduire la traînée du navire, d'améliorer l'équilibrage en cas de panne d'un moteur.
L'approfondissement du fuselage arrière vise à réduire les irrégularités du flux supersonique fourni aux entrées d'air. Cette solution technique est limitée à la première plate-forme 6 et à une paire de deuxièmes plates-formes 7, comme illustré à la (Fig. 7).
Figure 7. Vue de dessus du fuselage arrière
La première plate-forme 6, réalisée à plat, forme une coupe oblique du fuselage. Le site peut être orienté dans le sens de l'alimentation en air de la prise d'air du navire selon un angle aigu dont la valeur est comprise entre 2 et 10 degrés. Avec la peau du fuselage, la première plate-forme est reliée à un angle sans transition douce, ce qui assure la présence d'une arête vive 9 à la jonction de la plate-forme avec la peau, qui forme un écoulement tourbillonnaire le long des arêtes vives du joint. L'écoulement supersonique vortex assure l'évacuation de la couche limite croissante, formée du fait du mouvement de l'écoulement sur les patins, depuis les zones périphériques des patins et son ruissellement hors du fuselage.
Les deuxièmes plates-formes 7, réalisées à plat, sont placées entre les entrées d'air 4 et la première plate-forme 6. Elles sont situées à un angle l'une de l'autre, qu'il est conseillé de choisir supérieur à 150 degrés. Pour éviter une augmentation de la résistance aérodynamique, l'angle entre la direction d'alimentation en air de l'entrée d'air et le bord de raccordement des deuxièmes plates-formes 10 ne doit pas dépasser 20 degrés.
La présence des seconds sites permet de supprimer la couche limite des zones proches du plan de symétrie de l'avion, du fait de la formation d'un vortex intense. Un écoulement vortex intense se forme dans la zone des nervures entre les deuxièmes plates-formes. Enlever la couche limite des zones proches du plan de symétrie de l'aéronef permet de réduire l'épaisseur de la couche limite avant d'entrer dans les entrées d'air.
Il est à noter que le retrait de la couche limite immédiatement avant la découpe de l'entrée d'air est assuré en prolongeant les deuxièmes plates-formes au-delà de cette découpe. (Fig. 8) illustre cette solution.
Figure 8. Vue d'un des deuxièmes méplats à l'endroit de son prolongement au-delà de la coupe de la prise d'air
La différence entre le brevet de Valeriy Nikolayevich Sirotin et les autres est qu'il propose un avion supersonique de passagers avec des ailes en flèche inversées, qui a des modules de sauvetage d'urgence (illustrés à la Fig. 9).
L'avion, selon le brevet, contient un fuselage 1, à l'avant duquel se trouve le cockpit 11. Dans la partie médiane, se trouvent des modules de sauvetage d'urgence 2, qui forment le contour extérieur du fuselage, en raison de calorifuge des murs. L'avion supersonique comprend également des ailes gauche et droite 3, qui peuvent tourner par rapport à l'axe du fuselage. Le groupe motopropulseur de l'invention comprend quatre turboréacteurs à sustentation et vol 9.
Figure 9. Vue de dessus de l'avion avant de tourner les ailes droite et gauche vers les poignées de maintien du fuselage
Il convient de noter que l'avion est équipé de stabilisateurs verticaux 6 et horizontaux 7. La queue horizontale avant 8, à l'aide de moteurs spéciaux, est installée avec la possibilité de rotation autour de l'axe le long de l'horizontale du fuselage.
Les ailes droite et gauche 3 sont fixées avec possibilité de rotation autour de l'axe horizontal du fuselage.Afin de fixer les positions des ailes droite et gauche à une vitesse supersonique, il y a des poignées de retenue dans la partie inférieure du fuselage. Des moteurs spéciaux sont fournis pour faire tourner les ailes. La quantité de rotation des ailes est de 53 degrés par rapport à l'axe horizontal du fuselage. Cette valeur fournit un décalage dans la zone où le décrochage de l'écoulement commence des extrémités des ailes à la racine.
Dans (Fig.10), il est montré comment, pendant le décollage, les moteurs des mécanismes 15 tournent les ailes droite et gauche à un angle de 53 degrés dans la direction du fuselage, et la queue horizontale avant tourne à un angle de 85 degrés. Cette conception aérodynamique orientée vers l'avant permet à l'avion de décoller.
Figure 10. Vue de dessus du schéma du mécanisme de rotation des ailes
Lorsqu'une vitesse subsonique élevée est atteinte, les moteurs des mécanismes tournent les ailes vers l'intérieur vers l'axe du fuselage, où elles sont fixées avec des poignées de maintien. Il y a un virage et la queue horizontale avant. En raison de ces actions, l'avion modifie sa configuration aérodynamique (Fig. 11), ce qui lui permet de développer une vitesse supersonique.
Figure 11. Vue de dessus de l'avion après avoir tourné les ailes droite et gauche vers les poignées de maintien du fuselage
En cas d'urgence, le navire est équipé de modules de sauvetage (Fig. 12). Chaque module est équipé d'unités d'éjection 21, qui sont activées à la commande des pilotes, d'un parachute 22, d'un train d'atterrissage 23 et d'un système d'alimentation autonome.
Figure 12. Descente du module habitable
Les auteurs du brevet n° 2391254 nous proposent un vaisseau supersonique, qui est réalisé selon le schéma aérodynamique « sans queue avec GO ». Selon le brevet, comme illustré à la (Fig. 13), l'avion contient un fuselage 1 dont la partie avant comprend le cockpit et l'habitacle 8. Une attention particulière doit être portée au fait que le nez du fuselage est aplati 7. Dans le plan vertical, il est réalisé avec un rayon de 0, 1 ... 5 mm et dans le plan horizontal de 300 ... 1500 mm.
Figure 13. Vue générale de l'avion
Le bang sonique minimum est obtenu par le fait que la forme de la section transversale, qui est proche d'une forme circulaire, présente une augmentation du rayon du fuselage avant.
Selon ce brevet, afin d'assurer une efficacité élevée du contrôle longitudinal, de créer un moment de tangage favorable à des vitesses supersoniques, la partie inférieure de la queue du fuselage passe en douceur dans une surface plane dans la direction transversale. La partie inférieure de la queue du fuselage se termine par la gouverne de profondeur.
Pour assurer un minimum de perturbations d'écoulement et de résistance aux vagues, les auteurs proposent de faire un grand angle de balayage de l'ordre de 78...84 sur la section d'emplanture de l'aile en flèche à la jonction de l'aile et du fuselage 14 . Et le profil du bord d'attaque 9 doit être réalisé avec un rayon de courbure de 5 ... 40 mm, pour augmenter le volume de l'aile et la valeur de l'angle d'attaque maximal autorisé.
Une attention particulière doit être portée aux entrées d'air du moteur 4, qui sont situées sur les côtés du fuselage au-dessus de la surface supérieure du pied d'aile, ce qui réduit leur effet néfaste sur l'amplitude du bang sonique. Comme l'écoulement ralentit devant les entrées d'air, la couche limite est drainée à travers des sections perforées 16 (représentées sur la (Fig. 14)), qui sont réalisées sur les plans devant les entrées d'air et dans celles-ci elles-mêmes.
Figure 14. Schéma de préchargement de l'aile (fuselage) devant les prises d'air et schéma de contournement de la couche limite
La décharge de cette couche limite se produit sur la surface supérieure du fuselage et de l'aile, à travers le conduit de drainage 17. Mais pour fournir la quantité d'air requise dans divers modes, les prises d'air supersoniques contiennent un mécanisme de dérivation d'air contrôlée 18 de la couche limite canal de vidange dans le canal de conduit d'air 19 depuis les entrées d'air vers le moteur.
Pour une raison ou une autre, les avions supersoniques mis en œuvre à cette époque ont été retirés de l'utilisation. Les inventions présentées dans cet article visent à créer des avions supersoniques ayant des performances de vol et des performances environnementales élevées.
Les principales tâches techniques pour créer de tels dispositifs sont:
Réduire la traînée aérodynamique du navire ;
Réduire le niveau de bruit qui accompagne le franchissement du mur du son ;
Réduction des émissions de substances nocives dans l'atmosphère, obtenue par une réduction de la consommation de carburant grâce à l'amélioration des performances des prises d'air.
La plupart des avions supersoniques brevetés ont une altitude supérieure à celle d'un avion de ligne conventionnel. Cet avantage permet l'utilisation de l'avion dans presque toutes les conditions météorologiques, puisque le vol est effectué à des altitudes où il n'y a pas de phénomènes météorologiques qui affectent le pilotage normal.
Bibliographie:
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- Bakhtin E.Yu., Zhitenev V.K., Kazhan A.V., Kazhan V.G., Mironov A.K., Polyakov A.V., Remeev N.Kh. Tapoter. N° 2391254 (RF). CIB B 64 D 33/02, B 64 D 27/16, B 64 C 3/10, B 64 C 1/38, B 64 C30. Avion supersonique (options).
- Korabef Johann, Prampolini Marco, brevet n° 2547962 (RF). CIB B 64 C 30/00, B 64 D 27/020, B 64 C 5/10, B 64 C 5/08. Avion à très grande vitesse et méthode de déplacement de l'air correspondante
- Sirotin V.N. Tapoter. N° 2349506 (RF). CIB B 64 C 3/40, B 64 C30. Avion supersonique de passagers avec ailes à flèche inversée et modules de sauvetage.
Les concepteurs d'avions ont été confrontés à la tâche d'augmenter encore leur vitesse. Une vitesse plus élevée a élargi les capacités de combat des chasseurs et des bombardiers.
Le début de l'ère supersonique est marqué par le vol de Chuck Yeager, un pilote d'essai américain, le 14 octobre 1947, sur un avion expérimental Bell X-1 avec un moteur-fusée XLR-11, qui atteint une vitesse supersonique en vol contrôlé.
Développement
Les années 60-70 du XXe siècle ont été marquées par un développement rapide aviation supersonique. Les principaux problèmes de stabilité et de contrôlabilité des avions, leur efficacité aérodynamique ont été résolus. La vitesse de vol élevée permettait également d'augmenter le plafond à plus de 20 km, ce qui était important pour la reconnaissance et les bombardiers. À cette époque, avant l'avènement des systèmes de missiles anti-aériens capables de toucher des cibles à haute altitude, le principe de base de l'utilisation de bombardiers était de voler vers la cible à la hauteur et à la vitesse les plus élevées possibles. Au cours de ces années, des avions supersoniques à diverses fins ont été construits et mis en production - chasseurs, bombardiers, intercepteurs, chasseurs-bombardiers, avions de reconnaissance (le premier intercepteur supersonique tout temps - Convair F-102 Delta Dagger; le premier supersonique à longue portée bombardier - Convair B-58 Hustler) .
De nos jours, de nouveaux avions font leur apparition, y compris ceux fabriqués à l'aide de la technologie de réduction de visibilité Stealth.
Schémas comparatifs du Tu-144 et du Concorde
Avion supersonique de passagers
Dans l'histoire de l'aviation, seuls deux avions supersoniques passagers effectuaient des vols réguliers. L'avion soviétique Tu-144 a effectué son premier vol le 31 décembre 1968, a été en service de 1978 à 1978. Deux mois plus tard, le 2 mars 1969, le Concorde anglo-français (fr. Concorde- "consentement") fait vols transatlantiques de à 2003 . Leur fonctionnement a permis non seulement de réduire considérablement le temps de vol sur les vols long-courriers, mais également d'utiliser des espace aérienà haute altitude (≈18 km), alors que le principal espace aérien utilisé par les paquebots (altitudes de 9-12 km) était déjà considérablement chargé ces années-là. De plus, des avions supersoniques ont volé le long de routes redressées (en dehors des voies aériennes).
Questions théoriques
Le vol à vitesse supersonique, contrairement à la vitesse subsonique, se déroule selon d'autres lois, car lorsqu'un objet atteint la vitesse du son, le schéma aérodynamique du flux change qualitativement, en raison duquel la traînée aérodynamique augmente fortement, le chauffage cinétique du structure augmente, l'accent aérodynamique se déplace, ce qui entraîne une perte de stabilité et de contrôlabilité de l'avion. De plus, un phénomène jusqu'alors inconnu tel que la "résistance aux vagues" est apparu.
Par conséquent, atteindre la vitesse du son et un vol efficace était impossible en augmentant simplement la puissance des moteurs ; de nouvelles solutions de conception étaient nécessaires. Le résultat a été un changement dans l'apparence de l'avion - des lignes droites caractéristiques, des angles vifs sont apparus, contrairement à la forme "lisse" des avions subsoniques.
Il convient de noter que la tâche de créer un système efficace avion supersonique ne peut pas encore être considérée comme résolue. Les créateurs doivent faire un compromis entre l'exigence d'augmenter la vitesse et de maintenir des caractéristiques de décollage et d'atterrissage acceptables. Ainsi, l'atteinte de nouvelles frontières par l'aviation en termes de vitesse et d'altitude est associée non seulement à l'utilisation d'un système de propulsion plus avancé ou fondamentalement nouveau et à une nouvelle disposition des aéronefs, mais également à des modifications de leur géométrie en vol. De tels changements, tout en améliorant les caractéristiques de l'avion à haute vitesse, ne doivent pas détériorer ses qualités à basse vitesse, et vice versa. Depuis peu, les créateurs refusent de réduire la surface alaire et l'épaisseur relative de leurs profils, ainsi que d'augmenter l'angle de balayage de l'aile pour les avions à géométrie variable, revenant aux ailes de faible flèche et de grande épaisseur relative, si valeurs satisfaisantes de vitesse maximale et de plafond ont déjà été atteints. Dans un tel cas, il est considéré comme important que l'avion supersonique ait de bonnes performances de vol à basse vitesse et une réduction de la traînée à haute vitesse, en particulier à basse altitude.
Remarques
voir également
Fondation Wikimédia. 2010 .
Voyez ce qu'est un "avion supersonique" dans d'autres dictionnaires :
Aéronefs, construction et vol Caractéristiques qui permettent des vols à des vitesses supérieures à la vitesse du son. Contrairement aux avions volant à des vitesses subsoniques, les avions supersoniques ont balayé ou triangulaire (en ... ... Encyclopédie de la technologie
avion supersonique- viršgarsinis lėktuvas statusas T sritis fizika atitikmenys : engl. avion à ultrasons vok. Oberschallflugzeug, n rus. avion supersonique, m pranc. avion supersonique, m … Fizikos terminų žodynas
avion supersonique Encyclopédie "Aviation"
avion supersonique- aéronef supersonique - aéronef dont les conditions d'exploitation prévoient un vol à des vitesses supérieures à la vitesse du son. L'introduction du concept "S. Avec." dans les années 1950 causé par une différence significative dans les formes géométriques qui fournissent ... ... Encyclopédie "Aviation"
On sait que les principales voies de développement de l'aviation ont été déterminées et sont déterminées principalement par les progrès des aéronefs à usage militaire, dont le développement nécessite beaucoup d'efforts et d'argent. Dans le même temps, l'aviation civile, pour laquelle ... ... Wikipedia
Avion de ligne supersonique Tu-144: performances de vol- Le 31 décembre 1968, un avion supersonique expérimental Tu 144 (numéro de queue URSS 68001) effectue son premier vol. Le Tu 144 a réussi à décoller deux mois plus tôt que son concurrent anglo-français, l'avion de ligne Concord, qui a effectué son premier vol le 2 ... ... Encyclopédie des journalistes
avion de passagers supersonique- Riz. 1. Avion de passagers supersonique Tu-144. L'avion de passagers supersonique (SPS) est conçu pour transporter des passagers, des bagages et du fret à une vitesse de vol de croisière supersonique (numéro de vol Mach M∞ > 1). D'abord (et... ... Encyclopédie "Aviation"
avia-su.ru
L'avion de chasse bimoteur fabriqué par le bureau d'études Sukhoi a été adopté par l'armée de l'air de l'URSS en 1985, bien qu'il ait effectué son premier vol dès mai 1977.
Cet avion peut atteindre une vitesse supersonique maximale de Mach 2,35 (2500 km/h), soit plus du double vitesse plus rapide du son.
Le Su-27 a acquis la réputation d'être l'une des unités les plus prêtes au combat de son époque, et certains modèles sont encore utilisés dans les armées de Russie, de Biélorussie et d'Ukraine.
www.f-16.net
Avion d'attaque tactique développé dans les années 1960 par General Dynamics. Conçu pour deux membres d'équipage, le premier avion est entré en service dans l'US Air Force en 1967 et a été utilisé pour le bombardement stratégique, la reconnaissance et la guerre électronique. Le F-111 a pu atteindre Mach 2,5 (2655 km/h), soit 2,5 fois la vitesse du son.
letgoflying.wordpress.com
Chasseur tactique bimoteur développé par McDonnell Douglas en 1967. L'avion tout temps est conçu pour capturer et maintenir la supériorité aérienne sur les forces ennemies pendant le combat aérien. Le F-15 Eagle a volé pour la première fois en juillet 1972 et est officiellement entré en service dans l'US Air Force en 1976.
Le F-15 est capable de voler à des vitesses supérieures à Mach 2,5 (2 655 km/h) et est considéré comme l'un des avions les plus performants jamais construits. Le F-15 Eagle devrait être en service dans l'US Air Force jusqu'en 2025. Le chasseur est actuellement exporté vers un certain nombre de pays étrangers dont le Japon, Israël et l'Arabie Saoudite.
airforce.ru
Un grand avion supersonique bimoteur fabriqué par Mikoyan Design Bureau est conçu pour intercepter des avions étrangers à grande vitesse. L'avion a effectué son premier vol en septembre 1975 et a été adopté par l'armée de l'air en 1982.
Le MiG-31 atteint Mach 2,83 (3 000 km/h) et était capable de voler à des vitesses supersoniques même à basse altitude. Le MiG-31 est toujours en service dans les forces aériennes de Russie et du Kazakhstan.
XB-70 newspaceandaircraft.com
L'avion à six moteurs XB-70 Valkyrie a été développé par North American Aviation à la fin des années 1950. L'avion a été construit comme un prototype de bombardier stratégique avec des bombes nucléaires.
Le XB-70 Valkyrie a atteint sa vitesse de conception le 14 octobre 1965, lorsqu'il a atteint Mach 3,02 (3219 km/h) à une altitude de 21300 m au-dessus de la base aérienne d'Edwards en Californie.
Deux XB-70 ont été construits et utilisés dans des vols d'essai de 1964 à 1969. L'un des prototypes s'est écrasé en 1966 après une collision en vol, et un autre XB-70 est exposé dans musée national US Air Force à Dayton, Ohio.
Arbrisseau Bell X-2
X-2 wikipedia.org
Avion propulsé par fusée - un développement conjoint de Bell Aircraft Corporation, de l'US Air Force et du National Comité consultatif en aéronautique (précurseur de la NASA) en 1945. L'avion a été construit pour étudier les propriétés aérodynamiques pendant le vol supersonique dans les gammes Mach 2 et Mach 3.
Le X-2, surnommé Starbuster, a effectué son premier vol en novembre 1955. L'année suivante, en septembre 1956, le capitaine Milburn à la barre a pu atteindre une vitesse de Mach 3,2 (3370 km/h) à une altitude de 19800 m.
Peu de temps après avoir atteint cette vitesse maximale, l'avion est devenu incontrôlable et s'est écrasé. Cet incident tragique a mis fin au programme X-2.
airforce.ru
L'avion Mikoyan-Gurevich a été conçu pour intercepter les avions ennemis à des vitesses supersoniques et collecter des données de renseignement. Le MiG-25 est l'un des avions militaires les plus rapides mis en service. Le MiG-25 a volé pour la première fois en 1964 et a été utilisé pour la première fois par l'armée de l'air soviétique en 1970.
Le MiG-25 a une vitesse de pointe incroyable de Mach 3,2 (3524 km/h). L'avion est toujours en service dans l'armée de l'air russe et est également utilisé par un certain nombre d'autres pays, dont l'armée de l'air algérienne et l'armée de l'air syrienne.
wikipedia.org
Un prototype d'avion développé par Lockheed Corporation à la fin des années 50 et au début des années 60. L'avion a été construit pour intercepter les avions ennemis à Mach 3.
Les tests du YF-12 ont eu lieu dans la zone 51, un terrain d'entraînement top secret de l'US Air Force que les ufologues ont attribué aux extraterrestres. Le YF-12 a volé pour la première fois en 1963 et a atteint une vitesse de pointe de Mach 3,2 (3 330 km/h) à 24 400 m. NASA. L'avion a finalement cessé de voler en 1978.
Un des exemples de projets d'avions supersoniques existants.
Aujourd'hui je vais commencer par une petite préface 🙂.
Sur ce site j'ai déjà un vol d'avion. C'est-à-dire qu'il est grand temps d'écrire quelque chose sur supersonique, surtout depuis que j'ai promis de le faire :-). L'autre jour, j'ai repris le travail avec un zèle considérable, mais je me suis rendu compte que le sujet était aussi intéressant que volumineux.
Ces derniers temps, mes articles n'ont pas brillé par la brièveté, je ne sais pas si c'est un avantage ou un inconvénient :-). Un communiqué sur le thème " supersonique"Menacé de devenir encore plus gros, et personne ne sait combien de temps il me faudrait pour" le créer " :-).
J'ai donc décidé d'essayer de faire quelques articles. Une sorte de petite série (trois ou quatre pièces), dans laquelle chaque volet sera consacré à un ou deux concepts sur le sujet vitesses supersoniques. Et ce sera plus facile pour moi, et je me martelerai moins la tête :-), et Yandex et Google seront plus favorables (ce qui est important, vous comprenez :-)). Eh bien, qu'adviendra-t-il de cela pour juger, bien sûr, vous ..
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Alors parlons aujourd'hui de supersonique et avion supersonique. La notion même de supersonique" dans notre langue (surtout dans les superlatifs) clignote beaucoup plus souvent que le terme " subsonic".
D'une part, cela est, en général, compréhensible. Les avions subsoniques sont depuis longtemps devenus quelque chose d'assez ordinaire dans nos vies. MAIS avion supersonique, bien qu'ils volent dans l'espace aérien depuis 65 ans, ils semblent toujours être quelque chose de spécial, intéressant et méritant une attention accrue.
D'un autre côté, c'est tout à fait juste. Après tout, les vols vers supersonique- ceci, pourrait-on dire, est une zone de mouvement distincte fermée par une certaine barrière. Cependant, les personnes inexpérimentées pourraient bien avoir une question : « Qu'y a-t-il, en fait, de si exceptionnel dans ce son supersonique ? Quelle est la différence entre un avion volant à une vitesse de 400 km/h ou 1400 km/h ? Donnez-lui un moteur plus puissant et tout ira bien ! Approximativement dans cette position sémantique se trouvait l'aviation à l'aube de son développement.
La vitesse a toujours été le rêve ultime, et au départ, ces aspirations ont été mises en œuvre avec succès. Déjà en 1945, le pilote d'essai Messerschmitt L. Hoffmann en vol en palier sur l'un des premiers avions au monde à réacteurs, le ME-262, a atteint une vitesse de 980 km/h en vol en palier à une altitude de 7200 m.
Cependant, dans la réalité, tout est loin d'être aussi simple. Après tout, le vol supersonique diffère du subsonique non seulement par l'amplitude de la vitesse et pas tellement par celle-ci. La différence ici est qualitative.
Déjà à partir de vitesses d'environ 400 km / h, une propriété de l'air telle que la compressibilité commence à apparaître progressivement. Et il n'y a rien, en principe, d'inattendu. est un gaz. Et tous les gaz, comme vous le savez, contrairement aux liquides, sont compressibles. Lorsqu'il est comprimé, les paramètres du gaz changent, tels que, par exemple, la densité, la pression, la température. De ce fait, divers processus physiques peuvent déjà se dérouler différemment dans un gaz comprimé que dans un gaz raréfié.
Plus un avion vole vite, plus il devient, avec ses surfaces aérodynamiques, une sorte de piston, comprimant en quelque sorte l'air devant lui. Exagéré, bien sûr, mais en général exactement comme ça :-).
Avec l'augmentation de la vitesse, le schéma aérodynamique du flux autour de l'avion change et plus il est rapide, plus il y en a :-). Et sur supersonique c'est qualitativement différent. Dans le même temps, de nouveaux concepts d'aérodynamique apparaissent, qui souvent n'ont tout simplement aucun sens pour les avions à basse vitesse.
Pour caractériser la vitesse de vol, il devient maintenant pratique et nécessaire d'utiliser un paramètre tel que le nombre de Mach (nombre de Mach, rapport de la vitesse de l'avion par rapport à l'air en un point donné à la vitesse du son dans le flux d'air en ce point ). Un autre type de traînée aérodynamique apparaît et devient tangible (très tangible !) résistance aux vagues(ainsi que la traînée conventionnelle déjà augmentée).
Des phénomènes tels que la crise des vagues (avec un nombre critique M), barrière supersonique, ondes de choc et ondes de choc.
De plus, les caractéristiques de contrôlabilité et de stabilité de l'aéronef se dégradent du fait du recul du point d'application des efforts aérodynamiques.
À l'approche de la région des vitesses transsoniques, l'avion peut subir de fortes secousses (c'était plus typique pour le premier avion qui a pris d'assaut la limite alors mystérieuse de la vitesse du son), similaire dans ses manifestations à un autre phénomène très désagréable auquel les aviateurs ont dû faire face dans leur évolution professionnelle. Ce phénomène est appelé flutter (un sujet pour un autre article :-)).
Il y a un moment aussi désagréable que le réchauffement de l'air à la suite de son freinage brusque devant l'avion (le soi-disant chauffage cinétique), ainsi que l'échauffement résultant du frottement visqueux de l'air. Dans le même temps, les températures sont assez élevées, environ 300ºС. La peau de l'avion est chauffée à de telles températures lors d'un long vol supersonique.
Nous parlerons certainement de tous les concepts et phénomènes mentionnés ci-dessus, ainsi que des raisons de leur apparition, dans d'autres articles plus en détail. Mais en ce moment, je pense qu'il est tout à fait clair que supersonique- c'est quelque chose de complètement différent que de voler à vitesse subsonique (particulièrement basse).
Afin de s'adapter à tous les nouveaux effets et phénomènes émergents à grande vitesse et de correspondre pleinement à son objectif, l'avion doit également changer qualitativement. Maintenant, cela devrait être avion supersonique, c'est-à-dire un aéronef capable de voler à une vitesse supérieure à la vitesse du son dans une section donnée de l'espace aérien.
Et pour lui, il ne suffit pas d'augmenter la puissance du moteur (bien que ce soit aussi un détail très important et obligatoire). Ces aéronefs changent généralement également de l'extérieur. Des coins et des arêtes vives, des lignes droites apparaissent dans leur apparence, contrairement aux contours "lisses" des avions subsoniques.
avion supersonique avoir une aile en flèche ou triangulaire en plan. Un avion à aile delta typique et l'un des plus célèbres est le remarquable chasseur MIG-21 (vitesse maximale à une altitude de 2230 km / h, près du sol 1300 km / h).
Avion supersonique à aile triangulaire MIG-21.
L'une des variantes balayées est une aile en forme d'ogive, qui a un coefficient de portance accru. Il a un afflux spécial près du fuselage, conçu pour former des tourbillons artificiels en spirale.
MIG-21I avec une aile animée.
MIG-21I - aile animée.
Aile animale du TU-144.
Il est intéressant de noter qu'une aile de ce type, installée plus tard sur le TU-144, a été testée sur un laboratoire volant basé sur le même MIG-21 (MIG-21I).
La deuxième option est aile supercritique. Il a un profil aplati avec une certaine partie arrière incurvée, ce qui permet de retarder l'apparition d'une crise d'onde à grande vitesse et peut être économiquement avantageux pour les avions subsoniques à grande vitesse. Une telle aile est notamment utilisée sur l'avion SuperJet 100.
SuperJet 100. Un exemple d'aile supercritique. La courbure du profil est clairement visible (partie arrière)
Les photos sont cliquables.
"Allumez supersonique!"
Avions de passagers supersoniques - que savons-nous d'eux ? Au moins le fait qu'ils ont été créés il y a relativement longtemps. Mais, pour diverses raisons, ils n'ont pas été utilisés aussi longtemps et pas aussi souvent qu'ils le pouvaient. Aujourd'hui encore, ils n'existent que comme modèles de conception.
Pourquoi donc? Quelle est la particularité et le "secret" du supersonique ? Qui a créé cette technologie ? Et aussi - quel sera l'avenir des avions supersoniques dans le monde, et bien sûr - en Russie ? Nous allons essayer de répondre à toutes ces questions.
"Vol d'adieu"
Ainsi, depuis que les trois derniers avions de passagers supersoniques fonctionnels ont effectué leurs derniers vols, après quoi ils ont été mis hors service, quinze ans se sont écoulés. C'était en 2003. Puis, le 24 octobre, ils ont tous ensemble « dit au revoir au ciel ». La dernière fois, ils ont volé à basse altitude, au-dessus de la capitale de la Grande-Bretagne.
Nous avons ensuite atterri à l'aéroport de Londres Heathrow. Il s'agissait d'avions Concorde appartenant à British Airways. Et avec un tel "vol d'adieu", ils ont achevé une très courte histoire Trafic de passagers, à une vitesse dépassant le son...
C'est ce que vous auriez pu penser il y a quelques années. Mais maintenant, il est déjà possible de dire avec certitude. Ceci n'est que la finale de la première étape de cette histoire. Et probablement - toutes ses pages lumineuses sont encore à venir.
Aujourd'hui c'est la préparation, demain c'est le vol
Aujourd'hui, de nombreuses entreprises et concepteurs d'avions réfléchissent aux perspectives de l'aviation supersonique de passagers. Certains envisagent de le faire revivre. D'autres s'y préparent déjà.
Après tout, s'il pouvait exister et fonctionner efficacement il y a quelques décennies, aujourd'hui, avec des technologies qui ont sérieusement progressé, il est tout à fait possible non seulement de le faire revivre, mais aussi de résoudre un certain nombre de problèmes qui ont forcé les principales compagnies aériennes à l'abandonner. .
Et les perspectives sont trop alléchantes. La possibilité d'un vol, par exemple, de Londres à Tokyo, en cinq heures, semble très intéressante. Traverser la distance de Sydney à Los Angeles en six heures ? Et aller de Paris à New York en trois ans et demi ? Avec des avions de passagers, qui sont capables de voler à une vitesse supérieure à celle du son, ce n'est pas du tout difficile.
Mais, bien sûr, avant le "retour" triomphal de ceux-ci dans l'espace aérien - scientifiques, ingénieurs, concepteurs et bien d'autres - il reste encore beaucoup de travail à faire. Il faut non seulement restaurer ce qui fut en offrant nouveau modèle. Pas du tout.
L'objectif est de résoudre de nombreux problèmes associés à l'aviation supersonique de passagers. La création d'avions qui ne démontreront pas seulement les capacités et la puissance des pays qui les ont construits. Mais ils seront aussi très efficaces. Au point d'occuper leur digne créneau dans l'aviation.
Histoire du supersonique. Partie 1. Ce qui s'est passé au début...
Où tout a commencé ? En fait, de la simple aviation de passagers. Et cela a déjà plus d'un siècle. Sa conception a commencé dans les années 1910, en Europe. Lorsque des artisans des pays les plus développés du monde ont créé le premier avion, dont le but principal était de transporter des passagers sur différentes distances. C'est - un vol, avec beaucoup de monde à bord.
Le premier d'entre eux est la limousine française Blériot XXIV. Il appartenait à l'avionneur Blériot Aéronautique. Cependant, il était principalement utilisé pour l'amusement de ceux qui payaient pour des «promenades» de plaisir - des vols dessus. Deux ans après sa création, un analogue apparaît en Russie.
C'était le S-21 Grand. Il a été conçu sur la base du "chevalier russe" créé par Igor Sikorsky - un bombardier lourd. Et la construction de cet avion de passagers a été réalisée par les ouvriers de Baltic Carriage Works.
Eh bien, après cela, les progrès étaient imparables. L'aviation se développe rapidement. Et passager, en particulier. Au début, il y avait des vols entre des villes spécifiques. Ensuite, les avions ont pu surmonter les distances entre les États. Enfin, les avions ont commencé à traverser les océans et à voler d'un continent à l'autre.
Le développement de la technologie et un nombre croissant d'innovations ont permis à l'aviation de voyager très rapidement. Beaucoup plus rapide que les trains ou les bateaux. Et pour elle, après tout, il n'y avait pratiquement pas de barrières. Il n'était pas nécessaire de passer d'un transport à l'autre, pas seulement, disons, de voyager vers un « bout du monde » particulièrement éloigné.
Même lorsqu'il faut traverser à la fois des étendues de terre et d'eau. Rien n'a arrêté les avions. Et c'est naturel, car ils survolent tout - continents, océans, pays ...
Mais le temps a passé vite, le monde a changé. Bien sûr, l'industrie aéronautique s'est également développée. Les avions des décennies suivantes, jusqu'aux années 1950, ont tellement changé par rapport à ceux qui ont volé au début des années 1920 et 1930 qu'ils sont devenus quelque chose de complètement différent, de spécial.
Et donc, au milieu du XXe siècle, le développement du moteur à réaction est allé très vite, même en comparaison avec les vingt ou trente années précédentes, à un rythme.
Une petite parenthèse d'information. Ou - un peu de physique
Des développements avancés ont permis aux avions d'« accélérer » à une vitesse supérieure à celle avec laquelle le son se propage. Bien sûr, tout d'abord, il a été appliqué dans l'aviation militaire. Après tout, nous parlons du XXe siècle. Ce qui, malheureusement pour s'en rendre compte, fut un siècle de conflits, deux guerres mondiales, la lutte "froide" de l'URSS et des USA...
Et presque toutes les nouvelles technologies créées par les principaux États du monde ont été principalement considérées du point de vue de leur utilisation en défense ou en attaque.
Ainsi, les avions pouvaient désormais voler à des vitesses jamais vues auparavant. Plus rapide que le son. Et quelle est sa spécificité ?
Tout d'abord, il est évident qu'il s'agit d'une vitesse qui dépasse celle avec laquelle le son est transporté. Mais, en se souvenant des lois fondamentales de la physique, on peut dire que dans des conditions différentes, cela peut différer. Oui, et « dépasse » est un concept très vague.
Et donc - il existe une norme spéciale. La vitesse supersonique est celle qui dépasse la vitesse du son jusqu'à cinq fois, en tenant compte du fait qu'en fonction de la température et d'autres facteurs environnementaux, elle peut changer.
Par exemple, si nous prenons la normale Pression atmosphérique, au niveau de la mer, alors dans ce cas, la vitesse du son sera égale à un chiffre impressionnant - 1191 km / h. C'est-à-dire que 331 mètres sont franchis en une seconde.
Mais, ce qui est particulièrement important lors de la conception d'avions supersoniques, à mesure que vous montez, la température diminue. Cela signifie que la vitesse à laquelle le son se propage est très importante.
Alors disons que si vous vous élevez à une hauteur de 20 000 mètres, alors ici ce sera déjà 295 mètres par seconde. Mais il y a un autre point important.
A 25 000 mètres d'altitude, la température commence à monter car il ne s'agit plus de la basse atmosphère. Et ainsi de suite. Ou plutôt, plus haut. Disons qu'à 50 000 mètres d'altitude il fera encore plus chaud. Par conséquent, la vitesse du son y augmente encore plus.
Intéressant - combien? S'élevant à 30 kilomètres au-dessus du niveau de la mer, vous vous trouvez dans la "zone" où le son se propage à une vitesse de 318 mètres par seconde. Et à 50 000 mètres, respectivement - 330 m / s.
Sur le nombre de Mach
Soit dit en passant, il est intéressant de noter que pour simplifier la compréhension des caractéristiques du vol et du travail dans de telles conditions, le nombre de Mach est utilisé dans l'aviation. description générale telle, peut être réduite aux conclusions suivantes. Il exprime la vitesse du son qui se produit dans des conditions données, à une hauteur particulière, à une température et une densité d'air données.
Par exemple, la vitesse de vol, qui est égale à deux nombres de Mach, à une altitude de dix kilomètres au-dessus du sol, dans des conditions normales, sera de 2 157 km/h. Et au niveau de la mer - 2 383 km / h.
Histoire du supersonique. Partie 2. Surmonter les obstacles
Soit dit en passant, pour la première fois, il a atteint la vitesse de vol, plus de 1 Mach, un pilote américain - Chuck Yeager. Cela s'est passé en 1947. Puis il a "dispersé" son avion, volant à une altitude de 12,2 mille mètres au-dessus du sol, à une vitesse de 1066 km/h. C'est comme ça que s'est passé le premier vol supersonique pas la terre.
Déjà dans les années 1950, les travaux ont commencé sur la conception et la préparation de la production en série d'avions de passagers capables de voler à une vitesse - plus rapide que le son. Ils sont dirigés par des scientifiques et des concepteurs d'avions des pays les plus puissants du monde. Et ils parviennent à réussir.
Le même "Concorde", un modèle - qui sera finalement abandonné en 2003, a été créé en 1969. Il s'agit d'un développement conjoint - franco-britannique. Le nom symboliquement choisi - "Concorde", du français, est traduit par "consentement".
C'était l'un des deux types d'avions de passagers supersoniques existants. Eh bien, la création du second (ou plutôt - chronologiquement - du premier) est le mérite des concepteurs d'avions de l'URSS. L'analogue soviétique du Concorde s'appelle le Tu-144. Il a été conçu dans les années 1960 et a volé pour la première fois le 31 décembre 1968. Un an avant le modèle franco-britannique.
D'autres types d'avions de passagers supersoniques, à ce jour, n'ont pas été mis en œuvre. Le Concorde et le Tu-144 ont tous deux volé grâce à des turboréacteurs spécialement reconstruits pour fonctionner longtemps à une vitesse supersonique.
L'analogue soviétique du Concorde a été exploité pendant une période beaucoup plus courte. Déjà en 1977, il a été abandonné. L'avion volait en moyenne à une vitesse de 2 300 kilomètres à l'heure et pouvait transporter jusqu'à 140 passagers à la fois. Mais en même temps, le prix d'un billet pour un tel vol «supersonique» était deux, deux et demi, voire trois fois plus élevé que pour un vol ordinaire.
Bien sûr, ceux-ci n'étaient pas très demandés par les citoyens soviétiques. Et l'entretien du Tu-144 n'était ni facile ni coûteux. Par conséquent, en URSS, ils ont été si rapidement abandonnés.
Les Concordes ont duré plus longtemps, même si les billets pour les vols qu'ils ont effectués étaient également chers. Et la demande n'était pas grande non plus. Mais malgré cela, ils ont continué à être exploités, tant au Royaume-Uni qu'en France.
Si vous recalculez le coût d'un billet pour Concorde, dans les années 1970, au taux d'aujourd'hui, alors ce sera environ deux dizaines de milliers de dollars. Pour un aller simple. Vous pouvez comprendre pourquoi leur demande était légèrement inférieure à celle des vols utilisant des avions n'atteignant pas des vitesses supersoniques.
Le Concorde pouvait embarquer de 92 à 120 passagers à la fois. Il a volé à une vitesse de plus de 2 000 km / h et a parcouru la distance Paris-New York en trois heures et demie.
Ainsi plusieurs décennies passèrent. Jusqu'en 2003.
L'une des raisons du refus d'exploiter ce modèle était un accident d'avion survenu en 2000. Ensuite, il y avait 113 personnes à bord du Concorde accidenté. Ils sont tous morts.
Plus tard, une crise internationale a commencé dans le domaine du transport aérien de passagers. Sa cause est les attentats terroristes qui ont eu lieu le 11 septembre 2001 sur le territoire des États-Unis.
De plus, pour tout, la période de garantie du Concorde expire par Airbus. Tout cela a rendu la poursuite de l'exploitation des avions de passagers supersoniques extrêmement peu rentable. Et en 2003, tous les Concorde ont été radiés à tour de rôle, tant en France qu'au Royaume-Uni.
espère
Après cela, il y avait encore des espoirs pour un "retour" rapide des avions de passagers supersoniques. Les concepteurs d'avions ont parlé de créer des moteurs spéciaux, ce qui permettrait d'économiser du carburant, malgré la vitesse de vol. Nous avons parlé d'améliorer la qualité et d'optimiser les principaux systèmes avioniques de ces avions.
Mais, en 2006 et 2008, de nouveaux règlements de l'Organisation de l'aviation civile internationale ont été publiés. Ils ont défini ces derniers (d'ailleurs, ils sont valables pour ce moment) normes relatives au bruit acceptable des aéronefs pendant le vol.
Et les avions supersoniques, comme vous le savez, n'avaient pas le droit de survoler des zones peuplées, c'est pourquoi. Après tout, ils produisaient de forts claquements de bruit (également pour des raisons de caractéristiques physiques du vol) lorsqu'ils se déplaçaient à des vitesses maximales.
C'est la raison pour laquelle la "planification" de la "renaissance" de l'aviation supersonique de passagers a été quelque peu ralentie. Cependant, en fait, après l'introduction de cette exigence, les concepteurs d'avions ont commencé à réfléchir à la manière de résoudre un tel problème. Après tout, il y avait aussi un endroit où être avant, juste "l'interdiction" concentrée dessus - le "problème du bruit".
Mais qu'en est-il aujourd'hui ?
Mais dix ans se sont écoulés depuis la dernière "interdiction". Et la planification s'est transformée en douceur en design. À ce jour, plusieurs entreprises et organisations gouvernementales sont engagées dans la création d'avions supersoniques de passagers.
Quoi exactement? Russe : Institut central d'aérohydrodynamique (celui qui porte le nom de Joukovski), sociétés Tupolev et Sukhoi. Les concepteurs d'avions russes ont un avantage inestimable.
L'expérience des concepteurs et créateurs soviétiques du Tu-144. Cependant, il est préférable de parler des développements nationaux dans ce domaine séparément et plus en détail, ce que nous proposons de faire ensuite.
Mais les Russes ne sont pas les seuls à créer une nouvelle génération d'avions de passagers supersoniques. C'est aussi une préoccupation européenne - Airbus et la société française Dassault. Parmi les entreprises des États-Unis d'Amérique qui travaillent dans ce sens figurent Boeing et, bien sûr, Lockheed Martin. Au pays du soleil levant, le principal organisme qui conçoit un tel avion est l'agence de recherche aérospatiale.
Et cette liste n'est en aucun cas complète. Dans le même temps, il est important de préciser que la grande majorité des concepteurs d'avions professionnels travaillant dans ce domaine sont divisés en deux groupes. Peu importe le pays d'origine.
Certains pensent qu'il est en aucun cas impossible de créer un avion de passagers supersonique "silencieux", au niveau actuel de développement technologique de l'humanité.
Par conséquent, la seule issue est la conception d'un avion de ligne «simplement rapide». Lui, à son tour, passera à une vitesse supersonique dans les endroits où cela est autorisé. Et en volant, par exemple, au-dessus des colonies, revenez au subsonique.
De tels "sauts", selon ce groupe de scientifiques et de concepteurs, réduiront le temps de vol au minimum possible et ne violeront pas les exigences en matière d'effets sonores.
D'autres, au contraire, sont pleins de détermination. Ils croient qu'il est possible de traiter la cause du bruit maintenant. Et ils ont fait beaucoup d'efforts pour prouver qu'un avion de ligne supersonique volant tranquillement est tout à fait possible à construire dans les années à venir.
Et une physique plus ennuyeuse
Ainsi, lorsqu'il vole à une vitesse supérieure à Mach 1,2, la cellule de l'avion génère des ondes de choc. Ils sont plus forts dans les zones de la queue et du nez, ainsi que dans certaines autres parties de l'avion, comme, par exemple, sur les bords des prises d'air.
Qu'est-ce qu'une onde de choc ? C'est une zone où la densité, la pression et la température de l'air connaissent des sauts brusques. Ils se produisent lors de déplacements à grande vitesse, plus rapides que le son.
Des gens qui se tiennent au sol en même temps, malgré la distance, il semble qu'il y ait une sorte d'explosion. Bien sûr, nous parlons de ceux qui sont à proximité relative - sous l'endroit où vole l'avion. C'est pourquoi les vols d'avions supersoniques au-dessus des villes ont été interdits.
C'est avec de telles ondes de choc que se battent les représentants du «second camp» des scientifiques et des concepteurs, qui croient en la possibilité de niveler ce bruit.
Si vous entrez dans les détails, la raison en est littéralement une «collision» avec l'air à très grande vitesse. Au front d'onde, la pression est brusquement et fortement augmentée. En même temps, immédiatement après, il y a une chute de pression, puis une transition vers un indicateur de pression normal (tel qu'il était avant la «collision»).
Cependant, la classification des types de vagues a déjà été effectuée et des solutions potentiellement optimales ont été trouvées. Il ne reste plus qu'à achever les travaux dans ce sens et à apporter les ajustements nécessaires aux conceptions des avions, ou à les créer à partir de zéro, en tenant compte de ces modifications.
En particulier, les experts de la NASA ont pris conscience de la nécessité de changements structurels afin de réformer les caractéristiques du vol dans son ensemble.
A savoir, changer les spécificités des ondes de choc, dans la mesure du possible au niveau technologique actuel. Ce qui est réalisé en restructurant la vague, en raison de modifications de conception spécifiques. De ce fait, la vague standard est considérée comme un type N, et celle qui survient en vol, compte tenu des innovations proposées par les spécialistes, comme un type S.
Et avec ce dernier, l'effet «explosif» du changement de pression est considérablement réduit, et les personnes en dessous, par exemple dans une ville, si un avion la survole, même lorsqu'elles entendent un tel effet, ce n'est que comme un «lointain claquement de porte de voiture ».
La forme est aussi importante
De plus, par exemple, les concepteurs de l'aviation japonaise, il n'y a pas si longtemps, à la mi-2015, ont créé un modèle de planeur sans pilote D-SEND 2. Sa forme est conçue de manière spéciale, vous permettant de réduire considérablement l'intensité et le nombre de chocs ondes qui se produisent lorsque l'appareil vole à une vitesse supersonique.
L'efficacité des innovations ainsi proposées par les scientifiques japonais a été prouvée lors des tests de D-SEND 2. Ceux-ci ont été réalisés en Suède en juillet 2015. Le déroulement de l'événement était assez intéressant.
Le planeur, qui n'était pas équipé de moteurs, a été élevé à une hauteur de 30,5 kilomètres. En utilisant montgolfière. Puis il a été renversé. Au cours de la chute, il "a accéléré" à une vitesse de Mach 1,39. La longueur du D-SEND 2 lui-même est de 7,9 mètres.
Après les tests, les concepteurs d'avions japonais ont pu affirmer avec certitude que l'intensité des ondes de choc, lors d'un vol à une vitesse supérieure à la vitesse du son, est deux fois inférieure à celle du Concorde.
Quelles sont les fonctionnalités de D-SEND 2 ? Tout d'abord, son nez n'est pas axisymétrique. La quille est décalée vers elle, et en même temps, l'empennage horizontal est défini comme entièrement mobile. Il est également situé à un angle négatif par rapport à l'axe longitudinal. Et en même temps, les extrémités arrière sont situées plus bas que le point d'attache.
L'aile, reliée en douceur au fuselage, est réalisée avec un balayage normal, mais étagé.
Selon à peu près le même schéma, à partir de novembre 2018, ils conçoivent un AS2 supersonique passager. Des professionnels de Lockheed Martin y travaillent. Le client est la NASA.
De plus, le projet du VTS / SPS russe est maintenant au stade de l'amélioration de la forme. Il est prévu qu'il soit créé en mettant l'accent sur la réduction de l'intensité des ondes de choc.
Certification et... plus de certification
Il est important de comprendre que certains projets d'avions supersoniques passagers seront mis en œuvre dès le début des années 2020. Parallèlement, les règles établies par l'Organisation de l'aviation civile internationale, en 2006 et 2008, seront toujours en vigueur.
Cela signifie que si à ce moment-là il n'y a pas eu de percée technologique sérieuse dans le domaine du "supersonique silencieux", il est probable que des avions seront créés qui passeront à des vitesses supérieures à un Mach, uniquement dans les zones où cela est autorisé.
Et après cela, lorsque les technologies nécessaires apparaîtront, dans un tel scénario, de nombreux nouveaux tests devront être effectués. Pour que les aéronefs puissent obtenir l'autorisation de survoler des zones peuplées. Mais ce ne sont que des spéculations sur l'avenir, aujourd'hui il est très difficile de dire quoi que ce soit avec certitude sur ce point.
Une question de prix
Un autre problème mentionné précédemment est le coût. Bien sûr, à ce jour, de nombreux moteurs ont déjà été créés qui sont beaucoup plus économiques que ceux qui fonctionnaient il y a vingt ou trente ans.
En particulier, ceux qui sont actuellement conçus peuvent permettre à l'avion de se déplacer à des vitesses supersoniques, mais en même temps ne "consomment" pas autant de carburant que le Tu-144 ou le Concorde.
Comment? Il s'agit tout d'abord de l'utilisation de matériaux composites céramiques, qui permettent une diminution des températures, et cela est particulièrement important dans les zones chaudes des centrales électriques.
De plus - l'introduction d'un autre, troisième circuit d'air - en plus de l'externe et de l'interne. Mise à niveau d'un accouplement rigide d'une turbine avec une soufflante, à l'intérieur d'un moteur d'avion, etc.
Mais néanmoins, même grâce à toutes ces innovations, on ne peut pas dire que le vol supersonique, dans les réalités d'aujourd'hui, soit économique. Par conséquent, pour qu'il devienne accessible et attractif pour le grand public, un travail d'amélioration des moteurs est extrêmement important.
Peut-être - la solution réelle sera une refonte complète de la structure - disent les experts.
Soit dit en passant, il ne sera pas possible de réduire le coût en augmentant le nombre de passagers par vol. Étant donné que les avions qui sont conçus aujourd'hui (c'est-à-dire, bien sûr, les avions supersoniques) sont conçus pour transporter un petit nombre de personnes - de huit à quarante-cinq.
Nouveau moteur - une solution au problème
Parmi les dernières innovations en la matière, il convient de noter l'innovante centrale à réaction, à turboréacteur, créée cette année 2018 par GE Aviation. En octobre, il a été introduit sous le nom d'Affinity.
Ce moteur est prévu pour être installé sur le modèle de passager AS2 mentionné. Il n'y a pas de "nouveautés" technologiques significatives dans ce type de centrales. Mais en même temps, il combine les caractéristiques des moteurs à réaction avec un grand et un petit degré de dérivation. Ce qui rend le modèle très intéressant pour une installation sur un avion supersonique.
Entre autres choses, les créateurs du moteur affirment que lors des tests, il prouvera son ergonomie. La consommation de carburant de la centrale électrique sera approximativement égale à celle qui peut être enregistrée avec les moteurs d'avion de ligne standard actuellement en service.
C'est-à-dire qu'il s'agit d'une application pour Power Point un avion supersonique consommera approximativement la même quantité de carburant qu'un avion de ligne conventionnel, qui n'est pas capable d'accélérer à des vitesses supérieures à Mach 1.
Comment cela va se passer est encore difficile à expliquer. Depuis les caractéristiques de conception du moteur, ses créateurs ne divulguent pas actuellement.
Que peuvent-ils être - des avions de ligne supersoniques russes?
Bien sûr, il existe aujourd'hui de nombreux projets spécifiques pour les avions de passagers supersoniques. Cependant, tout le monde n'est pas proche de la mise en œuvre. Regardons les plus prometteurs.
Ainsi, les avionneurs russes, qui ont hérité de l'expérience des maîtres soviétiques, méritent une attention particulière. Comme mentionné précédemment, aujourd'hui, dans les murs de TsAGI nommé d'après Joukovski, selon ses employés, la création du concept d'un avion de passagers supersonique de nouvelle génération est presque terminée.
La description officielle du modèle, fournie par le service de presse de l'institut, mentionne qu'il s'agit d'un avion "léger, administratif", "avec un faible niveau de bang sonique". La conception est réalisée par des spécialistes, employés de cette institution.
De plus, dans le message du service de presse TsAGI, il est mentionné qu'en raison de la disposition spéciale du corps de l'avion et d'une buse spéciale sur laquelle le système de suppression du bruit est installé, ce modèle démontrera les derniers développements technologiques de l'industrie aéronautique russe .
Soit dit en passant, il est important de mentionner que parmi les projets les plus prometteurs de TsAGI, en plus de celui décrit, se trouve une nouvelle configuration d'avions de ligne, appelée «aile volante». Il implémente plusieurs améliorations particulièrement pertinentes. Concrètement, il permet d'améliorer l'aérodynamisme, de réduire la consommation de carburant, etc. Mais pour les avions non supersoniques.
Entre autres choses, cet institut a présenté à plusieurs reprises des projets prêts à l'emploi qui ont attiré l'attention des passionnés d'aviation du monde entier. Disons - l'un des derniers - un modèle d'avion d'affaires supersonique pouvant parcourir jusqu'à 7 000 kilomètres sans faire le plein et atteindre une vitesse de 1,8 mille km / h. Cela a été présenté à l'exposition Gidroaviasalon-2018.
"... la conception se passe partout dans le monde!"
Outre les modèles russes mentionnés, les modèles suivants sont également les plus prometteurs. American AS2 (capable d'atteindre des vitesses allant jusqu'à Mach 1,5). Espagnol S-512 (limite de vitesse - Mach 1,6). Et aussi, actuellement en conception aux États-Unis, Boom, de Boom Technologies (enfin, il pourra voler à une vitesse maximale de Mach 2,2).
Il y a aussi le X-59, qui est créé sur ordre de la NASA, par Lockheed Martin. Mais ce sera un laboratoire scientifique volant, pas un avion de ligne. Et jusqu'à présent, personne n'a prévu de le lancer en production de masse.
Les plans de Boom Technologies sont intéressants. Les employés de cette société déclarent qu'ils essaieront de réduire au maximum le coût d'un vol sur des avions de ligne supersoniques créés par l'entreprise. Par exemple, ils peuvent estimer le prix d'un vol Londres-New York. Il est d'environ 5000 dollars américains.
A titre de comparaison, c'est combien coûte un billet pour un vol de la capitale anglaise à "New" York, en avion régulier, ou "subsonique", en classe affaires. Autrement dit, le prix d'un vol sur un avion de ligne capable de voler à une vitesse supérieure à Mach 1,2 sera approximativement égal au coût d'un billet coûteux pour un avion qui ne pourrait pas effectuer le même vol rapide.
Cependant, Boom Technologies a fait le pari qu'il ne serait pas possible de créer un paquebot supersonique "silencieux" à court terme. Par conséquent, leur Boom volera à la vitesse maximale qu'il ne peut développer qu'au-dessus des espaces aquatiques. Et étant au-dessus de la terre, passez à une plus petite.
Étant donné que la longueur de Boom sera de 52 mètres, il pourra transporter jusqu'à 45 passagers à la fois. Selon les plans de la société concevant l'avion, le premier vol de cette nouveauté devrait avoir lieu en 2025.
Que sait-on actuellement d'un autre projet prometteur– AS2 ? Il pourra transporter beaucoup moins de personnes - seulement huit à douze personnes par vol. Dans ce cas, la longueur du liner sera égale à 51,8 mètres.
Au-dessus de l'eau, comme prévu, il pourra voler à une vitesse de Mach 1,4-1,6 et sur terre - 1,2. Soit dit en passant, dans ce dernier cas, en raison de la forme spéciale, l'avion, en principe, ne formera pas d'ondes de choc. Pour la première fois, ce modèle devrait prendre son envol à l'été 2023. En octobre de la même année, l'appareil effectuera sa première traversée de l'Atlantique.
Cet événement coïncidera avec une date mémorable - le vingtième anniversaire du jour où le Concorde a survolé Londres pour la dernière fois.
De plus, le S-512 espagnol prendra son envol pour la première fois au plus tard fin 2021. Et les livraisons de ce modèle aux clients débuteront en 2023. La vitesse maximale de cet avion est de Mach 1,6. Il est possible d'accueillir 22 passagers à bord. La portée de vol maximale est de 11,5 mille km.
Le client est maître de tout !
Comme vous pouvez le constater, certaines entreprises s'efforcent de terminer la conception et de commencer à construire des avions - le plus rapidement possible. Pour qui sont-ils prêts à se dépêcher autant ? Essayons d'expliquer.
Ainsi, en 2017, par exemple, le volume du trafic aérien de passagers s'est élevé à quatre milliards de personnes. De plus, 650 millions d'entre eux ont volé sur longue distance, ayant parcouru de 3,7 à treize heures. De plus - 72 millions sur 650, de plus, ils ont volé en premier, ou en classe affaires.
Ce sont ces 72 000 000 de personnes, en moyenne, sur lesquelles comptent les entreprises engagées dans la création d'avions de passagers supersoniques. La logique est simple - il est possible que beaucoup d'entre eux acceptent de payer un peu plus pour un billet, à condition que le vol soit environ deux fois plus rapide.
Mais, malgré toutes les perspectives, de nombreux experts pensent raisonnablement que les progrès actifs de l'aviation supersonique, créée pour le transport de passagers, pourraient commencer après 2025.
Cette opinion est également étayée par le fait que le laboratoire X-59 «volant» susmentionné ne prendra son envol pour la première fois qu'en 2021. Et pourquoi?
Recherche et perspectives
L'objectif principal de ses vols, qui s'étaleront sur plusieurs années, sera la collecte d'informations. Le fait est que cet avion doit survoler diverses colonies à une vitesse supersonique. Les résidents de ces colonies ont déjà exprimé leur consentement aux tests.
Et une fois que l'avion laboratoire aura terminé le prochain "vol expérimental", les habitants de ces colonies, qu'il a survolé, doivent raconter les "impressions" qu'ils ont reçues pendant le temps où l'avion de ligne était au-dessus de leurs têtes. Et surtout exprimer clairement comment le bruit a été perçu. Cela a-t-il affecté leurs moyens de subsistance, etc.
Les données ainsi collectées seront transférées à la Federal Aviation Administration aux États-Unis. Et après leur analyse détaillée par des spécialistes, il est possible que l'interdiction des vols d'avions de ligne supersoniques au-dessus de zones peuplées soit levée. Mais dans tous les cas, cela n'arrivera pas avant 2025.
En attendant, nous pouvons assister à la création de ces avions innovants, qui marqueront bientôt la naissance d'une nouvelle ère de l'aviation supersonique de passagers avec leurs vols !
