В России стремительно, опережая все прогнозируемые темпы, развивается сфера пассажирских авиаперевозок. Об этом заявил премьер-министр страны Михаил Мишустин на встрече с генеральным директором «Аэрофлота» Сергеем Александровским. Сегодня у российских специалистов есть целый ряд проектов, направленных на развитие отрасли. В частности, большое внимание уделяется развитию сверхзвукового авиатранспорта. Но когда его введут в эксплуатацию и насколько это безопасно? Ответы на животрепещущие вопросы дал доцент кафедры «Аэродинамика, динамика и управление летательных аппаратов» МАИ Михаил Тяглик.
Сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144ЛЛ над аэродромом в Жуковском / © Jim Ross. NASA Dryden Flight Research Center, ru.wikipedia.org
О сверхзвуковых пассажирских перевозках начали говорить в годы Советского Союза. Первый в мире сверхзвуковой лайнер ТУ-144, разработанный в конструкторском бюро академика Андрея Туполева, начал совершать перелеты на скорости, превышающей скорость звука, задолго до своего первого конкурента – французско-британского лайнера под названием Concord. Рейс был закреплен на маршруте Москва – Алма-Ата в конце 1977 года. Расстояние в 3260 километров ТУ-144 преодолевал за два часа и 10 минут. Для сравнения – современные не сверхзвуковые воздушные суда аналогичное расстояние преодолевают почти за пять часов.
Польза от сверхзвукового лайнера была очевидной, но его использование было недолгим. Из-за сложности в обслуживании, дороговизны в заправке и ряда нештатных ситуаций в 1982 году ТУ-144 был снят с рейса. Его конкурент Concord пролетал до 2003 года, а затем также «ушел на покой». Таковыми были первые попытки внедрить сверхзвуковые лайнеры в повседневность. Сейчас же разработка и эксплуатация данного вида транспорта – приоритет. Доцент МАИ Михаил Тяглик считает, что это станет возможным уже в ближайшие 15-20 лет. И вот каким будет новый воздушный транспорт:
«Самолет, по задумке, будет бизнес-джетом с высоким уровнем комфорта. Когда я говорю «комфорт», имею в виду не только качество отделки кресел и использованию красивого дизайна салона. Речь идет, в частности, о том, что при проектировании самолета, помимо его летно-технических характеристик, обязательно оценивается зависимость от частоты амплитуды перегрузок на соответствие оценке летчика и пассажира.
Для летчика оценивается тот диапазон частот и достигаемые при этом перегрузки, при которых происходит ухудшение точности управления и увеличение ошибок при стабилизации самолета по приборам от действия этих перегрузок или вибраций. Для пассажиров субъективным показателем является отсутствие негативных явлений вроде вибрации, появления синдрома морской болезни, а также комфортный темп нарастания перегрузок в целом».
Вспоминая о нештатных ситуациях на борту ТУ-144, Михаил Тяглик подчеркивает, что в современных сверхзвуковых лайнерах безопасности будет уделено особое внимание. Даже несмотря на непривычные технические особенности конструкции лайнера.
Доцент Московского авиационного института рассказал, что в бизнес-джете будут применены все самые передовые разработки в области авиационных систем и оборудования. В частности, отсутствие остекления кабины пилотов потребует установки видеокамер, которые смогут работать, воспринимая не только изображение в видимом глазу диапазоне, но и других, включая ультрафиолетовое, инфракрасное, режим ночного видения и другие.
«Это позволит путем совмещения различных изображений и специальных алгоритмов их обработки даже в условиях плохой видимости, темного времени суток или тумана, получить единое качественное изображение окружающего пространства. Еще одной технологией, которая будет использована, станет синтетическое видение. Так, например, когда самолет будет заходить на посадку, параллельно с этим будет производиться измерение параметров его движения и его координат относительно аэропорта, а на экране по этим данным с помощью компьютерной графики, как в симуляторе полета, автоматически будут нарисованы аэродром и окружающий ландшафт.
В этом случае совершить посадку летчику не помешает ни плохая освещенность, ни туман, ни дождь, ни блики на стекле самолета. Кроме того, как изображение с камер, так и синтетическое видение будут дополнены разработанной в МАИ на кафедре 106 в НИЛ ПССЛ системой отображения информации, позволяющей прогнозировать движение самолета, траекторию, по которой он должен лететь, и позволяющую выполнить точное и безопасное пилотирование даже в условиях сильной атмосферной турбулентности, включая попадание в сдвиг ветра, микропорыв (микровзрыв) или вихревой след от пролетевшего ранее самолета», – объяснил Михаил Тяглик.
Эксперт отметил, что в современной гражданской авиации системы управления уже обеспечивают ограничение выхода на опасные режимы и углы полета, используют интегральные законы управления, делающие пилотажные свойства самолета наилучшими. Кроме того, в лайнерах используются принципиально новые «дружественные» интерфейсы, новые средства отображения информации, в том числе те, которые в качестве опций используют индикаторы на лобовом стекле, в которых параметры полета отображаются на фоне закапанного пространства. Все эти технические решения уже позволяют существенно повысить безопасность пилотирования. И многое из всего вышеперечисленного будет интегрировано в сверхзвуковые крылатые машины.
«Сверхзвуковой самолет нового поколения также будет иметь более широкий диапазон скоростей по сравнению с теми самолетами, которые эксплуатируются сейчас. Помимо прочего, предполагается, что в алгоритмы системы управления будут внедрены и элементы искусственного интеллекта, обеспечивающие необходимую перенастройку систем и их реконфигурацию в зависимости от условий полета, внешних возмущений и возможных отказов, тем самым обеспечивая наилучшие динамические свойства на всех режимах полета», – пояснил Михаил Тяглик.
Все вышеперечисленное вкупе сделает пассажирский транспорт будущего – сверхзвуковой самолет – безопасным в эксплуатации даже в сложных метеоусловиях, в любое время суток и сложной ветровой обстановке. Осталось лишь дождаться завершения проекта, проведения тестов и назначения лайнеров нового поколения на рейсы.
Как уже отмечалось выше, из всех зарубежных конкурентов России сделать большой шаг в разработке и строительстве сверхзвукового пассажирского лайнера удалось только Франции и Великобритании. Но почему же у них не получилось продлить срок службы своего Concord и стоит ли ждать его современного аналога? А как обстоят дела со сверхзвуком в других странах
Оказывается, история помнит те времена, когда разработкой сверхзвукового пассажирского лайнера активно занимались и США. Так, в 1960-е годы дело было поручено сразу трем крупным компаниям: Boeing, Lockheed и North America Aviation. Уникальный аппарат должен был стать модернизированным аналогом Concord. В Вашингтоне отдавали себе отчет, что при удачном эксперименте обычные самолеты канут в вечность, но тем не менее решились влить огромные бюджетные средства в проект. Спустя несколько лет властям представили сразу три сверхзвуковые лайнера: Boeing 2707, Lockheed L-2000 и North America Aviation NAC-60.
От последнего варианта быстро отказались – он вмещал лишь 187 пассажиров и мог летать исключительно на небольшие расстояния. Вторым «сошел с дистанции» L-2000 – слишком шумный и ненадежный. Boeing повезло больше. Предполагалось, что его начнут использовать не только в США, но и в Европе. Но и этого не случилось: экологи убедили правительство страны, что использование сверхзвукового лайнера небезопасно для атмосферы Земли, а простые люди пеняли на слишком дорогие билеты. В конечном счете в 1971 году правительство Штатов отказалось от финансирования «сверхзвуковой» программы.
О возрождении проекта задумались лишь несколько лет назад. NASA при участии компании Lockheed Martin представили экспериментальный сверхзвуковой лайнер X-59. Его сборка завершилась в 2021 году, но презентация состоялась лишь в начале 2024 года.
«X-59 от НАСА изменит то, как мы путешествуем, сделает преодоление расстояний между нами более быстрым», – уверяет замглава NASA Пэм Мэлрой.
Первые испытания этого американского лайнера намечены на конец года. Впрочем, не только его тестов ждут в США. Компания Boom Supersonic также представила свой сверхзвуковой самолет XB-1 и прототип его аналога – Overtune. Специалисты заявляют, что их джеты будут не только быстрыми, но и весьма экологичными. Проверить это можно будет только после активной эксплуатации.
Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России.
