Данные конструкции имеют все шансы стать реальностью к 2030-2035 годам. И именно этот срок предопределили некоторые ведущие специалисты аэрокосмической отрасли. Предложенные модели машин скорее смахивают на результат работы бурной фантазии.
Но в реальности существование данных образов оправдано многолетними исследованиями двигательного и конструкционного оборудования, а также материалов в области аэродинамики.
12,4 миллиона долларов в октябре 2008 года NASA выделило нескольким институтам и промышленным гигантам, специально объединённым в команды по реализации проработки новых концепций самолётостроения.
Специалистам предложили провести проработку эскизных проектов пассажирских лайнеров с характеристиками экономичности, чистоты, тихой работы и различной вместимости, причем дозвуковых и сверхзвуковых моделей. Образцы подобных аппаратов должны были иметь под собой реальные возможности с опорой на уже существующие либо находящиеся в стадии лабораторных испытаний технологии.
Наступила пора для подведения итогов: свои наработки по данной проблеме представили Массачусетский технологический институт, компания Lockheed Martin, компания GE, а также компании Northrop Grumman и Boeing, включая и ряд других партнёров известных организаций, которыми были подготовлены для NASA достаточно обстоятельные и интересные доклады.

Все, кто принимал участие в данной программе, руководствовались определенно одним алгоритмом. Сначала инженеры разрабатывали и предлагали ряд эскизных проектов самолётов, предполагающих самые разнообразные конфигурации фюзеляжа, крыльев и расположения двигателей, а также типов этих двигателей. Были представлены проекты разнообразного плана от практически традиционных форм до схем, напоминающих своего рода аппараты инопланетного происхождения.
Затем осуществлялся глубокий анализ преимуществ всех вариантов и их недостатков, проводилось моделирование свойств предложенных конструкций и отсев их по результатам исследований.
NASA дало задание своим партнёрам обрисовать и продемонстрировать самолёты, относящиеся к поколению N+3, то есть разработки уходящие вперед на три поколения от ныне существующих лайнеров. В основные задачи разработчиков входило: сокращение шумового уровня на 71 децибел в сравнении с существующими авиационными нормами, сокращение выбросов окислов азота на 75% и снижение показателей по расходу топлива более чем на 70%.
Авторами было представлено большое количество аппаратов различных по внешнему облику, но они особенно не отличались по формам и конфигурациям от моделей, исследуемых и разрабатываемых в течение последних пару десятков лет.
Но большую часть изменений составляют скрытые внутри возможности новых моделей самолетов и они по истине революционны.
Использование сплавов с памятью формы, керамических и композиционных материалов, углеродных нанотрубкок и волоконно-оптических систем, самовосстанавливающейся "кожи", гибридных силовых установок, складывающихся крыльев, сдвоенных фюзеляжей и даже иллюминаторов с виртуальной реальностью — вот на сколько велик размах реальных, между прочим, прогнозов.
Специалистами также учитывалось распределение пассажиропотоков по большим и малым городам, параметры различных аэропортов, уровень развития систем управления в процессе воздушного движения и результаты исследований систем контроля аэродинамических потоков, исследования шума и вибраций, а также брались в расчет проекты новых перспективных двигателей и эволюционные изменения в авионике и шасси.
Практически всё наиболее интересное, что было создано и придумано в отрасли самолетостроения за последние годы, отрабатывалось для этих проектов самолётов 2035 года.

Но работы команд не сводились только к прорисовкам картинок на компьютере, учёными и инженерами прорабатывались самые различные аспекты реальной конструкции машин, особенности запуска их в производство и вопросы эксплуатации, одним словом — проводилось полное обоснование идей и проектов с упором не только на внешние эффекты, но и на содержание.
Вот почему некоторые из представленных проектов по внешним данным не совсем тянут на модели поколения N+3. Как, например, представленный Northrop Grumman, 120-местный SELECT. "Под кожей" которого находится передовая керамика и материалы с нанотехнологическими характеристиками, а также комплект реактивных движков с ультравысокой степенью двухконтурности.
Такому аппарату будет достаточно 1,5 километра для взлета и посадки, а это значительно может расширить перечень доступных аэропортов и разгрузить, по замыслу Northrop Grumman, наиболее крупные воздушные узлы. По дальности полёта SELECT рассчитан на 3 тысячи километров, а по скорости - на 0,75 Маха.

А концепт GE на 20 мест, с турбовинтовыми движками нового поколения, овальным фюзеляжем с отличной аэродинамикой, топливными элементами для питания всего бортового оборудования, набирает скорость до 0,55 М и рассчитан на дальность в 1500 км - ультратихий и экономичный.
Большинство специалистов пришли к выводу, что совершенно незначительное (приблизительно на 5-10%) снижение максимальности с повышением показателя средней высоты полётов среднемагистральных дозвуковых лайнеров, при оснащении их движками нового поколения — и будет являться ключом к радикальному и рациональному снижению расхода топлива.
Кроме того, создатели некоторых проектов производили упор на гибридные (смешанные) несущие системы: промежуточная модель между классическим сочетанием "удлинённого фюзеляжа и тонких крыльев" и самолётом-крылом.
При этом, располагая двигатели в задней верхней части корпуса данной модели, что, собственно, и способствует снижению уровня шума. Ведь не напрасно именно такого формата схему компания Boeing ещё несколько лет назад активно тестировала.

Такой же принцип реализуется и в аппарате Hybrid Wing Body H-Series производства MIT и его партнёров. H-Series вмещает 354 пассажира, рассчитан на дальность полёта в 14000 км, а его скорость составляет 0,83 Маха.
Он обладает интегрированными двигателями, оснащенными верхними воздухозаборниками и системами для осуществления управления пограничным слоем, которые дополняет высокая степень двухконтурности, а также передовые камеры сгорания из новейших материалов и соплами с изменяющимся сечением с управляемым функционированием вектора тяги.
MIT считает, что данный аппарат должен удовлетворить жёсткие требования программы, будучи на 46 децибелов тише, нежели современные лайнеры аналогичного класса, и на 54% экономичнее, с уровнем выбросов окислов азота сниженным на 81%.
Ещё интереснее проект MIT несколько другого типа — Double Bubble D8. Фюзеляж, которого представляет собой два продольно сращённых классических фюзеляжа, что обеспечивает сочетание показателей высокой прочности, простора и в тоже время лёгкости. Оснащенный тремя турбовентиляторными двигателями, отнесенными в хвост самолета, он имеет довольно узкие и достаточно вытянутые крылья, причем абсолютно «чистые», что обеспечивает D8 почти ламинарное обтекание. Низкие показатели веса обеспечены в данной модели широким использованием композитных материалов практически во всей конструкции.

Кроме того, картину эффектно довершает наличие бортового мониторинга состояния систем аппарата и его корпуса, возможность управления пограничным слоем в ключевых точках. И не глядя на то, что внешне данный самолет достаточно близок к классическим моделям в сравнении с H-Series, у D8 фюзеляж также обеспечивает некоторый коэффициент подъёмной силы. Плюс, показатели шума снижены на 60 дБ, окислы азота - на 87%, а показатели расхода топлива уменьшены на 71% по сравнению с традиционными типами лайнеров той же вместимости, при протяженности полета на 5555 км и скоростью 0,74 М.
Наиболее же радикальным проектом в плане снижения расхода топлива представила компания Boeing, выдвинув в результате самостоятельно организованной мини-программы SUGAR (так называемого исследования "ультразелёных" лайнеров), пять различных концепций, самая эффективная из которых приобрела название Volt. Таково же название и известного гибридного автомобиля, что абсолютно не случайно — воздушный "Вольт" также работает на гибридной силовой установке. В которой лезвия новой модели двигателя SUGAR Volt раскручивают сразу оба источника: газовую турбину, как в обычных моделях с турбореактивными движками, и встроенный в эту же турбину 5500-сильный электромотор, получающий энергию от ультраёмких батарей либо от специальных бортовых топливных элементов.
Таким образом, Volt на разных этапах полёта сможет применять исключительно керосиновую, либо исключительно электрическую тягу, а также обе тяги сразу, что в среднем должно обеспечить снижение расхода топлива примерно на 88%.

Достаточно узкая и вытянутая форма крыла с подпорками, напоминающая старинные модели, должна обеспечить SUGAR Volt отличное качество аэродинамики и сравнительно низкий вес всей конструкции. Скорость полета Volt составляет – 0,79 М, а дальность – 6500 км, с вместимостью пассажиров в количестве 154 человек.
Также он обладает ещё одной любопытной особенностью: крылья данного аппарата смогут складываться для экономии места на стоянке либо возле здания аэропорта.
Компания Boeing также разработала и новую концепцию сверхзвуковой модели пассажирского лайнера будущего — Icon-II. В соответствии с заданием NASA данный аппарат вмещает более ста пассажиров и может осуществлять полеты с крейсерской скоростью 1,6 М и на расстояния в 9000 км.
Основная цель данного аспекта программы NASA составляла проработку облика модели скоростного лайнера, со значительно более экономичными и тихими характеристиками относительно сверхзвуковиков, предшествующего поколения. Таким образом, этих целей компания Boeing достигла, по крайней мере, на бумаге согласно результатам моделирования и оценки пассажирского сверхзвукового лайнера Icon-II.

Аналогичные задачи пыталась решить и команда компании Lockheed Martin. Модель ее "зелёного сверхзвуковика" отличается необычным расположением двигателей, веретенообразным фюзеляжем, плавно перетекающим в хвост со своеобразным оперением напоминающим перевёрнутое "V".
Конкретных данных о возможности реализации данного проекта пока не существует. Но начало положено в рамках специализированной программы NASA, и, скорее всего, оно не пропадёт. Специалисты в общих чертах продемонстрировали, в каком направлении необходимо двигаться и чем руководствоваться, чтобы сделать эффективные модели лайнеров. Эффективность не исключает и эффектность, оцените хотя бы шедевр Lockheed Martin.

Создавала свою модель «зелёного сверхзвукового лайнера поколения N+3» компания Lockheed Martin в полной мере воспользовалась содействием команды институтов и ряда компаний, включая двигателестроительного бога GE, который помимо собственных работ над проектом чистого самолёта, поучаствовал еще во многих исследованиях своих коллег.
В NASA было отмечено, что предстоит определение и уточнение ряда технологий, которые впоследствии возможно помогут реализовать все эти идеи и фантазии. Пока старания ученых и инженеров в расчётах и разработках ни в одном из проектов не были соответственны показателям, обозначенным NASA, предлагаемые планки по шуму в купе с экономичностью и выхлопу, достигнуты не были. Все модели представленных машин были сильны лишь по одной из трех дисциплин.
Поэтому новые разработки, касающиеся авиации будущего, под руководством NASA, будут продолжаться и возможно еще выльются в несколько дополнительных контрактов на 2011 год. NASA намерено продолжать вкладывать финансы в перспективные проекты, поскольку подобные работы позволяют определиться с развитием сценария будущего и находиться в русле новейших тенденций.
Комментариев нет.