Возвращение «Конкорда»: новый виток сверхзвуковых пассажирских самолётов

В Бланьяке, пригороде Тулузы, где когда-то становились на крыло «Конкорды», а теперь одна из этих прекрасных птиц нашла последнее пристанище в музее концерна Airbus, рассказывают такую историю. Когда решение об отставке «Конкордов» (последний полет состоялся в 2003 году) было принято, но трансокеанские рейсы еще продолжались, среди пассажиров сверхзвукового лайнера был проведен опрос. В нем завсегдатаев «Конкорда» спрашивали, сколько стоит билет на рейс.

Странный вопрос, не правда ли? Однако дело было в том, что на сверхзвуке через Атлантику летали в основном бизнесмены, которые сами себе билетов не покупали — командировку оплачивали их фирмы. В те времена билет в один конец стоил примерно $4000, но большинство состоятельных пассажиров ответили, что, по их мнению, билет стоит $7000. Иными словами, эти люди сочли бы такую цену справедливой. И если бы цену на перелет подняли до $7000, «Конкорды» могли бы оставаться рентабельными даже в условиях подорожания топлива. Однако решение было уже принято, и вскоре величественные остроносые лайнеры раздали по музеям, а пассажирская сверхзвуковая авиация ушла в историю.

Маленький первопроходец

Возродится ли она? В формате больших лайнеров типа Ту-144 или «Конкорда» пока близких перспектив не просматривается. Но для людей состоятельных, которых не особо интересует цена на билет, есть хорошие новости. В наши дни наблюдается всплеск интереса к созданию сверхзвуковых бизнес-джетов, самолетов малой вместительности для небольшого количества пассажиров.
Дальше всех продвинулась молодая компания Boom Technology из города Денвер, штат Колорадо. Осенью прошлого года она представила самолет XB-1 Baby Boom, похожий своим видом и размерами на истребитель. Его длина чуть больше 20 м, размах крыльев — 5,2 м, максимальная взлетная масса — 6100 кг. Самолет оснащен тремя турбореактивными двигателями General Electric J85−21 с тягой 1588 кгс каждый. Двигатель был разработан еще в 1950-х для крылатой ракеты воздушного базирования ADM-20 Quail. Машина сможет лететь на крейсерской скорости 2,2 М и имеет дальность порядка 1800 км. XB-1 — еще не бизнес-джет, а демонстратор технологий, благодаря которым основатели стартапа надеются вывести на рынок сверхзвуковой лайнер вместимостью 45 пассажиров. Именно такое количество мест специалисты Boom Technology считают оптимальным с коммерческой точки зрения. Демонстратор ХB-1 должен совершить первый полет в следующем году, а бизнес-джет, который также будет выполнен по трехмоторной схеме, как планируется, закончит сертификацию в 2023-м. Самолет предполагается выпускать как в версии частного бизнес-джета, так и лайнера малой вместительности, который сможет совершать регулярные рейсы. Да, билеты будут недешевыми, за трансокеанский перелет (например, между Лондоном и Нью-Йорком) придется заплатить порядка $5000, однако это сопоставимо с ценой за место первого класса на той же дистанции, если речь идет о дозвуковом лайнере.

Как обуздать грохот?

Когда разработчикам задают вопрос, почему они надеются на коммерческий успех там, где почти 15 лет назад «провалился» «Конкорд», представители стартапа отвечают, что во времена, когда проектировались первые сверхзвуковые пассажирские лайнеры, еще не было тех технологий и материалов, которые доступны в наши дни. С их помощью можно повысить топливную эффективность самолета (на 30% по сравнению с «Конкордом») и частично справиться с главным проклятием сверхзвуковой авиации — звуковым ударом, возникающим от ударной волны, которая формируется перед летящим на сверхзвуке летательным аппаратом. Звуковой удар — это не некое одномоментное событие при переходе с дозвуковой скорости на сверхзвуковую, как неправильно думают некоторые, — ударная волна достигает земли на всей протяженности трассы сверхзвукового полета. И поэтому те же «Конкорды» могли летать через океан, но полеты над континентами для них были закрыты. В США запрет действует и поныне.

«Для возрождения реактивной пассажирской авиации необходимо действовать в двух направлениях, — говорит авиационный эксперт, руководитель Научного центра ОАК Владимир Каргопольцев. — Первое — это поиск новых технических решений, которые позволят ослабить действие ударной волны. Речь идет об оптимизации формы летательного аппарата, его аэродинамических свойств. Также рассматривается вариант энергетического воздействия на набегающий поток. Провоцируется формирование ударной волны, которая будет возникать не непосредственно перед самолетом, а на некотором расстоянии. Это значительно ослабит ее. Важен также размер летательного аппарата. Чем он меньше, тем менее мощным будет звуковой удар. Ну а второе — это работа по изменению нормативной базы с целью смягчить нормативы по шуму, чтобы допустить полеты гражданских самолетов на сверхзвуке над сушей».

В необходимости ревизии законодательства убеждены и в Boom Technology. Там считают, что полный запрет полета над территорией США следует отменить, приняв взамен разумные ограничения по шуму. В конце концов, звуковой удар не громче некоторых естественных шумов типа раската грома, а нанести серьезный ущерб имуществу (например, повыбивать окна в домах) может лишь самолет, летящий на сверхзвуке на малой высоте, что бизнес-джетом практиковаться, естественно, не будет. На снижение силы звукового удара будет работать прежде всего небольшой размер самолета. Кроме того, свою роль должны сыграть некоторые конструкторские решения в области аэродинамики.
При сверхзвуковом полете важную роль играет конфигурация центроплана. В XB-1 в том месте, где прилегающие к фюзеляжу консоли крыла имеют наибольшую толщину, сам фюзеляж слегка сужен. По замыслу конструкторов, это должно уменьшить возмущение воздушной среды, вызываемое самолетом. Консоль крыла имеет продолжение в виде узкого ребра, тянущегося практически до носовой части. Такой элемент конструкции призван компенсировать смещение центра давления при переходе на сверхзвук, создавая дополнительную подъемную силу именно в сверхзвуковом режиме. Так машина обретет бóльшую устойчивость и управляемость. В конструкции использовано треугольное (дельтовидное) крыло, но задняя кромка не перпендикулярна фюзеляжу, а обладает стреловидностью, что способствует снижению дополнительного лобового сопротивления, возникающего на сверхзвуке, и ослаблению звукового удара.

В XB-1 широко применяются современные материалы, в частности углепластик, который обладает высокой жаростойкостью и меньшим коэффициентом теплового расширения (алюминиевый «Конкорд» от аэродинамического нагрева удлинялся на 40 см). Использованы детали, напечатанные на 3D-принтере. В конструкции применены воздухозаборники с переменным размером входного отверстия. Все это в совокупности, по заявлениям представителей Boom Technology, должно серьезным образом повысить топливную эффективность демонстратора и будущего бизнес-джета и снизить его негативное воздействие на экологию.