Сверхзвуковой самолёт
Сверхзвуковой самолёт — самолёт, способный совершать полёт со скоростью, превышающей скорость звука в воздухе (полёт с числом Маха M = 1,0—5).
Теоретические проблемы
Полёт на сверхзвуковой скорости, в отличие от дозвукового, протекает в условиях иной аэродинамики, поскольку при достижении воздушным судном скорости звука качественно меняется аэродинамика обтекания, из-за чего резко возрастает аэродинамическое сопротивление, также растёт кинетический нагрев конструкции от сжатия набегающего на большой скорости воздушного потока, смещается аэродинамический фокус, что ведёт к утрате устойчивости и управляемости самолёта. Кроме того, проявилось такое неизвестное до создания первых сверхзвуковых самолётов явление, как «волновое сопротивление».
Поэтому достижение скорости звука и эффективный стабильный полёт на около- и сверхзвуковых скоростях были невозможны за счёт простого увеличения мощности двигателей — потребовались новые конструктивные решения. Как следствие, изменился внешний облик самолёта: появились характерные прямые линии, острые углы, в отличие от «гладких» форм дозвуковых самолётов.
Проблему создания эффективного сверхзвукового самолёта нельзя считать разрешённой до сих пор. Создателям приходится идти на компромисс между требованием увеличения скорости и сохранением приемлемых взлётно-посадочных характеристик. Таким образом, завоевание авиацией новых рубежей по скорости и высотности связано не только с использованием более совершенной или принципиально новой двигательной установки и новой конструктивной компоновки самолётов, но также с изменениями их геометрии в полёте. Такие изменения, улучшая характеристики самолёта на больших скоростях, не должны ухудшать их качества на малых скоростях, и наоборот. В последнее время создатели отказываются от уменьшения площади крыла и относительной толщины их профилей, а также увеличения угла стреловидности крыла у самолётов с изменяемой геометрией, возвращаясь к крыльям малой стреловидности и большой относительной толщины, если уже достигнуты удовлетворительные величины максимальной скорости и практического потолка. В таком случае считается важным, чтобы сверхзвуковой самолёт имел хорошие лётные данные на малых скоростях и малое сопротивление при больших скоростях, особенно на малых высотах.
История
После появления в 1940-х годах реактивных самолётов-истребителей перед авиаконструкторами встала задача дальнейшего увеличения их скорости. Более высокая скорость расширяла боевые возможности как истребителей, так и бомбардировщиков.
Исследования настоящих проектов сверхзвуковых самолётов начаты в середине Второй мировой войны. Лётные пилотируемые испытания начаты Чаком Йегером, американским лётчиком-испытателем, 14 октября 1947 года на экспериментальном самолёте Bell X-1 с ракетным двигателем XLR-11 достигшего сверхзвуковой скорости в управляемом полёте.
Развитие
В 1950—1960-е годы произошло бурное развитие сверхзвуковой авиации. Решены основные проблемы устойчивости и управляемости самолётов, их аэродинамической эффективности на сверхзвуковых скоростях. Рост скорости полёта сопровождался увеличением потолка свыше 20 км. В эти годы начато серийное производство сверхзвуковых самолётов самого разного назначения:
- Первым из серийных истребителей, который достигал скорость звука, был советский реактивный истребитель МиГ-17, разработанный ОКБ Микояна и Гуревича в конце 1940-х годов. В конце 1952 года под обозначением МиГ-17Ф самолёт пошёл в серийное производство. Однако для боевых полётов он считался околозвуковым.
- Первый серийный сверхзвуковой истребитель — North American F-100 Super Sabre (первый полёт в мае 1953 года, поступил в серийное производство в том же году, на вооружении с осени 1954 года). Скорость M=1,3.
- Первый серийный сверхзвуковой бомбардировщик —Convair B-58 Hustler (первый полёт в ноябре 1956 года, поступил в серийное производство в том же году, на вооружении с 1960 года). Скорость M=2.
- Первый серийный разведчик, рассчитанный на длительный полёт на скорости M=3 — Lockheed A-12 (первый полёт в 1962 году, на вооружении с 1963 года).
- Первые серийные пассажирские самолёты Ту-144, коммерчески эксплуатировавшийся с 1975 по 1978 год (первый полёт 31 декабря 1968 года), и Aérospatiale-BAC Concorde, коммерчески эксплуатировавшийся с 1976 по 2003 год (первый полёт 2 марта 1969 года, на 2 месяца позже Ту-144).
Несмотря на то что большинство боевых самолетов способны развивать сверхзвуковую скорость, многие из них не рассчитаны на крейсерский сверхзвуковой полёт и лишь некоторые могут достичь этой скорости в горизонтальном полете без включения форсажного режима работы двигателей.
Пассажирские сверхзвуковые самолёты
Известны всего два серийно выпускавшихся пассажирских сверхзвуковых самолёта, выполнявших регулярные рейсы: советский самолёт Ту-144 (первый полёт 31 декабря 1968 года) , бывший в эксплуатации с 1975 по 1978 год, и англо-французский Конкорд (Concorde) (первый полёт 2 марта 1969 года), совершавший трансатлантические и чартерные рейсы с 1976 по 2003 год. Они значительно сокращали время дальних перелётов, использовали незагруженное воздушное пространство (≈18 км) выше обычной высоты 9—12 км, где совершали полёты вне воздушных трасс.
Наиболее существенными недостатками коммерческих сверхзвуковых самолётов оказались:
- Звуковой удар;
- Высокий удельный расход топлива;
- Шумность над аэродромом;
- Сложность использования.
Американцы приступили к проекту сверхзвуковой пассажирского самолета Boeing 2707 несколько позже, чем англофранцузские и советские специалисты. Разработка была прекращена в 1971 году.
- Планы возрождения
Несмотря на неосуществление нескольких других бывших и существующих проектов пассажирских сверхзвуковых и околозвуковых самолётов (Boeing Sonic Cruiser, Douglas 2229, Lockheed L-2000, в России — Ту-244 («апгрейд» Ту-144Д), Ту-344 (бизнес-джет на базе ракетоносца Ту-22М3), Ту-444, SSBJ (проекты 90-х), и других) и вывод из эксплуатации самолётов двух реализованных проектов, в новом столетии возникли проекты возрождения пассажирских сверхзвуковых машин.
Проекты компании Boom Technology (из Колорадо, США): Boom Overture и [англ.].
Проекты частной американской компании [англ.]: бизнес-джеты [англ.] (1,6 Мах, 8-12 пассажиров; проект закрыт в мае 2021), [англ.] (увеличенная версия Aerion SBJ, анонсирован в мае 2014), Aerion AS3 (4 Мах, 50 пассажиров; анонсирован в мае 2021).
Экспериментальный Lockheed Martin X-59 QueSST («Тихая сверхзвуковая технология») от Lockheed Martin, разрабатываемый с середины 2010-х, представлен в июне 2019 года; на 2021 год собран планер прототипа.
[англ.] компании en:Supersonic Aerospace International (SAI) — пассажирский самолет для перевозки 12 пассажиров на скорости 1,6 Маха, с силой звукового удара всего лишь 1 % от силы удара, создаваемого «Конкордом».
Spike S-512 — проектируемый сверхзвуковой бизнес-джет, разрабатываемый американской Spike Aerospace.
В 2020-х в России пошли разговоры о планах разработки на основе бомбардировщика Ту-160 (серийное производство которого сейчас возобновляется). Также, ЦАГИ продемонстрировал на московском авиасалоне МАКС-2017 масштабную модель своего сверхзвукового бизнес–джета/коммерческого реактивного самолета, который должен производить относительно тихий звуковой удар, позволяющий совершать сверхзвуковые полеты со скоростью 2100 км/ч и дальности полета 7400-8600 км; двигатели для него разрабатываются в Центральном институте авиационных двигателей, а конструкции изучаются компаниями «Авиадвигатель» и НПО «Сатурн».
Также, разрабатывались ранее и существуют современные проекты гиперзвуковых (в том числе суборбитальных) пассажирских авиалайнеров (например, ZEHST, SpaceLiner).
См. также
- Гиперзвуковой летательный аппарат
Литература
- Gunston, Bill. Faster than Sound: The Story of Supersonic Flight (англ.). — Somerset, UK: [англ.], 2008. — ISBN 978-1-84425-564-1.
Примечания
- На дозвуковых скоростях лобовое сопротивление воздушной среды прямо пропорционально квадрату скорости воздушного потока, а на сверхзвуковых — прямо пропорционально 3—5-й её степени.
- Илья Крамник. Иллюзия возможностей: зачем нужен сверхзвуковой пассажирский самолет. Сумеет ли новая разработка отечественного авиапрома укрепить его положение на рынке Архивная копия от 19 марта 2021 на Wayback Machine // Известия, 19 февраля 2019
- Vladimir Karnozov. TsAGI Plans ICAO Chapter 14-compliant SSBJ (англ.). Aviation International News. Дата обращения: 30 июня 2021. Архивировано 9 июля 2021 года.
В статье не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Сверхзвуковой самолёт, Что такое Сверхзвуковой самолёт? Что означает Сверхзвуковой самолёт?
Sverhzvukovoj samolyot samolyot sposobnyj sovershat polyot so skorostyu prevyshayushej skorost zvuka v vozduhe polyot s chislom Maha M 1 0 5 F 100 pervyj v SShA serijnyj sverhzvukovoj istrebitel 1953 Sverhzvukovoj istrebitel perehvatchik Su 27 1977 Sverhzvukovoj dalnij bombardirovshik Tu 22M3 1969 Amerikanskij strategicheskij razvedchik SR 71 1964 Teoreticheskie problemyOsnovnaya statya Zvukovoj barer Polyot na sverhzvukovoj skorosti v otlichie ot dozvukovogo protekaet v usloviyah inoj aerodinamiki poskolku pri dostizhenii vozdushnym sudnom skorosti zvuka kachestvenno menyaetsya aerodinamika obtekaniya iz za chego rezko vozrastaet aerodinamicheskoe soprotivlenie takzhe rastyot kineticheskij nagrev konstrukcii ot szhatiya nabegayushego na bolshoj skorosti vozdushnogo potoka smeshaetsya aerodinamicheskij fokus chto vedyot k utrate ustojchivosti i upravlyaemosti samolyota Krome togo proyavilos takoe neizvestnoe do sozdaniya pervyh sverhzvukovyh samolyotov yavlenie kak volnovoe soprotivlenie Poetomu dostizhenie skorosti zvuka i effektivnyj stabilnyj polyot na okolo i sverhzvukovyh skorostyah byli nevozmozhny za schyot prostogo uvelicheniya moshnosti dvigatelej potrebovalis novye konstruktivnye resheniya Kak sledstvie izmenilsya vneshnij oblik samolyota poyavilis harakternye pryamye linii ostrye ugly v otlichie ot gladkih form dozvukovyh samolyotov Problemu sozdaniya effektivnogo sverhzvukovogo samolyota nelzya schitat razreshyonnoj do sih por Sozdatelyam prihoditsya idti na kompromiss mezhdu trebovaniem uvelicheniya skorosti i sohraneniem priemlemyh vzlyotno posadochnyh harakteristik Takim obrazom zavoevanie aviaciej novyh rubezhej po skorosti i vysotnosti svyazano ne tolko s ispolzovaniem bolee sovershennoj ili principialno novoj dvigatelnoj ustanovki i novoj konstruktivnoj komponovki samolyotov no takzhe s izmeneniyami ih geometrii v polyote Takie izmeneniya uluchshaya harakteristiki samolyota na bolshih skorostyah ne dolzhny uhudshat ih kachestva na malyh skorostyah i naoborot V poslednee vremya sozdateli otkazyvayutsya ot umensheniya ploshadi kryla i otnositelnoj tolshiny ih profilej a takzhe uvelicheniya ugla strelovidnosti kryla u samolyotov s izmenyaemoj geometriej vozvrashayas k krylyam maloj strelovidnosti i bolshoj otnositelnoj tolshiny esli uzhe dostignuty udovletvoritelnye velichiny maksimalnoj skorosti i prakticheskogo potolka V takom sluchae schitaetsya vazhnym chtoby sverhzvukovoj samolyot imel horoshie lyotnye dannye na malyh skorostyah i maloe soprotivlenie pri bolshih skorostyah osobenno na malyh vysotah IstoriyaPosle poyavleniya v 1940 h godah reaktivnyh samolyotov istrebitelej pered aviakonstruktorami vstala zadacha dalnejshego uvelicheniya ih skorosti Bolee vysokaya skorost rasshiryala boevye vozmozhnosti kak istrebitelej tak i bombardirovshikov eksperimentalnyj sverhzvukovoj samolyot Bell X 1Charlz Chak Jeger amerikanskij lyotchik ispytatel 14 10 1947 na samolyote Bell X 1 vpervye dostig sverhzvukovoj skorosti Issledovaniya nastoyashih proektov sverhzvukovyh samolyotov nachaty v seredine Vtoroj mirovoj vojny Lyotnye pilotiruemye ispytaniya nachaty Chakom Jegerom amerikanskim lyotchikom ispytatelem 14 oktyabrya 1947 goda na eksperimentalnom samolyote Bell X 1 s raketnym dvigatelem XLR 11 dostigshego sverhzvukovoj skorosti v upravlyaemom polyote Razvitie V 1950 1960 e gody proizoshlo burnoe razvitie sverhzvukovoj aviacii Resheny osnovnye problemy ustojchivosti i upravlyaemosti samolyotov ih aerodinamicheskoj effektivnosti na sverhzvukovyh skorostyah Rost skorosti polyota soprovozhdalsya uvelicheniem potolka svyshe 20 km V eti gody nachato serijnoe proizvodstvo sverhzvukovyh samolyotov samogo raznogo naznacheniya Pervyj serijnyj istrebitel kotoryj dostigal skorost zvuka sovetskij reaktivnyj samolyot MiG 17 1949 Pervym iz serijnyh istrebitelej kotoryj dostigal skorost zvuka byl sovetskij reaktivnyj istrebitel MiG 17 razrabotannyj OKB Mikoyana i Gurevicha v konce 1940 h godov V konce 1952 goda pod oboznacheniem MiG 17F samolyot poshyol v serijnoe proizvodstvo Odnako dlya boevyh polyotov on schitalsya okolozvukovym Pervyj serijnyj sverhzvukovoj istrebitel North American F 100 Super Sabre 1953 Pervyj serijnyj sverhzvukovoj istrebitel North American F 100 Super Sabre pervyj polyot v mae 1953 goda postupil v serijnoe proizvodstvo v tom zhe godu na vooruzhenii s oseni 1954 goda Skorost M 1 3 Pervyj serijnyj sverhzvukovoj bombardirovshik Convair B 58 Hustler 1956 Pervyj serijnyj sverhzvukovoj bombardirovshik Convair B 58 Hustler pervyj polyot v noyabre 1956 goda postupil v serijnoe proizvodstvo v tom zhe godu na vooruzhenii s 1960 goda Skorost M 2 Pervyj serijnyj razvedchik rasschitannyj na dlitelnyj polyot na skorosti M 3 Lockheed A 12 1962 Pervyj serijnyj razvedchik rasschitannyj na dlitelnyj polyot na skorosti M 3 Lockheed A 12 pervyj polyot v 1962 godu na vooruzhenii s 1963 goda Pervye serijnye passazhirskie samolyoty Tu 144 kommercheski ekspluatirovavshijsya s 1975 po 1978 god pervyj polyot 31 dekabrya 1968 goda i Aerospatiale BAC Concorde kommercheski ekspluatirovavshijsya s 1976 po 2003 god pervyj polyot 2 marta 1969 goda na 2 mesyaca pozzhe Tu 144 Nesmotrya na to chto bolshinstvo boevyh samoletov sposobny razvivat sverhzvukovuyu skorost mnogie iz nih ne rasschitany na krejserskij sverhzvukovoj polyot i lish nekotorye mogut dostich etoj skorosti v gorizontalnom polete bez vklyucheniya forsazhnogo rezhima raboty dvigatelej Passazhirskie sverhzvukovye samolyotyOsnovnaya statya Sverhzvukovoj passazhirskij samolyot Izvestny vsego dva serijno vypuskavshihsya passazhirskih sverhzvukovyh samolyota vypolnyavshih regulyarnye rejsy sovetskij samolyot Tu 144 pervyj polyot 31 dekabrya 1968 goda byvshij v ekspluatacii s 1975 po 1978 god i anglo francuzskij Konkord Concorde pervyj polyot 2 marta 1969 goda sovershavshij transatlanticheskie i charternye rejsy s 1976 po 2003 god Oni znachitelno sokrashali vremya dalnih perelyotov ispolzovali nezagruzhennoe vozdushnoe prostranstvo 18 km vyshe obychnoj vysoty 9 12 km gde sovershali polyoty vne vozdushnyh trass Naibolee sushestvennymi nedostatkami kommercheskih sverhzvukovyh samolyotov okazalis Zvukovoj udar Vysokij udelnyj rashod topliva Shumnost nad aerodromom Slozhnost ispolzovaniya Amerikancy pristupili k proektu sverhzvukovoj passazhirskogo samoleta Boeing 2707 neskolko pozzhe chem anglofrancuzskie i sovetskie specialisty Razrabotka byla prekrashena v 1971 godu Plany vozrozhdeniya Nesmotrya na neosushestvlenie neskolkih drugih byvshih i sushestvuyushih proektov passazhirskih sverhzvukovyh i okolozvukovyh samolyotov Boeing Sonic Cruiser Douglas 2229 Lockheed L 2000 v Rossii Tu 244 apgrejd Tu 144D Tu 344 biznes dzhet na baze raketonosca Tu 22M3 Tu 444 SSBJ proekty 90 h i drugih i vyvod iz ekspluatacii samolyotov dvuh realizovannyh proektov v novom stoletii voznikli proekty vozrozhdeniya passazhirskih sverhzvukovyh mashin Proekty kompanii Boom Technology iz Kolorado SShA Boom Overture i angl Proekty chastnoj amerikanskoj kompanii angl biznes dzhety angl 1 6 Mah 8 12 passazhirov proekt zakryt v mae 2021 angl uvelichennaya versiya Aerion SBJ anonsirovan v mae 2014 Aerion AS3 4 Mah 50 passazhirov anonsirovan v mae 2021 Eksperimentalnyj Lockheed Martin X 59 QueSST Tihaya sverhzvukovaya tehnologiya ot Lockheed Martin razrabatyvaemyj s serediny 2010 h predstavlen v iyune 2019 goda na 2021 god sobran planer prototipa angl kompanii en Supersonic Aerospace International SAI passazhirskij samolet dlya perevozki 12 passazhirov na skorosti 1 6 Maha s siloj zvukovogo udara vsego lish 1 ot sily udara sozdavaemogo Konkordom Spike S 512 proektiruemyj sverhzvukovoj biznes dzhet razrabatyvaemyj amerikanskoj Spike Aerospace V 2020 h v Rossii poshli razgovory o planah razrabotki na osnove bombardirovshika Tu 160 serijnoe proizvodstvo kotorogo sejchas vozobnovlyaetsya Takzhe CAGI prodemonstriroval na moskovskom aviasalone MAKS 2017 masshtabnuyu model svoego sverhzvukovogo biznes dzheta kommercheskogo reaktivnogo samoleta kotoryj dolzhen proizvodit otnositelno tihij zvukovoj udar pozvolyayushij sovershat sverhzvukovye polety so skorostyu 2100 km ch i dalnosti poleta 7400 8600 km dvigateli dlya nego razrabatyvayutsya v Centralnom institute aviacionnyh dvigatelej a konstrukcii izuchayutsya kompaniyami Aviadvigatel i NPO Saturn Takzhe razrabatyvalis ranee i sushestvuyut sovremennye proekty giperzvukovyh v tom chisle suborbitalnyh passazhirskih avialajnerov naprimer ZEHST SpaceLiner Sm takzheGiperzvukovoj letatelnyj apparatLiteraturaGunston Bill Faster than Sound The Story of Supersonic Flight angl Somerset UK angl 2008 ISBN 978 1 84425 564 1 PrimechaniyaNa dozvukovyh skorostyah lobovoe soprotivlenie vozdushnoj sredy pryamo proporcionalno kvadratu skorosti vozdushnogo potoka a na sverhzvukovyh pryamo proporcionalno 3 5 j eyo stepeni Ilya Kramnik Illyuziya vozmozhnostej zachem nuzhen sverhzvukovoj passazhirskij samolet Sumeet li novaya razrabotka otechestvennogo aviaproma ukrepit ego polozhenie na rynke Arhivnaya kopiya ot 19 marta 2021 na Wayback Machine Izvestiya 19 fevralya 2019 Vladimir Karnozov TsAGI Plans ICAO Chapter 14 compliant SSBJ angl Aviation International News Data obrasheniya 30 iyunya 2021 Arhivirovano 9 iyulya 2021 goda V state ne hvataet ssylok na istochniki sm rekomendacii po poisku Informaciya dolzhna byt proveryaema inache ona mozhet byt udalena Vy mozhete otredaktirovat statyu dobaviv ssylki na avtoritetnye istochniki v vide snosok 20 oktyabrya 2024
