На пути к сверхзвуку

Rolls-Royce стремится в сегмент сверхзвуковых бизнес-джетов
На пути к сверхзвуку
Трехмоторный самолет от компании Aerion планируется оснастить крылом с естественной ламинаризацией обтекания :: Aerion Corporation

Cмогут ли сверхзвуковые бизнес-джеты (supersonic business jets — SSBJ) пересекать океаны в ближайшем будущем? Компания Rolls-Royce проявляет сдержанный оптимизм относительно подобных перспектив, но активно изучает новое поколение потенциальных конструкций двигателей, которые могли бы устанавливаться на таких бизнес-джетах.

Двигатели британской моторостроительной компании уже приводят в действие два самых быстрых гражданских самолета — Cessna Citation X+ и Gulfstream G650. Теперь компания обратила внимание в сторону "гибридных" SSBJ, которые могут летать над земной поверхностью на дозвуковых скоростях, а при полете над водной поверхностью переходить на сверхзвуковые скорости. Такие самолеты, по крайней мере в ближайшей перспективе, могли бы получить коммерческий успех.

Теоретически гибридные SSBJ, такие как Aerion AS2, скорее всего, станут доступными до того, как появятся более проработанные неограниченные проекты с более низкой интенсивностью звукового удара, которая позволила бы выполнять полеты над сушей со сверхзвуковой скоростью, — сейчас такие скорости запрещены по всему миру.

"Такие гибридные проекты гораздо проще воплотить в жизнь, поскольку технологии не так сложны и, чтобы работать с ними, не нужно менять законодательство", — говорит Дин Робертс, главный рыночный аналитик подразделения Rolls-Royce Business Aviation. Он ссылается на действующие правила FAA и ICAO, запрещающие сверхзвуковые полеты над сушей с использованием гражданских ВС. Однако помимо очевидных ограничений Rolls-Royce заинтригована внутренней привлекательностью рынка гибридных SSBJ.

"Если посмотреть на маршруты, по которым можно летать на таком самолете, то преимущества очевидны, — говорит Робертс. — Так что это привлекательная машина в своем классе".

В настоящее время три компании нацелены на разработку в краткосрочной перспективе сверхзвуковых авиалайнеров: трехмоторного самолета от компании Aerion, оснащенного крылом с естественной ламинаризацией обтекания, 50-местного самолета со скоростью 2,2М от компании Boom Technology и 18-местного сверхзвукового бизнес-джета S-512 от Spike Aerospace. Конструкция проектов Aerion и Boom предназначена для сверхзвуковых полетов над водой, тогда как проект Spike сконфигурирован на минимальный уровень шума 70 дБ по сравнению со 106 дБ у англо-французского Concorde — это позволит выполнять полеты над сушей в разрешенных районах.

Проект Spike S-512 сконфигурирован на минимальный уровень шума 70 дБ, что позволит этому SSBJ выполнять полеты над сушей в разрешенных районах // Spike Aerospace

Проект Spike S-512 сконфигурирован на минимальный уровень шума 70 дБ, что позволит этому SSBJ выполнять полеты над сушей в разрешенных районах

Изображение: Spike Aerospace

Между тем NASA нацелилось на разработку технологий с низким уровнем шума в рамках проекта Quiet Supersonic Transport (QueSST) по созданию однодвигательного самолета-демонстратора X-plane со скоростью более 1,4М. Летные испытания прототипа должны начаться в 2019 г. При этом NASA планирует начать приемо-сдаточные испытания ВС в 2020 г.

Указанный демонстратор предназначен для имитации ударной волны, воспроизводимой большими сверхзвуковыми авиалайнерами на сниженных уровнях интенсивности звукового удара, составляющего 75 дБ. Однако указанная технология сможет применяться и на таких самолетах, как SSBJ.

Скотт Шеннон, старший вице-президент по работе с клиентами Rolls-Royce Business Aviation говорит, что помимо снижения интенсивности звукового удара в рамках перехода на сверхзвуковые скорости необходимо решать множество других задач. 

"С технической точки зрения для создания надежного сверхзвукового самолета необходимо использование военных технологий, — отмечает он. — Никто не захочет получать машины, которые будут ломаться, к тому же есть проблемы с шумом во время взлета и посадки".

Несмотря на существующие препятствия Шеннон признает, что в Rolls-Royce "весьма заинтересованы этим вопросом и видят определенные рыночные перспективы такого проекта".

По его словам, размер потенциального рынка, уровень готовности технологий силовых установок и время запуска программы — основные проблемы для сверхзвукового гражданского самолета: "Кроме того, важным остается вопрос, смогут ли авиастроительные и моторостроительные компании найти соответствующее бизнес-обоснование для этого рынка. Программа должна быть коммерчески успешной, а не являться чисто научным проектом".

Впрочем, Шеннон добавляет, что сейчас рынок готов к такому проекту гораздо лучше, чем десятилетие назад. Кроме того, опыт и философия сервисного обслуживания — конек Rolls-Royce, поэтому британская компания могла бы стать тем двигателестроителем, который воспользовался бы уникальной возможностью и стал локомотивом на этом рынке.

Пока что у компании нет "официальных" проектов ни с одним авиастроителем, но Шеннон сказал: "Когда авиастроительные компании продемонстрируют серьезные намерения, мы хотим быть готовыми к реализации жизнеспособных технологий".

По мнению Boom Technologies, пассажирские сверхзвуковые полеты устранят критические барьеры для деловых отношений и помогут наладить новые культурные связи // Boom Technologies

По мнению Boom Technologies, пассажирские сверхзвуковые полеты устранят критические барьеры для деловых отношений и помогут наладить новые культурные связи

Изображение: Boom Technologies

Rolls-Royce вместе с компанией Snecma (ныне Safran Aircraft Engines) в 1960-х гг. разработали двигатели Olympus 593 для программы Concorde. Эти двигатели за время эксплуатации на сверхзвуковых скоростях за 27 лет налетали более миллиона летных часов.

"И на сегодняшний день в бизнес-авиации мы уже являемся синонимом скорости Наши двигатели приводят в действие самые быстрые самолеты, находящиеся в эксплуатации, — Cessna Citation X+ (с двигателями AE3007C2), которые могут развивать крейсерскую скорость до 0,935М, и самолет Gulfstream G650 с двигателями BR725, чья крейсерская скорость составляет 0,925М, — говорит Шеннон. — Учитывая этот рекорд и множество других факторов, мы можем извлечь преимущества как из нашей истории, так и из текущего состоянии дел на рынке бизнес-джетов. Если будут коммерческие перспективы".

Для гибридных SSBJ компания Rolls-Royce рассматривает требования по широкому набору показателей.

"На наш взгляд, авиастроители будут нацелены на дальность полета в 11100 км на дозвуковых скоростях, но при переходе на сверхзвуковую скорость в зависимости от ее величины (1,2М или 1,8М) дальность полета, скорее всего, составит 5600 или 7400 км, — поясняет Шеннон. — Так что, вполне вероятно, мы сможем летать по трансатлантическим маршрутам, хотя Тихий океан без дозаправки пересечь не получится".

По некоторым аспектам Rolls-Royce обращается к собственным архивным проектам — например, изучая конструкцию двигателя Olympus 593 Mk 610, применяемого при производстве Concorde. При этом использовались сложные системы изменяемой геометрии впускной рампы, регулируемые сопла и вторичные створки подачи воздуха, которые повышали эффективность двигателя на скорости 2M. Высокое давление на впуске приводит к тому, что форсажная камера должна быть выключена на скорости 1,7М, при этом на крейсерском режиме двигатель дает лишь 8% от чистой тяги. Кроме того, Rolls-Royce уделяет пристальное внимание пересмотру инженерных решений, используемых во впускной системе силовой установки Concorde, которая выдавала 63% от чистой тяги на крейсерском режиме.

Однако в Rolls-Royce понимают, что соответствие нынешним и прогнозируемым шумовым ограничениям повлечет за собой совершенно новый подход в целом ко всей конструкции, особенно для SSBJ с низким уровнем шума. Чтобы достичь высокой тяги, низкого уровня шума без применения секретных военных технологий, компания изучает концепции, основанные на объединении газогенераторов высокого давления, внедренных на последних коммерческих двигателях семейства Trent, с новыми системами низкого давления. Возможные варианты включают в себя регулируемые воздухозаборники и сопла, которые позволили бы менять конфигурацию двигателя на низких дозвуковых скоростях и на высокой крейсерской скорости.

Также рассматриваются более экстремальные конструкции двигателя, которые включают в себя изменяемую степень двухконтурности и системы низкого давления, обе из которых являются ключевыми особенностями силовых установок адаптивного цикла, только-только разрабатываемых для боевых самолетов США следующего поколения.

"В отношении гибридных SSBJ на сегодняшний день мы обладаем множеством технологий. Для создания действительно эффективного сверхзвукового самолета необходимо что-то наподобие двигателя с переменным циклом", — отмечает Джо Хозль, главный проектный инженер по будущим программам центра Rolls-Royce Deutschland, который отвечает за разработку двухвальных двигателей. Вместе с тем он отметил, что такая силовая установка так же далека от своего появления, как и сверхзвуковой самолет, способный летать над сушей без ограничений.

Ссылаясь на рыночный анализ Rolls-Royce, Робертс говорит, что на маршрутах с дальность свыше 7400 км "повышение скорости самолета на 50% может увеличить его стоимость в четыре раза".

Данные также говорят о том, что существует сильная корреляция между вместимостью салона и временем полета на большие расстояния. Трансатлантический перелет на SSBJ может занять от 3 до 4 ч. "Значит, можно сделать салон меньших размеров, что поможет при проектировании сверхзвукового самолета и поиске соответствующего бизнес-обоснования", — рассуждает Робертс.

Разработчики проекта Aerion сообщили о проведении переговоров со всеми крупными производителями двигателей, и к лету 2018 г. уже ожидается окончательный выбор силовой установки. Новый энтузиазм, демонстрируемый Rolls-Royce относительно концепции гибридного SSBJ, может помочь с выбором соответствующего двигателя для самолета будущего.

Понравился материал?

Подпишитесь на дайджест "Главное за неделю" от ATO.RU и не пропустите ничего важного!
Авторские материалы из первых рук в вашем почтовом ящике!

Подписавшись на бюллетень и заполнив данные о себе, вы можете принять участие в розыгрыше призов или получать эксклюзивный анализ авиаперевозок от ATO.RU!
Бюллетень "Главное за неделю":


Тематические бюллетени ATO.RU >>

Google предполагает, что вам это будет интересно

Больше аналитики читайте в журнале
"Авиатранспортное обозрение"
№182 сентябрь 2017

Календарь ATO Events

24-25 октября 2017, г. Москва
в рамках форума "Крылья будущего"
в рамках форума "Крылья будущего"
в рамках форума "Крылья будущего"
30 мая 2018 г., г. Москва
Профессионалы отрасли используют
Ежегодник АТО - 2017
Тенденции, цифры, факты
Приглашаем зарегистрироваться или войти на сайт под своим именем, что позволит вам:
  • получить доступ ко всем материалам в полном объеме
  • проводить поиск по всему архиву материалов (с 2003 года)
  • осуществлять расширенный поиск с указанием желаемых тегов, авторов, событий и т. п.
2017 © Авиатранспортное обозрение
Мобильная версия сайта - mobix1.ru

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.