В США разрешили испытания сверхзвуковых гражданских самолетов — Naked Science
12 января
Василий Парфенов
19

В США разрешили испытания сверхзвуковых гражданских самолетов

3.2

Федеральное управление гражданской авиации США открыло путь для тестирования сверхзвуковых самолетов над территорией страны. Это позволит ускорить развитие сразу нескольких перспективных проектов.

В США разрешили испытания сверхзвуковых гражданских самолетов
Концепт сверхзвукового авиалайнера от Virgin Galactic / ©Virgin Galactic

За редкими исключениями с 1970-х полеты летательных аппаратов на скоростях выше М=1 (число Маха) были запрещены над материковой частью Соединенных Штатов. Такое решение Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) приняло на основании опасений о вреде сверхзвуковых самолетов для природы и населения страны. В первую очередь, конечно, боялись воздействия звукового удара (sonic boom) — практически неизбежного эффекта, возникающего в результате такого полета.

Как пишет издание The New Atlas со ссылкой на официальную резолюцию (документ PDF) FAA и Министерства транспорта (DOT), юридически запрет на такие полеты не сняли. Однако получить разрешение на исключение из этого правила стало возможно. Более того, ведомство разработало простую и легкую процедуру запроса авторизации сверхзвукового полета.

Для получения разового разрешения потребуется указать зону полета и провести оценку возможного воздействия на окружающую среду. Естественно, зону полета придется обосновать.

В числе прочего компания, желающая провести испытания своего прототипа на сверхзвуковой скорости над сушей, должна объяснить, почему этого нельзя сделать над морем. И в ходе тестового полета обязательно нужно измерять уровни шума. В остальном — обычная процедура одобрения испытаний новой авиационной техники без каких-либо неоправданных загвоздок.

Как было раньше

До появления этой резолюции сверхзвуковые полеты над территорией США были возможны только в определенных случаях. Либо во время испытаний военной техники и тренировок пилотов на закрытых полигонах вдали от населенных районов, либо над морскими просторами вдали от побережья. Даже летавшие на трансатлантических рейсах «Конкорды» не нарушали это правило. Скорость звука они превышали минут через сорок после отрыва от полосы или за полчаса до посадки. В любом случае, скоростные авиалайнеры в этот момент были над океаном и не портили звуковым ударом жизнь людям на земле.

Сверхзвуковые самолеты вот уже почти полвека вызывают опасения у регуляторных органов по нескольким причинам. Во-первых, ударная волна от летящего на скорости больше числа Маха 1 несет немало энергии. Пролетающий так быстро на небольшой высоте лайнер, теоретически, способен нанести травмы людям (вплоть до разрыва барабанных перепонок) и повыбивать окна в домах.

Правда, для этого самолет должен пронестись практически у земли, что физически невозможно для гражданских бортов — конструкция не выдержит. При высоте полета порядка 10 километров звуковой удар будет слышен как очень далекий хлопок. Не самый приятный звук, но опасности он не представляет.

А во-вторых, сверхзвуковые самолеты могут «похвастаться» гораздо более высоким удельным расходом топлива в пересчете на одного пассажира. Это действительно так, но в некоторых случаях скорость перемещения важнее, так что создатели подобных лайнеров не считают это критическим недостатком. Зато экологи с ними не согласны — мол, повышающие температуру Земли выбросы углекислого газа не стоят чьей-либо экономии пары часов на перелет.

Предполагались и другие потенциальные угрозы окружающей среде со стороны сверхзвуковых самолетов, но они не подтвердились. Например, некоторые ученые опасались, что из-за большей высоты полета («Конкорд» поднимался на 18 километров), такие лайнеры сильнее вредят озоновому слою.

Новая волна сверхзвука

Изменения в правилах были спровоцированы бурным ростом количества проектов сверхзвуковых самолетов. В роли основного консультанта FAA при создании вышеописанного документа выступала компания Boom Technology. Этот стартап из Денвера, штат Колорадо, с 2014 года разрабатывает авиалайнер Overture, коммерческая эксплуатация которого планируется в 2030-х.

В США разрешили испытания сверхзвуковых гражданских самолетов
XB-1 Baby Boom / ©Boom Technology

При крейсерской скорости 2300 километров в час (число Маха 2,2) он будет перевозить до 55 пассажиров на расстояние более восьми тысяч километров. В 2021 году должен взлететь его прототип, создаваемый в качестве демонстратора технологий — XB-1 Baby Boom.

Отдельного упоминания заслуживает и бизнес-джет AS2. История данного проекта Aerion Corporation корнями уходит в 2004 год, а сроки начала его летных испытаний уже не раз переносились — то на 2018, то на 2023 год. Несмотря на такую неопределенность, AS2 уже обладает портфелем предварительных заказов. В его разработке успели поучаствовать такие гиганты, как Airbus, Lockheed Martin, Boeing и General Electric.

В США разрешили испытания сверхзвуковых гражданских самолетов
Модель Aerion AS2 в аэродинамической трубе / ©Aerion Corporation

Инженеры Aerion Corporation обещают сделать «самолет без звукового удара» (boomless). Ударную волну, разумеется, никуда не денут, просто автопилот будет постоянно анализировать нижележащие слои атмосферы и корректировать скорость так, чтобы она отражалась вверх от областей тепловой инверсии в воздухе.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении все трое суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще куда более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

Позавчера, 12:59
Алиса Гаджиева

Несмотря на то, что в крестовых походах погибли тысячи людей, археологи невероятно редко обнаруживают их массовые захоронения. По одной из версий, убитых, найденных в этот раз, хоронил лично Людовик IX Святой, король Франции, предводитель двух крестовых походов.

Позавчера, 16:28
Илья Ведмеденко

Модернизированный стратегический бомбардировщик Ту-160 снова поднялся в небо. Самолет среди прочего получил обновленную силовую установку.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

Вчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении все трое суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще куда более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

9 сентября
Алиса Гаджиева

Необычный артефакт обнаружили в одном из пунктов сбора вторсырья в Красноярском крае.

[miniorange_social_login]

Комментарии

19 Комментариев

12.01.2021
-
0
+
"просто автопилот будет постоянно анализировать нижележащие слои атмосферы и корректировать скорость так, чтобы она отражалась вверх от областей тепловой инверсии в воздухе." Как-то сомнительно звучит. Сильно скорость не покорректируешь, только в небольших диапазонах от крейсерской до несколько меньшей. На таких скоростях ударная волна (точнее, акустическая) вполне себе проходит до поверхности земли, никуда не отражается. Непривычный подход у разработчиков.
    За что купил, как говорится. Вообще, там около M=1,1 скорость крутится на всех иллюстрациях
    +
      ещё комментарии
      14.01.2021
      -
      0
      +
      А смысл в М=1,1? Самая неэффективная скорость. Коэффициент лобового сопротивления максимальный, превышение над скоростью звука минимальное. Игра не стоит свеч. Проектировать сверхзвуковой самолёт под крейсерский режим М=1,1 верх абсурда.
        Это я округлил не глядя между всеми подходами, про которые тогда прочитал. Конуретно в Aerion планируют лавировать между режимами M=0,95, M=1.15 M=1,2~1,4
          14.01.2021
          -
          0
          +
          Самые затратные режимы с максимальными потерями, М = 0,95-1, 2. Ради них затевать сверхзвуковой полёт бессмысленно, на мой взгляд. Выигрыш в скорости не так велик, а коэффициенты лобового сопротивления в зоне максимума. Самый горб.
            Возможно, я не особо умею переводить с маркетингового на человеческий, возможно, ключевые нюансы они не говорят просто пока. Вопрос тогда. Что энергозатратнее (навскидку, есесена, в сферическом вакууме, таксказать): 1) полет на M=0.9 в течение 30 минут разгон до M=1.3 и полет в течение 5 минут с последующим торможением до M=0,9 на 2 минуты (внезапный город на пути) и затем снова возвратом к полету на M=1,3 в течение 23 минут; 2) 30 минут M=0.9, затем 5 минут M=1.3, затем те же ~32 км (295м/с*0,9*120с) чередование M=1,2 -> 1.15 -> 1.2 -> 1.15 -> 1.15 -> 1.2 (ловим "слой-отражатель" в атмосфере под нами) и снова летим M=1,3 оставшееся время По моим грубым прикидкам, 32 километра в таком режиме "балансирования" между M=1.2 и M=1,15 самолет пролетит почти на полминуты быстрее. Может, по удельному расходу топлива на расстояние получится тоже самое? Плюс, во втором случае суммарное приращение скорости будет M=0,65, а в первом M=0.8. Хотя энергозатраты на разгон растут нелинейно, все равно зависимость какая-то должна быть, мне кажется
              14.01.2021
              -
              0
              +
              Василий, на мой взгляд, возня со сверхзвуковыми проблемами рациональна в том случае, если число Маха существенно больше единицы - порядка 1,7-2. Тогда скорость полёта возрастает вдвое и больше ( и будет то самое приращение скорости 0,8 М, о котором вы пишете: 1,7 М - 0,9 М = +0,8 М), и почти настолько же сокращается полётное время. То есть лететь четыре часа вместо восьми. А при сокращении полётного времени на 20% затеи со сверхзвуком не столь резонны - проблем нужно решать массу, а выигрыш во времени не столь велик. Кроме того, на сверхзвуковом режиме расход топлива существенно возрастает, как вы верно пишете. Стоит ли этот существенный рост расхода топлива приращения скорости с 0,9 до 1.1 М - ? И, кроме того, близкие к единице числа маха сверхзвуковые режимы наименее экономичные среди всех сверхзвуковых - коэффициент лобового сопротивления очень резко вырастает сразу после М=1. Вырастает в разы. А потом, с ростом числа М, он постепенно уменьшается, но тоже очень существенно. Стоит ли гонять самолёт именно в диапазоне скоростей с максимальным коэффициентом лобового сопротивления, на его пике? Вот это мне не понятно. Делать сверхзвук - так существенный, далеко уходящий за единицу, приближающийся к двойке. А топтание около единицы не даёт никаких существенных выигрышей. Поэтому, собственно, и не существует самолётов, спроектированных для скоростей М = 1+чуть-чуть. Нет смысла залезать в сверхзвук и кучу его проблем, если он очень незначительный, и мало отходит от единицы.
                >не существует самолётов, спроектированных для скоростей М = 1+чуть-чуть *ехидно хихикая* А как же мой любимый F-35?))))))))))
                15.01.2021
                -
                0
                +
                А какая у него максимальная на потолке?
                Номинально, 1,6, но по факту из-за особенностей конструкции хвостового оперения и шитков вокруг двигателя -- 1,3-1,4 не более чем на 15-20 минут в мирное время. На сверхзвуке начинает радиопоглощающее покрытие разрушаться, кек. В боевых условиях -- начхать, ну придется поменять после выполнения задачи, а в мирное дороговато выходит. Кстати, потолок у него Fl500)
                15.01.2021
                -
                0
                +
                Понятно. Но все равно проектировался как для М =1,6, а не под 1,15. Об этом и речь. Хотя 1,6 наименьшее, наверное, мне по крайней мере не встречалось такого низкого проектного значения М для истребителя.
                15.01.2021
                -
                0
                +
                Везде указана (растиражирована?) максимальная скорость 1930 км/ч, это М=1,8. И тут вопросов нет. Какая максимальная скорость достоверная?
12.01.2021
-
0
+
"До появления этой резолюции сверхзвуковые полеты над территорией США были возможны только в очень редких случаях. Либо во время испытаний военной техники на закрытых полигонах вдали от населенных районов, либо над морскими просторами вдали от побережья. " Василий, это отнюдь не редкие случаи, а , напротив, постоянная непрерывная практика. вы забываете про обычные тренировочные полёты боевых сверхзвуковых самолётов. Любой истребитель в стратосфере перемещается со сверхзвуковой скоростью. Все авиачасти континентального базирования тренируются в окрестностях расположения аэродрома. Истребительные, имею в виду. И там они переходят в сверхзвуковой режим сколько им нужно, множество раз за день полётов. Другое дело что это делается на высотах более 10 км. Но сам факт полетов над континентом на сверхзвуковом режиме происходит и происходил постоянно и во множестве при тренировочных полетах истребителей в стратосферу, что для них самое обычное дело.Да и В-1В не будет непременно лететь к побережью, только чтобы перейти на сверхзвук.
    Не совсем корректно выразился, ну да ладно, поправлю. Вообще, в целом, так и есть -- даже вояки на сверхзвук никогда не переходят, кроме полетов в двух-трех специально выделенных коридорах (High Altitude Supersonic Corridor, HASSC).
    +
      ещё комментарии
      14.01.2021
      -
      0
      +
      Не совсем так. Таких коридоров больше, но самое главное - для высоты выше 60 тысяч футов (18300 метров) все ограничения по сверхзвуку сняты. Там могут неограниченно летать на сверхзвуке и боевые, и разведывателтнве самолёты.
        Вот прям совсем быстрый гуглинг выдает, что не больше трех, все -- около крупнейших авиабаз типа Nellis AFB. Около остальных военных аэродромов литаки перебиваются без сверхзвука, если нарушил -- будет много атата. Ну а насчет FL600 даже не стал уточнять, ибо далеко не всякий военный или исследовательский самолет так высоко забирается, не говоря уже о гражданских
          14.01.2021
          -
          0
          +
          Обратите внимание - зашёл на сайт вот этого ХВ-1 бэбт бум, про который вы пишете. Даже они там прямо пишут - "Каково это - летать на сверхзвуке? Сверхзвуковые самолеты летают выше существующих авиалайнеров, крейсерская высота которых составляет до 60 000 футов. На этой высоте вы летите над большей частью турбулентности, что обеспечивает более плавный полет, чем на дозвуковых самолетах. Выглянув в окно, вы увидите тьму космоса над собой и кривизну Земли внизу." https://boomsupersonic.com/contact#faq-section Но они лукавят. Во-первых, существующие авиалайнеры на эту высоту не забираются. Во-вторых, дело не в турбулентности, её нет и гораздо ниже, вплоть до тропопаузы (сверху вниз, я имею в виду). А просто высоты ниже 60000 футов являются высотами полного контроля, или как-то так они называются, с точки зрения контролируемого воздушного пространства для полётов. Оно и определено этой границей - 60 000 футов. А выше его правила и ограничения не действуют, и поэтому формально там полная свобода с точки зрения полёта на сверхзвуке - выше 60 000 футов скосроть полёта не регламентируется. Поэтому-то и они, видимо, нацелены на полёты выше этой границы. А из боевых выше неё спокойно летают F-15 или F-22, боевые потолки которых лежат выше.
            Одно дело потолок и что они там пишут в качестве саморекламы на сайте, другое -- фактическая обстановка. Спрошу у знакомого спеца по американской авиации, как часто вообще истребители на сверхзвуке тыняются. Если подскажет, где искать, принесу)
              15.01.2021
              -
              0
              +
              Василий, там как и у нас. Необходим достаточный налет на сверхзвуке. Многие задачи курса боевой подготовки летчика сверхзвуковые, их штук тридцать наберется, если не больше. Каждую нужно уметь выполнять, а для этого отрабатывать. Каждый летчик на сверхзвуковом типе истребительного авиаполка выполняет несколько полетов на сверхзвуке каждый месяц. Десяток или больше. А сам полк сотню сверхзвуковых полетов. При этом для каждого полёта указываются все обстоятельства - днем/ночью, тип самолёта, номер и суть задачи, максимальная скорость, максимальная высота, количество минут, проведённых в стратосфере и на боевом потолке ( пишутся отдельно, в виде дроби). Время в стратосфере, как правило, можно расценивать как время на сверхзвуке. Можно посмотреть за месяц, сколько и каких лётчик выполнил сверхзвуковых задач, и сколько минут налетал на сверхзвуке, в виде оценки.

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: