Еще быстрее

Стремительно развивающийся сегмент деловой авиации — на пороге качественных изменений. В Европе, России и США ведутся конструкторские работы, результатом которых может стать выход на рынок совершенно нового продукта — сверхзвуковых административных самолетов. В марте стали известны первые результаты работы в рамках европейского проекта HISAC; его целью является исследование технических рисков создания сверхзвуковых бизнес-джетов. За базовую конфигурацию самолета, на основе которой будут созданы продувочные модели, был принят дизайн, разработанный российскими партнерами.

Проект HISAC был запущен два года назад по инициативе французской компании Dassault Aviation при финансовой поддержке Европейского союза. К программе с бюджетом в 26 млн евро, рассчитанной на четыре года, французский производитель привлек 37 партнеров из 13 стран. Из российских компаний в проекте участвуют "Гражданские самолеты Сухого" (ГСС), ЦАГИ, ЦИАМ и Новосибирский институт теоретической и прикладной механики.
Исследования в рамках HISAC разбиты на несколько пакетов работ, которые включают изучение воздействия сверхзвукового полета на экологию, разработку моделей и методов расчета, самолетных и двигательных технологий, а также формирование конфигурации самолета. К будущему самолету были установлены следующие минимальные требования: вместимость от 8 пасс. с компоновкой салона по типу Falcon 50, крейсерская скорость в 1,4-1,8 Маха, дальность беспосадочного полета 6000-7000 км, потребная длина ВПП 2000 м. При этом по сравнению с существующими дозвуковыми бизнес-джетами на одном и том же маршруте сверхзвуковой административный самолет должен давать выигрыш по общему времени полета в 35-40%. Помимо технических требований большое внимание уделено соблюдению экологических норм. Будущий самолет должен отвечать требованиям Главы IV ICAO по шумам на местности, а звуковой удар на местности не должен превышать 50 Па.
Участники проекта объединены в три команды, каждая из которых разрабатывает свою конфигурацию самолета со своими приоритетами, используя вместе с тем общие наработки по пакетам программы. Первая команда, возглавляемая Dassault, сосредоточила усилия на снижении аэропортового шума на 8 дБ ниже требований Главы IV. Вторая команда во главе с итальянской Alenia Aeronautica, используя технологию ламинаризации пограничного слоя, работает над дизайном самолета с повышенной до 9000 км дальностью. ГСС, возглавляющая третью группу, занимается разработкой концепции уменьшения звукового удара до 15 Па в головном скачке.
Разработкой двигателей для самолета в рамках HISAC занимаются несколько компаний, включая Snecma, Rolls-Royce и ЦИАМ. Уже в этом году Snecma планирует приступить к испытаниям в аэродинамической трубе сопла двигателя, оснащенного миксер-эжектором. Концепция этого двигателя, предложенная шведской Volvo и итальянской Sener, предусматривает для уменьшения шума смешивание холодного внешнего воздуха с горячим потоком из турбины. Предполагается, что двигатель с миксер-эжектором сможет достичь уровня шума двигателя высокой степени двухконтурности, но без потерь от лобового сопротивления.

Борьба со звуковым ударом
После двух лет работы участники HISAC приняли решение выбрать концепцию ГСС и ЦАГИ в качестве базовой конфигурации самолета. На основе разработки российских партнеров через несколько месяцев будут созданы продувочные модели. Сначала будет испытана высокоскоростная модель для определения крейсерских характеристик, а затем низкоскоростной вариант, на котором будут измеряться взлетно-посадочные характеристики самолета. На базе исходной конфигурации в течение следующих двух лет будут сравниваться наработки всех трех команд и оцениваться риски различных технических решений.
Российский концепт-джет имеет размах крыла 19 м, длину 42 м, взлетный вес 55-60 т. Два двигателя предполагается расположить на фюзеляже, в основании вертикального хвостового оперения. Такая конфигурация рискованна с точки зрения сертификации самолета — двигатели находятся рядом, что повышает опасность выхода из строя обоих при аварии на одном из них. Хотя в мире нет ни одного сертифицированного самолета с подобным расположением двигателей, по словам Тараса Чайки, директора программы сверхзвукового бизнес-джета ГСС, такой дизайн позволяет улучшить аэродинамику машины и за счет V-образности крыла прикрыть воздухозаборники, что в свою очередь снижает шум на местности и величину звукового удара. Тем не менее при продуве высокоскоростной модели предполагается оценить и другие варианты расположения двигателей.
Помимо этого уменьшение удара достигается за счет формы фюзеляжа с удлиненной передней частью. Это позволяет лучше справляться с ударной волной при сверхзвуковом полете. Разработчики хотят научиться управлять распределением поля давления, сопровождающего звуковой удар. Минимальные требования к пиковому значению перепада давления при ударе составляют по проекту 50 Па, но российские разработчики стремятся ограничить головной скачок 15 Па с дальнейшим постепенным повышением до 45 Па. Снижение скорости и интенсивности перепада давления должно уменьшить звуковой удар при полете на сверхзвуке до уровня, который позволит эксплуатировать самолет в этом режиме над сушей.

Запрет в отсутствие нормативов
Отсутствие мировых стандартов по допустимому уровню звукового удара на местности может серьезно ограничить рынок сверхзвукового бизнес-джета. В настоящее время специалисты ГСС оценивают потенциальный спрос на машины такого класса в 350-400 единиц. К будущему самолету активно проявляют интерес крупные операторы деловой авиации, в частности NetJets. Более 70% потенциального спроса приходится на США, где самолеты можно будет использовать для деловых перелетов между Восточным и Западным побережьем. Другим сегментом для эксплуатации бизнес-джета должны стать трансатлантические перелеты.
Однако сегодня в США и ряде европейских стран действует запрет на коммерческие полеты на сверхзвуке над сушей, включая прибрежную экономическую зону. Если запрет не снимут, эксплуатировать этот деловой самолет можно будет только так, как летали сверхзвуковые лайнеры Concorde, выведенные из эксплуатации в конце 2003 г., — с выходом на сверхзвук только над океаном, что сильно уменьшает преимущества по времени полета по сравнению с дозвуковыми бизнес-джетами. В этом случае рынок самолета сократится до 200-250 машин, что сделает его разработку и производство экономически неэффективными.
Запрет на сверхзвуковой полет над сушей связан, по большому счету, с отсутствием нормативов по уровню звукового удара. Официальные нормы в этой области существовали только в Советском Союзе. Они были приняты в связи с началом коммерческой эксплуатацией сверхзвукового Ту-144 в конце 70-х. Однако эти нормы, скорее, закрепили фактический уровень звукового удара, производимого самолетом, нежели предварялись длительными исследованиями по его воздействию на человеческий организм. Сейчас такие исследования активно проводятся в США, где медики путем опросов изучают воздействие удара на различные группы населения. Кроме этого, исследования по оценке воздействия звукового удара проводят государственные агентства NASA и DARPA. Американское аэрокосмическое агентство финансировало создание демонстратора на базе переделанного истребителя F-5, в ходе испытаний которого в 2003 г. отрабатывались методы определения силы звукового удара.

В поиске партнеров
Если HISAC ставит перед собой только исследовательские цели, то программа SuperSonic Business Jet (SSBJ) — это собственный коммерческий проект "Гражданских самолетов Сухого". Хотя в настоящее время в рамках ГСС программа SSBJ имеет относительно низкий приоритет, с точки зрения компании, она позволит использовать имеющийся многолетний задел по военной сверхзвуковой авиации в гражданском авиастроении. В ГСС считают, что технические решения, наработанные российскими партнерами в рамках проекта HISAC, могут быть позднее использованы в программе SSBJ.
Тем не менее программа остается достаточно рискованной в техническом отношении. Помимо звукового удара еще предстоит большая работа по снижению шума на местности, обеспечению крейсерского сверхзвукового режима полета и ресурса двигателя, необходимого для эффективной коммерческой эксплуатации. Кроме технических рисков перед проектом SSBJ стоят и серьезные организационные трудности. Для успешной реализации проекта, включая сертификацию самолета по международным стандартам, потребуется привлечь как минимум двух иностранных партнеров, представляющих основные рынки сбыта: США и Европу. А, как показывает опыт, договориться нескольким партнерам зачастую бывает непросто.
Если в Европе основные исследования по возможности создания сверхзвукового самолета ведутся в рамках проекта HISAC, то в США аналогичными разработками занимаются как государственные агентства, так и небольшие частные компании. В рамках программы создания малошумной авиационной платформы (Quiet Supersonic Platform, QSP), финансируемой уже упомянутым агентством DARPA, корпорация Northrop Grumman разрабатывает дизайн перспективного самолета в вариантах сверхзвукового бомбардировщика и бизнес-джета.
Среди частных производителей о своих планах разработать сверхзвуковой административный самолет официально объявили компании Aerion и SAI (см. АТО # 56, с. 40). Однако каждая из них демонстрирует собственный подход к преодолению технических рисков. Aerion предполагает, что ее самолет будет эксплуатироваться по идеологии лайнеров Concorde, т. е. летать на сверхзвуке только над океаном или необитаемыми территориями. SAI, образованная сыном основателя компании Gulfstream Майклом Полсоном, надеется на снятие запрета на сверхзвуковые полеты над сушей, а соответствия будущего самолета существующим экологическим требованиям по шуму на местности планирует достичь за счет инновационного дизайна фюзеляжа, разработанного лабораторией Skunk Works корпорации Lockheed Martin.
Тем не менее в ГСС считают, что организационные и технические сложности будут преодолены, поскольку рынок деловой авиации настойчиво подталкивает производителей к разработке нового продукта. По мнению Тараса Чайки, сверхзвуковые деловые перевозки — это вопрос уже ближайшего будущего и "в следующем десятилетии сверхзвуковой административный самолет будет возить пассажиров — вне зависимости от того, кто его сделает".

Некоммерческое использование материалов сайта ATO.ru (в том числе цитирование и сокращенное изложение) разрешается при условии размещения прямой ссылки на цитируемый материал или на главную страницу www.ato.ru. Любое коммерческое использование, а также перепечатка материалов возможны только с письменного разрешения редакции.