Своевременное решение

По мнению авиакосмических фирм и ассоциаций, решение Федерального авиационного управления США (FAA) о начале разработки требований к уровню шума сверхзвуковых пассажирских самолетов при полетах над сушей является весьма своевременным. Оно совершенно необходимо для продолжения работ по созданию таких самолетов.

Весной FAA попросило разработчиков ознакомить специалистов управления с последними результатами научно-исследовательских и конструкторских работ в области снижения уровня шума при прохождении звукового барьера. Фирмы Boeing, Lockheed Martin, Gulfstream Aerospace, Pratt & Whitney, а также Ассоциация предприятий аэрокосмической промышленности (AIA) и Ассоциация предприятий авиации общего назначения (GAMA) приветствовали эту просьбу и высказали общее мнение о том, что промышленность, скорее, нуждается в нормативных требованиях, нежели в новых технических разработках.

«Проектирование сверхзвукового пассажирского самолета не может продолжаться, если не установлены критерии и процедуры сертификации таких летательных аппаратов при полетах над сушей», — считает вице-президент и генеральный директор отделения перспективных исследований Skunk Works фирмы Lockheed Martin Aeronautics Франк Каппучьо. Если скорость такого самолета будет ограничена дозвуковой при полетах над сушей, как это имело место у Concorde, то на него вряд ли найдутся покупатели или их будет совсем немного, что затруднит привлечение инвестиций для создания сверхзвукового лайнера.

Кроме того, инженеры не имеют требований к проектированию такого самолета, поскольку эти требования пока не установлены FAA официально. Но FAA, судя по всему, готовится их сформулировать. В ноябре состоялось техническое совещание по проблемам сверхзвуковых пассажирских самолетов, на котором специалисты обменялись информацией, относящейся к нормированию уровней шума при прохождении звукового барьера.

В своих технических справках, направленных FAA в ответ на просьбу предоставить соответствующую информацию, аэрокосмические фирмы рассмотрели проблематику звукового удара с позиций самолета небольшой вместимости, поскольку уровень шума, как отмечают специалисты фирмы Lockheed Martin, зависит, в основном, от веса самолета и длины фюзеляжа. Чем легче и длиннее самолет, тем ниже этот уровень. Поэтому фирмы Lockheed Martin и Gulfstream работают над проектами сверхзвукового самолета для деловой авиации (Supersonic Business Jet, SBJ) и сверхзвукового самолета с малым уровнем шума (Quiet Supersonic Jet, QSJ).

Читайте также  Сверхзвук для VIP-пассажиров

Специалисты фирмы Pratt & Whitney считают потенциально перспективными сверхзвуковые самолеты вместимостью около 50 пассажиров. А Мейер Бензакейн из General Electric заявил, что, по прогнозу фирмы, спрос на небольшие сверхзвуковые самолеты для деловой авиации появится раньше, чем на самолеты большей размерности.

Интерес к разработке сверхзвуковых самолетов относительно небольшой вместимости получил развитие после 1999 г., когда была прекращена совместная работа фирмы Boeing и Национального аэрокосмического управления США (NASA) по программе полноразмерного высокоскоростного пассажирского самолета (HSCT).

В процессе создания HSCT проблему звукового удара решить не удалось. В справке, подготовленной для FAA фирмой Lockheed Martin, приведены следующие данные. HSCT, длина которого составляет 99,4 м, а максимальный взлетный вес — 340,2 т, при прохождении звукового барьера создает у поверхности земли избыточное звуковое давление 0,015 кг/см2, а Concorde с длиной 61,6 м и взлетным весом около 180 т — 0,01 кг/см2. По оценкам Lockheed Martin, SBJ с длиной фюзеляжа 39,6 м и весом 68 т будет создавать давление не более 0,0025 кг/см2. Для получения такого результата, помимо уменьшения длины, необходимо очень тщательно подойти к выбору площади крыла и аэродинамических характеристик самолета.

В течение последних четырех лет, несмотря на закрытие программы HSCT, разработки в области создания сверхзвуковых пассажирских самолетов не прекращались. Этим летом благодаря совместным усилиям Управления перспективных исследований оборонной промышленности (DARPA), NASA и фирмы Northrop Grumman состоялись полеты самолета-демонстратора, созданного на базе истребителя F-5E, для исследования возможности ослабления звукового удара. В процессе полетов показано, что изменения в форме самолета позволяют снизить замеряемые у поверхности земли уровни давления на 50%. Работа над F-5E является составной частью исследовательской программы DARPA, задача которой — снизить уровень давления от звукового удара у поверхности земли до 0,0015 кг/см2.

Читайте также  Гиперзвуковой экспресс

По мнению специалистов фирмы Pratt & Whitney, FAA должно установить стандарт на уровень шума при полетах над сушей и позволить промышленности сделать все остальное. Такой подход заставит эксплуатировать пассажирские самолеты таким образом, чтобы поверхности земли достигали умеренные избыточные давления от звукового удара, а для этого придется ввести соответствующие ограничения и разработать необходимые для экипажа процедуры выполнения полетов на самолетах, способных летать со сверхзвуковой скоростью. Такие требования позволили бы промышленности создать самолет, способный более чем на 20% сократить время трансконтинентального полета, с 6,5 до 5,1 ч.

Специалисты фирмы Boeing отмечают, что создание самолета с низкими уровнем звукового удара требует не просто более длинного фюзеляжа, а очень сложной комплексной взаимной увязки всех агрегатов: крыла, фюзеляжа, мотогондол и оперения. С целью уменьшения составляющей звукового давления, зависящей от веса, необходимо будет использовать легкие композиционные материалы, конструкции из перспективных металлических материалов, высокоэффективные системы силовой установки, а также добиться высокой степени аэродинамического совершенства, позволяющей максимально увеличить аэродинамические качества в крейсерском полете.

Базовый вариант самолета QSJ фирмы Gulfstream будет весить 68 т, как и SBJ фирмы Lockheed Martin. Но фюзеляж последнего будет на 9,1 м длиннее. Изменяемая в полете стреловидность крыла (см. рисунок) хотя и приведет к увеличению веса и сложности конструкции, но обеспечит оптимальные характеристики как на низких, так и на высоких скоростях полета. В пассажирском салоне разместятся 24 пассажира при тех же шаге и ширине кресел, что и у Concorde. Фирма Gulfstream рассчитывает в течение десяти лет продать 180-400 таких самолетов. В упоминавшейся справке фирмы Lockheed Martin прогнозируется потребность в течение 10-летнего периода в 250-700 самолетах. Спрос будет зависеть от дальности полета и цены будущих самолетов, а также их способности выполнять сверхзвуковые полеты над сушей.

Читайте также  Лизинг для российских вертолетов

Специалисты Boeing предупреждают, что разработка критериев, устанавливающих приемлемые уровни шума, создаваемого при прохождении звукового барьера, потребует значительного объема дополнительной работы и закончится небыстро.

По мнению специалистов AIA, GAMA и фирмы Boeing, критерии уровня шума от звукового удара при полетах над сушей должны устанавливаться Международной организацией гражданской авиации (ICAO). Говард Элисуорт, директор AIA по вопросам авиационных систем и воздействия самолетов на окружающую среду, указал FAA на то, что единый международный стандарт был бы более предпочтительным с точки зрения торговли и конкуренции. «Если Комитет ICAO по защите окружающей среды от воздействий авиационного транспорта будет работать в соответствии со сложившейся практикой, то новые требования по шуму сверхзвуковых самолетов могут быть приняты в 2007-2010 гг. Начало работ в этом направлении своевременно и совершенно необходимо», — отметил он.