Иллюстрация планируемого самолёта Low Boom Flight Demonstration, каким он представлен в предварительном обзоре дизайна (Preliminary Design Review) на прошлой неделе. Иллюстрация: НАСА / Lockheed Martin
НАСА считает, что достигла важной вехи в создании тихого сверхзвукового пассажирского самолёта. На прошлой неделе была завершена стадия предварительного обзора дизайна (Preliminary Design Review) для воздушного судна, известного под кодовым названием Quiet Supersonic Transport или QueSST.
QueSST — это первый этап в разработке экспериментального самолёта Low Boom Flight Demonstration (LBFD), который входит в программу экспериментальных разработок X-plane.
23 июня 2017 года комиссия экспертов из разных подразделений агентства НАСА, а также из корпорации Lockheed Martin пришла к заключению, что конструкция QueSST способна удовлетворить требованиям предварительного обзора дизайна и задачам, поставленным преред эти инновационным самолётом. Его главная задача — летать на сверхзвуковых скоростях, но при этом создавать мягкий звуковой удар, а не разрушительную ударную волну, которая обычно ассоциируется со сверзхвуковым транспортом.
Попытки пустить в эксплуатацию сверхзвуковой пассажирский самолёт предпринимались десятилетиями. Советский Ту-144 проявил себя как крайне ненадёжное судно и его сняли с эксплуатации. Британско-французский «Конкорд» — второй сверхзвуковой пассажирский самолёт, находившихся в коммерческой эксплуатации, вместе с Ту-144. Но здесь была другая проблема — слишком высокое потребление топлива и чрезвычайно громкий шум, на который жаловались жители густонаселённых районов, над которыми пролетал самолёт. Даже на скорости меньше скорости звука он создавал гораздо больше шума, чем обычный авиалайнер.
Оглушающий звук ударной волны сопровождает движение любого тела на скорости более 1 Маха, то есть больше скорости звука в данной среде. Область распространения ударной волны от сверхзвукового самолёта ограничена конусом Маха.
Конус Маха возникает, когда тело движется быстрее, чем генерируемые им волны. Чаще всего говорят о звуковой ударной волне от самолёта, который летит на скорости более 1 Маха, то есть больше скорости звука в данной среде. Распространение звуковой ударной волны — адиабатический процесс. Это значит, что в воздушной среде происходит скачок давления, плотности, температуры и скорости воздуха. Звук сам по себе — это колебания плотности, скорости и давления среды. Адиабатический процесс при сверхзвуковой скорости сопровождается ударной волной, которая на удалении от источника энергии вырождается в звуковую волну, а скорость её распространения приближается к скорости звука.
Каждый, кто слышал оглушающий звук ударной волны, больше никогда не захочет это слышать. По причине его деструктивной природы область применения сверхзвуковой гражданской авиации ограничена. Но у QueSST будет настолько мягкий звуковой удар, что он не доставит особого дискомфорта гражданскому населению, обещают инженеры. И поэтому LBFD может стать гражданским сверхзвуковым лайнером, которому разрешат такие полёты.
В будущем НАСА планирует провести лётные тесты, запуская LBFD над городами и собирая данные, которые необходимы регулирующим органам, чтобы в итоге разрешить сверхзвуковую пассажирскую авиацию над жилыми территориями в США и повсюду в мире.
Менеджер проекта по разработке коммерческой сверхзвуковой технологии Питер Коэн (Peter Coen) объясняет в этом видео, что «идея была разработать самолёт, чтобы ударные волны при сверхзвуковом полёте располагались таким образом, чтобы не образовалась оглушающая ударная волна. Вы почувствуете только постепенное нарастание давления, которое производит тихий звук».
Для создания предварительного дизайна QueSST инженеры НАСА с февраля 2016 года наладили сотрудничество с одним из ведущих подрядчиков аэрокосмического агентства — корпорацией Lockheed Martin. В мае 2017 года масштабную модель QueSST завершил испытания в аэрокосмической трубе размером 2,4?1,8 метра в Исследовательском центре НАСА им. Джона Гленна в Кливленде.
Конечно, до создания настоящего самолёта пока ещё очень далеко, но инновационные проекты вроде такого — это планомерное движение от одного ключевого этапа к другому. И утверждение предварительного дизайна означает, что НАСА сделало ещё один важный шаг на этом пути.
Теперь НАСА может приступить к тендеру, где подрядчикам предложат построить пилотируемую версию X-plane с одним двигателем. Тендер проведут позже в этом году, а контракт планируют подписать в начале 2018 года. Конкурс будет совершенно открытым, а предварительным дизайном QueSST и всеми техническими характеристиками поделятся с каждым квалифицированным участником, который подаст заявку. Если всё пойдёт успешно, то первые лётные испытания LBFD X-plane могут начаться в 2021 году.
А пока что в ближайшие несколько месяцев НАСА вместе с Lockheed Martin завершит подготовку окончательной версии документации по предварительному дизайну. Она будет включать в себя результаты статических испытаний характеристик воздухозаборника (static inlet performance) и результаты проведённых ранее испытаний в низкоскоростной аэродинамической трубе Научно-исследовательского центра Лэнгли в Хэмптоне.
Комментарии (62)
dobrobelko
28.06.2017 21:29+1Над подобными проектами так же работают Aerion и Boom. Первые рассматиривают вариант boomless cruise на скорости до 1.2 маха (при максимально заявленной 1.5 маха), вторые изначально расчитывают на маршруты над водой вроде трансатлантики, где нет ограничения по скорости.
Исследования безусловно интересные, но есть мнение, что сверхзвуковыми пассажирскими самолетами в ближайшее время будут в лучшем случае бизнес джеты, среднестатистический пассажир не будет платить за билет в 4-8 раз больше ради того чтобы добраться до места назначения вдвое быстрее.
Imbecile
28.06.2017 23:22+1Интересно, как они сглаживают ударную волну? Кроме как пускать вслед за ней волну разрежения, на ум ничего не приходит. Но, на вскидку, это очень энергозатратно. Или нет?
impetus
28.06.2017 23:59+1Мне приходит на ум второй самолёт — меньше и ниже. Так, что бы на местность фронт второй приходил в зоне разрежения первой.
Обмануть физику и превратить ударную волну (которая распространяется (чуть) быстрее звука. потому она и ударная) в волну звуковую — хорошая такая задачка. Эпохальная. Покамест статья выглядит как много красивой воды и между строк «ну мы тут изобрели вечный двигатель, думаем как его позиционировать — сразу в автомобили или пока в локомотивах пусть поездит?...»Imbecile
29.06.2017 01:32Зона разрежения первой находится за её фронтом. То есть, ударный эффект уже осуществил своё воздействие на уши, стоящих на земле. А потом ещё и вторая волна прилетает.
impetus
29.06.2017 14:20Да, поэтому первый самолётик — мааленький, что бы фронт был меньше по перепаду. А в зоне разрежения за ней уже приходит основной большой фронт от тяжёлого самолёта.
Всё равно это не сработает (перепад второго фронта будет в % ещё больше, т.к. от не нормального давления а от пониженного), я лишь проиллюстрировал наглядно сложность проблемы.
Imbecile
29.06.2017 09:17А вообще, обманывать физику нет нужды. Поток за фронтом ударной волны — дозвуковой. Поэтому, любые волны разрежения, сформированные позади, будут догонять фронт и снижать его интенсивность. Вопрос только как её сформировать?
Плюс, на снижение интенсивности играет то, что волна распространяется в пространстве. Чем дальше от самолёта, тем интенсивность ниже.
Bedal
29.06.2017 10:24+1поток за фронтом ударной волны — дозвуковой ещё и потому, что там выше температура и выше скорость звука. Собственно, это и есть механизм формирования ударной волны — когда звуковые волны догоняют друг друга и интегрируются в скачок.
Снизить воздействие ударной волны можно, сделав её только одну, а не несколько, уже позже сливающихся воедино, как сейчас.
На мой дилетантский взгляд, тут как-то используют конформность передней кромки ударной волне, создаваемой носовой конструкцией, не зря она такая длинная. Ну, и что-то новое с движками, ведь Конкорды крыли матом не столько даже за удар волной, сколько за шум на дозвуковых режимах. Нужен движок, достаточно тихий на «малых» скоростях, как нынешние двухконтурники — и при этом рабочий и экономичный на сверхзвуке.
msts2017
29.06.2017 09:27Походу идею японцы амерам тиснули
http://www.aero.jaxa.jp/eng/research/frontier/sst/d-send.html
Structure
29.06.2017 13:22+1Таких идей вагон и маленькая тележка
msts2017
29.06.2017 22:31не волнуйтесь, смысл моего поста не в том кто раньше, хотя после вашего поста посмотрел — японцы разработали конфигурацию в 2010, наши начали работать с ней в 2012, а в том что японцы не осилили (финансово?) действующий прототип и передали эстафету амерам.
pnetmon
30.06.2017 08:24Почему японцы не осилили. Проект действующий, в презентациях присутствует продолжении разработки (например в роликах на канале youtube)
msts2017
30.06.2017 09:25это имхо, которое исходит из того что NASA «начали» сразу с той фазы проекта которая для японцев была следующей при буквально идентичном дизайне
pnetmon
30.06.2017 12:27+1Во время презентации проекта НАСА на беглый взгляд находил различия между испытываемой моделью JAXA и что показывали в презентации NASA.
У JAXA сам самолет выглядит подругому.
https://youtu.be/ZOuusVBKB-E
испытываемая на 3.19
возможный вид пассажирского джета на 3:30
возможный вид более вместительного на 3:24
ну еще на https://youtu.be/PrbWT8wQnBk там 6:36
Или
http://www.aero.jaxa.jp/eng/research/frontier/sst/concept.html
Там есть и на английском ролики.
msts2017
30.06.2017 13:43вы не стой фазой сравниваете, до фазы как на картинках (с размещением пассажиров) еще далеко (более того на последней картинке нету элементов снижающих шум — особенный хвост), я же веду речь об действующем (с двигателем) прототипе, разница только в мелких плоскостях (у амеров) но их можно объяснить необходимостью действительно взлетать\садится, а с такой геометрией это сложновато и вообще вызывает вопросы, какая посадочная скорость? 500км в час чтоли? у гораздо более крылатых под 300 и то проблема.
bigariy
29.06.2017 01:07+2Очень много времени уходит на то, что бы добраться до аэропорта, на регистрацию, посадку, высадку и прочее. Даже если получится в два раза уменьшить время непосредственно самого полета, то на общем времени путешествия это будет не так заметно и вряд ли будет стоить повышения цены билета в несколько раз.
VenomBlood
29.06.2017 02:45+4то на общем времени путешествия это будет не так заметно и вряд ли будет стоить повышения цены билета в несколько раз.
YVR -> SYD — 16 часов полета. Вопрос даже не в общем времени путешествия, а в том что сидеть в самолете 16 часов как-то не очень. Да и в целом даже трансатлантический перелет — 10+ часов спокойно выходит.
При этом регистрация уже давно электронная, пришел — сдал багаж, прошел досмотр и можно садиться, меньше часа времени уходит, при этом еще и перекусить в аэропорту можно успеть за этот час.
ruYeti
29.06.2017 08:33Регистрация — электронная, а пробки по дороге в аэропорт — реальные. И даже аэроэкспресс — не панацея по времени и «трудозатратам».
VenomBlood
29.06.2017 08:34+1Что такое аэроэкспресс? И почему обязательно пробки? Да и пробки надо еще поискать чтобы значительную часть длинного полета составляли.
AmberSP
29.06.2017 10:45+1аэроэкспресс — это такая электричка из центра Москвы в аэропорты.
И пробки — потому что ну пробки, они есть, они всегда.
Мне вот надо будет из Домодедово совершить перелёт в Анапу. Вроде фигня, поллоктя по карте. Поезд едет 42 часа, самолёт летит 2 часа. Но до аэропорта мне оптимистично 1,5 часа, а реалистично выезжать надо будет часа за 4 до вылета. Там ведь и регистрация заканчивается минут за 40 до него.
Итого накладные транспортные расходы в 2 раза выше прямых.
martin_wanderer
29.06.2017 11:03+5Так никто и не будет гонять сверхзвуковой лайнер на среднемагистральных маршрутах.
VenomBlood
29.06.2017 21:59+1аэроэкспресс — это такая электричка из центра Москвы в аэропорты.
Я что-то пропустил, или NASA разрабатывает сверхзвуковой самолет эксклюзивно для московских маршрутов? Как ваши местечковы проблемы относятся вообще к теме?
И пробки — потому что ну пробки, они есть, они всегда.
Нет, они не всегда и не везде, большинство времени когда я ездил в аэропорт — пробок небыло вообще.
Мне вот надо будет из Домодедово совершить перелёт в Анапу. Вроде фигня, поллоктя по карте. Поезд едет 42 часа, самолёт летит 2 часа. Но до аэропорта мне оптимистично 1,5 часа, а реалистично выезжать надо будет часа за 4 до вылета. Там ведь и регистрация заканчивается минут за 40 до него.
Зачем вообще на 2х часовом маршруте сверхзвуковой самолет? Из этих 2х часов еще взлет и посадка и набор скорости, в итоге выигрыш минимален, если эти самолеты будут дороже (а на первое время они будут) — то смысла их ставить на подобные маршруты нету.
Итого накладные транспортные расходы в 2 раза выше прямых.
dobrobelko
30.06.2017 17:45Много ли найдется желающих заплатить хотя бы в два раза больше за вдвое меньшее время в пути? В случае сверзхвука по различным оценкам стоимость будет выше в 4-8 раз. Воздушный транспорт стал массовым из-за снижения цен, резкое их повышение вряд ли приведет к массовому использованию сверхзвуковых самолетов.
VenomBlood
30.06.2017 22:27+1Много ли найдется желающих заплатить хотя бы в два раза больше за вдвое меньшее время в пути?
В два раза — да безусловно, например YVR -> SYD самый дешевый эконом который я нашел — 850 долларов, а самый дешевый бизнес — более 4.5 тысяч долларов. В 5 раз разница. SEA -> VIE 850 за эконом против 2500 за самый дешевый бизнес (а в более комфортных условиях есть бизнес и дороже).
Да и оценки вашии вилами писаны, пока еще только начальные стадии разработки, что будет в результате сказать тяжело, но покупатели находятся даже на бизнес/первый класс всяких Qatar Airways.
Никто вроде и не говорит что на первых шагах сверхзвуковые самолеты должны быть массовыми, это и не нужно, да и многие технологии вначале не были массовыми.dobrobelko
30.06.2017 23:06Оценки если что не мои. Не вижу смысла в сравнении стоимости тарифов эконом и бизнесс класса — одно дело продать несколько десятков билетов в бизнес класс, и другое — заполнить самолет вместимостью хотя бы 150-200 мест. Попытка была сделана — конкорды оказались экономически невыгодными. Если посмотреть в каком направлении сейчас движется индустрия — это удешевление дозвуковых полетов.
В своем коммертарии выше как раз упомянул возможное появление сверхзвуковых бизнес джетов, потому что есть категория людей, не сильно заботящихся о стоимомости.VenomBlood
30.06.2017 23:31Под «ваши» я имел ввиду «которые вы приводите». «Конкорды» — это технологии полувековой давности, да, удешевление нужно, но я к тому что даже если билеты будут стоить дороже в 2-3-4 раза — это вряд ли будет проблемой.
Если верить цифрам, полет на Конкорде LHR <-> NYC стоил $10.5K в 2003, что равно $14K по сегодняшним деньгам. Это в 40 (сорок) раз больше чем самый дешевый эконом без пересадок сегодня, в 6 раз больше чем самый дешевый бизнес-класс с лежачими сиденьями без пересадок и 3.5 раза дороже чем первый класс без пересадок. С такими коэффициентами наверное и правда тяжело жить. Но например даже 8 раз — это $4k долларов LHR <-> NYC если сравнивать с самым дешевым экономом или ~$6k если сравнивать со средним. Это уже гораздо более приземленные цифры.
Ведь главное вначале получить достаточно клиентов с верхней ценовой категории, чтобы выйти на окупаемость и продолжить развивать самолеты, сразу делать их доступными не обязательно.dobrobelko
30.06.2017 23:40Именно, о чем я и говорю. Появятся сверхзвуковые бизнес джеты, технологии обкатают на них, потом в какой-то момент (вероятно не очень скоро) должны появиться сверхзвуковые пассажирские самолеты. Aerion сотрудничает с Airbus, Boom работает над демонстратором технологии — есть надежда что через несколько лет будут практические результаты у обоих.
VenomBlood
30.06.2017 23:45Ну бизнес джеты были вообще в другой ветке, в этой было
Много ли найдется желающих заплатить хотя бы в два раза больше за вдвое меньшее время в пути?
Я соглашусь что в первую очередь этой появится в верхней ценовой категории, но раз вы об этом говорите — зачем вопрошать «много ли найдется желающих»? В своей ценовой категории — много, точнее — достаточно. А о сверхзвуке для каждого никто пока и не говорил.dobrobelko
30.06.2017 23:48Ок, много ли желающих найдется среди пассажиров эконом класса. Ответ — не много.
Kenya-West
29.06.2017 05:32+1Скажите это рейсам Анадырь — Санкт-Петербург по 11 часов. Вот где такие самолетики пригодились бы! Быстрее HyperLoop, который в России при нашей жизни точно не построят.
mdaemon
29.06.2017 13:29+6Надо просто лежачие места делать, а ля «5 элемент», еще и народу небось больше поместится в салон, и самое главное — спать по человечески можно будет.
SeryiKot86
29.06.2017 02:28+6Каждый, кто слышал оглушающий звук ударной волны, больше никогда не захочет это слышать
Отдал бы многое чтобы снова услышать этот звук (детство рядом с военным аэродромом)
AlexanderS
29.06.2017 06:23Я вас понимаю)
alexmay
29.06.2017 14:03Да, прекрасный звук. Когда отдыхал в Бердянске (еще СССР) и рядом был военный аэродром, был в восторге от этого звука )
dfgwer
29.06.2017 10:47+1А почему такие самолеты не пускают повыше? 10км и 20км высоты составят большую разницу в силе удара.
Насколько я понимаю, сила удара уменьшается от расстояния линейно, от плотности воздуха воздуха на высоте полета увеличивается линейно и квадратично увеличивается от скорости полета.
Сложности с двигателем на высоте 20км?
chieftain_yu
29.06.2017 11:47+1Как бы — да.
Плотность воздуха (а значит — и количество забортного окислителя для топлива) резко падает.
Плотность воздуха на уровне моря — 1,225 кг/м3, на 10 км — 0,414, на 20 км — 0,089.dfgwer
29.06.2017 12:02Большой воздухозаборник? (Кербалам привет)
waverunner
29.06.2017 12:50а несущая способность планера при данной плотности? количество топлива для подъема на нужную высоту? расходы на поддержание систем жизнеобеспечения? Летчики на перехватчиках чуть ли не в скафандрах сидят, а тут нужно целый салон обеспечивать.
dfgwer
29.06.2017 13:01+1Несущая способность, не проблема на 2М. Большое крыло нужна при посадке. Количество топлива на подъем, 20км от 10км отличается всего в два раза. Жизнеобеспечение пойдет от текущих лайнеров, разницы нет.
waverunner
29.06.2017 13:35А какой расход движков на 2 махах? Всего в два раза? ну 2 млрд долларов от 1 млрд долларов (на разработку) тоже отличаются всего в 2 раза, но какова значимость. Жизнеобеспечение подойдет? Разрешите поинтересоваться, вы где работаете? ну чтоб сразу определиться, с кем я имею честь разговаривать.
chieftain_yu
29.06.2017 13:44На 2М возникают свои проблемы — и нагрев, и аэродинамика сильно отличная от взлетной, и требования по нагрузкам на конструкции.
Расход топлива тоже нелинеен от высоты
impetus
29.06.2017 14:28Текущие лайнеры на 12-то забраться не могут — салон лопнет от наддува. (это основное ограничение). Ну или пассажиры «горняшку» словят. Поэтому большие высоты=узкий салон.
Кстати «летать над трафиком» на этих самых 12-км — уже получается приличная экономия времени в густонаселённой местности.
yanus2face
29.06.2017 23:48Вы имеете ввиду воздухозаборник с изменяемой геометрией? ;) Просто большой — будет обузой на более низких высотах.
seminole
29.06.2017 13:38+3Конкорд летал в своём собственном эшелоне 18км куда другие самолеты не могли подняться.
Cubus
29.06.2017 15:20+1Не только. На выстотах больше 12 км резко возрастает доза ионизирующих излучений, что неопасно для пассажиров, но приводит к переоблучению постоянно летающего лётного состава.
Это ещё у Ершова было в его мемуарах пилота.
voyager-1
29.06.2017 12:08+1А почему такие самолеты не пускают повыше? 10км и 20км высоты составят большую разницу в силе удара.
Если вы подниметесь на 20 км на дозвуке — вы сможете ощутить всю «прелесть» управления U-2, у которого был безопасный диапазон в 19 км/ч скорости (это при общей — около 800 км/ч). Если меньше — самолёт сваливался, больше — начиналась тряска от достижения скорости звука, на той высоте.
Для серийных лайнеров, и их пилотов — это развлечение так себе. Полёты серийных самолётов стараются обезопасить — а не наоборот.dfgwer
29.06.2017 13:14+1То есть переход на сверхзвук должен быть на низкой высоте и соответственно звуковой удар рядом с аэропортом.
MUTbKA98
29.06.2017 13:16У U-2 было прямое крыло, которое нервно реагирует на приближение к скорости звука по определению.
AlexAV1000
29.06.2017 16:57-1«Советский Ту-144 проявил себя как крайне ненадёжное судно и его сняли с эксплуатации.»
Ну что за бред?0serg
29.06.2017 20:47+2Всего 7 месяцев эксплуатации с пассажирами, 55 рейсов — две катастрофы. Взрывающиеся двигатели, едва не угробившие еще одну машину. Ограничения по дальности из-за которых машина годилась для немногих маршрутов и практика гонять ее на маршруте с единственным запасным аэродромом и горючим которого было совсем впритык. А так хороший, годный самолет.
Журнал Огонек в 2000 году публиковал интервью с Александром Лариным который был одним из пилотов Ту-144, в котором описывал один из этих 55 пассажирских рейсов в виде полного трэша с непрерывными отказами и звучавшей весь полет у пилотов аварийной сиреной которую просто заткнули в итоге подушкой. Сложно сказать насколько правдив подобный источник, но честно говоря звучит правдоподобно, тем более что машину (за вычетом надежности) в статье Ларин хвалил как весьма совершенную, хотя и сложную и «сырую»AlexAV1000
30.06.2017 13:58+1Никаких катастроф с пассажирами не было. Были аварии во время испытательных полетов. На авиасалоне вообще был чисто человеческий фактор. Воспоминания «рыбаков о пойманной рыбе» как-то не хочется комментировать. Да, самолет был дорогой и жрал много топлива. Да, вводился в эксплуатацию в спешке, по решению «партии и правительства». Но, что, скажите мне, делается просто и быстро? Может просто надо было самолет до ума довести? Америкосы долго эксплуатировали ТУ-144 как лабораторию. Наверно они тоже были дебилы?
Cast_iron
01.07.2017 15:53Тесла же как автомобиль "взлетела", почему сверхзвуковой самолёт не может, как товар для определенной аудитории?
AlexanderS
На картинке он своеобрзано красив. Чем-то напоминает самолётик, сложенный из бумаги)
Концепт boeing 787 правда тоже был такой интересный… но на выходе получилась всё же обычная нормальная аэродинамическая схема планёра.
Victor_Grigoryev
Наверное, мужики из Эверетта и Рентона не просто так сошлись на классической схеме. Есличо, упомянутый 787 — первая фаза проекта Yellowstone, посему Y1 и Y3 также будут (по идее должны) схожими.
И да, так-то все СПС были и наверняка будут всегда в виде бумажного самолётика. Вряд ли кто-то сможет на гражданку выпускать крыло с изменяемой стреловидностью, это обычно оборачивается ещё более экстремальным сопроматом и технологиями сборки.
Nigredo499
только всё же планера, а не планёра.
AlexanderS
Замечательное замечание! Я оценил)