Пассажирские самолеты летают сегодня не быстрее 900 км/ч. Расчеты показывают: сверхзвуковой бизнес-джет может преодолевать за час 1900 км, и даже больше. Отличные перспективы!
Однако просто поднять скорость в 2-2,5 раза еще полдела: новый сверхзвуковой пассажирский самолет должен быть тихим. Чтобы пролетел — не заметили. Задача суперамбициозная, над которой ломают головы авиаконструкторы всего мира. Но до нее ли в пандемию?
Кирилл Сыпало(эксперт), генеральный директор Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ) член-корреспондент РАН:
Время вызовов
Кирилл Иванович, из-за пандемии коронавируса гражданская авиация переживает настоящий коллапс. До сверхзвуковых ли самолетов сегодня?
— Да, авиакомпании несут огромные убытки. Но, как ни странно, именно пандемия акцентировала внимание на развитии авиации малой вместимости. Бизнес-авиация в сверхзвуковом исполнении очень интересна как раз с точки зрения экономической, социальной перспективы. Про большие самолеты мы пока не говорим. Там слишком много нерешенных проблем. Хотя всем очевидно: создание нового, коммерчески эффективного сверхзвукового пассажирского самолета — самый большой вызов для современной гражданской авиации.
А сверхзвуковой бизнес-джет — на сколько пассажиров?
— По разным оценкам, от четырех до 18. В зависимости от ряда решенных научно-технических проблем и существующих технологий.
После Ту-144 и «Конкорда» попытки создать небольшой пассажирский сверхзвуковик не оставляют в разных странах. Чем наш самолет будет отличаться от западных аналогов?
— Это уникальные воздухозаборники для двигателей, расположенных сверху на фюзеляже. Это уникальная аэродинамическая форма. Это уникальные сопловые аппараты реактивного двигателя в хвостовой части самолета. Все основные компоненты направлены на снижение уровня как шума, так и звукового удара.
Главное — двигатель
Международная организация гражданской авиации до сих пор не приняла международные нормы уровня звукового удара. Хотя говорится об этом уже давно. Почему все затянулось?
Это очень серьезный момент. Свой взгляд на развитие сверхзвуковой авиации есть у Европы. Свой взгляд у США, Австралии, Японии, которые летают над океаном. Свой взгляд у нашей страны с ее огромными пространствами. В силу разности территориально-экономических, социальных подходов и нет пока единой позиции у ИКАО как международной организации гражданской авиации.
Формирование норм является первоочередной задачей, в том числе и национальной. Чтобы утвердить приоритет наших исследований, технологий и разработок для данного класса техники. Сейчас превалирует подход: тот, кто успел полетать на демонстраторах или на опытных экземплярах, кто получил уровни шума и звукового удара, тот их и внес в нормы.
— Говорят, с хорошим двигателем и ворота полетят. Какой мотор нужен для пассажирского сверхзвуковика?
Пока для сверхзвукового пассажирского самолета нигде нет оптимальных и рациональных двигателей. Ни в Европе, ни в Штатах, ни у нас. Двигатель, так же как и аэродинамическая форма самолета, должен соответствовать компромиссу: с одной стороны, иметь хорошую экономику, то есть низкий расход топлива, с другой, — пониженный уровень шума. Причем на всех этапах полета, начиная со взлета и заканчивая посадкой. В данном случае — не звукового удара, а именно шума. И это довольно противоречивое требование с точки зрения конструкции.
— А наш новейший двигатель ПД-14 для дозвукового самолета не может быть здесь кандидатом?
Не исключено. Но для сверхзвуковой машины его надо будет дорабатывать.
Расчет на синергию
— На какие инновационные материалы делают основную ставку ученые и конструкторы?
Ставка даже не на материалы, а на синергию материалов, технологий и конструкций, которые обеспечат заданные качества. Прежде всего мы говорим о металлокомпозитных конструкциях. Например, пробионического дизайна.
— Вы упомянули пробионические конструкции. Хотя бы в двух словах: что это такое?
Традиционная конструктивная схема самолета имеет продольно-поперечный силовой набор. Остов самолета в виде балочных схем, на которые прикрепляется обшивка. Она обеспечивает прочность, жесткость, упругость конструкции, но при этом во многих случаях не оптимальна для веса. А вес для сверхзвукового самолета так же важен, как и для космического корабля. На один килограмм веса приходится пять-шесть килограммов тяги! Вес — это самое важное.
Если посмотрим на скелет птицы, то увидим неравномерную структуру: она работает в разных местах под разными нагрузками. Там, где сильные нагрузки, скелет прочнее, где меньше — послабее. Этот принцип получил название бионический, или природоподобный. В самолетостроении такие конструкции раньше широко не применялись. Только небольшие элементы.
— А что имеется в виду, когда говорят о стеклянном фюзеляже? Звучит как фантастика.
Насчет стеклянного фюзеляжа — это действительно из области выдумок. Есть другое понятие «темная кабина». Скажем, форма носовой части не предполагает остекление кабины пилотов. Их почти невозможно там разместить. Но если даже это и сделать, то искажения в оптической системе будут настолько велики, что летчики все равно будут ориентироваться на приборы. То есть речь идет о том, чтобы заменить прямую визуализацию искусственной, синтезированной. Поэтому говорят о «темной кабине», где картинка перед пилотами будет создаваться при помощи систем искусственного зрения. Или дополненной реальности. Очень много вопросов, связанных именно с интеллектуализацией кабины пилотов. Сверхзвуковой самолет должен быть оснащен техническим оборудованием, которое может видеть лучше, чем человек. Информационное поле кабины — одна из важнейших критических технологий.
— Искусственный интеллект может заменить пилота?
Об этом речь пока не идет. Мы говорим об интеллектуальных системах помощи летчикам, автоматизации некоторых пилотажных функций. В перспективе при достижении требуемого уровня безопасности, пилот сможет осуществлять только функцию контролирующего оператора. Но это будет даже не завтра.
Сверхзвуковой деловой самолет (СДС)
— Говорили, что летные испытания российского демонстратора сверхзвукового пассажирского самолета начнутся уже в 2023 году.
Мы рассчитывали на это. Но, к сожалению, подводит финансирование. Кстати, наш демонстратор будет тоже серьезно отличаться от того же американского X-59 QueSST. И формой, и уникальным соплом. Что мы уже отработали. Мы сразу проектируем под существующий самолет-донор. Это важно.
— Итак, по всем прогнозам, сначала появится сверхзвуковой самолет на 12-18 человек. А что дальше? Как может развиваться сверхзвуковая пассажирская авиация?
Вообще создать такой самолет не проблема. Летают сверхзвуковые истребители, бомбардировщики. Другое дело — создать серийный гражданский сверхзвуковой самолет, востребованный на рынке. По числу пассажиров рассматриваются различные варианты. В принципе тот же Ту-144 и «Конкорд» показали возможность загрузки до 100 мест. Это вполне реально. Все будет зависеть от стоимости билетов. Такой самолет сможет брать на борт и до 150 пассажиров. Но это очень оптимистично.
По теме:
Звуковой барьер в авиации. Часть 1Концепция сверхзвукового лайнера