Сверхзвуковые пассажирские самолеты будущего. Быстрее звука: прошлое, настоящее и будущее сверхзвуковой авиации. Частный самолет с «виртуальной реальностью» за окном

Авиаперелеты является обычным явлением в современном обществе. Когда большинство людей представляют себе коммерческий авиалайнер, то им на ум сразу приходит стандартный самолет. Тем не менее, аэрокосмические инженеры по всему миру разрабатывают , которые смогут произвести настоящую революцию в воздушных путешествиях.

1. Aether Airship

Хотя Boeing недавно начал производство 787 модели авиалайнера, инженеры компании уже работают над следующим проектом. На этот раз Boeing планирует сделать что-то радикально отличающееся от своих стандартных конструкций и рассматривает возможность создания пассажирского авиалайнера по схеме . В данный момент NASA совместно с Boeing экспериментируют с самолетами подобной конструкции для использования как в коммерческих, так и в военных целях.

Для проверки аэродинамических возможностей они построили X-48, беспилотный реактивный самолет - «летающее крыло». Во время тестов оказалось, что подобный самолет имеет высокую полезную нагрузку, имеет лучшую управляемость, нежели ожидалось, а также чрезвычайно экономичен. Прототипы пассажирских авиалайнеров ожидаются в течение 20 лет.

3. Reaction Engines A2

Еще один прорывом в аэрокосмической промышленности являются гиперзвуковые авиалайнеры. Конкорд и Ту-144 вошли в историю, как первые коммерческие сверхзвуковые авиалайнеры, а сейчас инженеры надеются разработать авиалайнеры, которые способны развивать скорость свыше 5 Маха. Одним из лидеров в данных разработках сегодня является британская компания Reaction Engines Limited, которая разработала концепцию авиалайнера под названием A2.

Этот футуристический самолет может летать на сверхзвуковых скоростях и быть при этом экологически чистым. В А2 предусмотрено использование двигателей Scimitar - дальнейшей разработки двигателя SABRE. Но в то время как в SABRE используются ракетные двигатели, Scimitar параллельно использует гибридный прямоточный воздушно-реактивный двигатель и обычный воздушно-реактивный двигатель.

При полете на высокой скорости используется гибридный ПВРД, а при взлете и посадке — обычный реактивный двигатель. В качестве топлива в данном проекте используется жидкий водород, который также охлаждает двигатели. Из-за опасений по поводу звуковой ударной волны, A2 будет летать над заселенными регионами только со скоростью звука, а на максимальной скорости А2 сможет долететь из Австралии в Северную Европу всего за пять часов.

4. Bombardier Antipode

Канадская компания Bombardier недавно заявила о разработке Antipode - своей концепции бизнес-самолета будущего. Хотя этот гиперзвуковой авиалайнер сможет перевозить всего 10 человек, он будет летать со скоростью в … 24 Маха. При такой скорости Antipode сможет добраться из Нью — Йорка в Лондон за 11 минут. В концепции Antipode предусмотрено использование гиперзвуковых реактивных двигателей (ГПВРД), которые не имеют движущихся частей, таких как лопасти или компрессоры.

Для того чтобы добраться до скоростей, необходимых для работы ГПВРД (при которой воздух будет поступать на сверхвысоких скоростях в двигатель благодаря самой скорости самолета), Antipode будет использовать ракетные ускорители при взлете с земли. После того, как самолет достигнет крейсерской высоты и скорости, включатся ГПВРД, которые и разгонят лайнер до скорости в 24 Маха.

5. Boeing Pelican

В начале 2000 — х годов Boeing исследовал возможность строительства нового трансокеанского Pelican, в котором использовался экранный эффект. Несмотря на то, в первую очередь самолет предназначался для перевозки грузов, концепция была бы применима также для коммерческих авиалайнеров. Был спроектирован огромный самолет (двухпалубная конструкция длиной 122 м и размахом крыльев 150 метров), который бы летал, как экраноплан, по сути скользя над водой на высоте 6 метров.

Во время полета над сушей Pelican летал бы на обычной для самолетов высоте. Хотя проект был многообещающим, Boeing забросил разработку с начала 2000-х годов по неизвестным причинам.

6. SAX-40

Даже когда самолеты летают на дозвуковых скоростях, их шум двигателей раздражает людей, живущих вокруг аэропортов, и может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья. Для борьбы с этой проблемой, группа ученых из Массачусетского технологического института и Кембриджского университета разработала SAX-40 – концепт практически бесшумного самолета. Самолеты производят шум в основном из-за несовершенства аэродинамики, поэтому SAX-40 был сделан очень обтекаемым. Из-за своей необычной формы, подъемная сила SAX-40 больше, чем у обычного самолета.

Именно поэтому у самолета нет закрылков, которые предоставляют дополнительную подъемную силу при взлете и посадке, что соответственно уменьшает шумность двигателей. Воздухозаборники двигателей находятся на верхней части самолета, т.е. фюзеляж выступает в роли естественного препятствия для шума. Для того, чтобы сократить шум выхлопа двигателя, SAX-40 использует систему переменного выхлопа. Благодаря своей конструкции, самолет будет производить всего 63 децибел шума при взлете и посадке. Для сравнения — шум обычного самолета при взлете составляет 100 децибел.

7. SpaceLiner

Германский аэрокосмический центр (GAC) в настоящее время разрабатывает свой собственный дизайн высокоскоростного лайнера. Примечательно то, что GAC, вместо того, чтобы использовать стандартные конструкции, разрабатывает космический самолет или космоплан под названием SpaceLiner. Концепция подразумевает двухступенчатую конструкцию: беспилотную стартовую ступень - криогенный ускоритель и пассажирскую суборбитальную ступень, рассчитанную на 50 пассажиров.

Ускоритель доставляет SpaceLiner на высоту в 80 км, где тот разгоняется до скорости 25 Маха. Это позволило бы подобному аппарату долететь из Австралии в Европу за 90 минут. В конце полета космоплан приземляется, как любой обычный самолет. SpaceLiner также является экологически безопасным, так как он использует жидкий водород и жидкий кислород в качестве ракетного топлива. Начало эксплуатации ожидается в 2050 году.

8. AWWA-QG Progress Eagle

AWWA-QG Progress Eagle является одним из самых сложных концептуальных самолетов, которые разрабатываются в данный момент. Начать стоит с того, что самолет просто огромен - в трехъярусном салоне помещается 800 пассажиров. Из-за своих огромных размеров, Progress Eagle складывает крылья после приземления, чтобы не пришлось проводить реконструкцию современных аэропортов.

Движущей силой у Progress Eagle выступают шесть водородных двигателей, которые также обеспечивают электроэнергией все оборудование. Тем не менее, большая часть электроэнергии будет поступать от панелей солнечных батарей, встроенных в крылья. Эти панели используют специальный квантовый материал для повышения своей эффективности. Введение самолета в эксплуатацию ожидается не раньше 2030 года.

9. Concorde 2

Несмотря на то, что Concorde, первый сверхзвуковой пассажирский самолет, в конце концов был списан, сегодня начали разрабатывать его «наследника». В прошлом году Airbus выиграл тендер на разработку нового самолета под названием Concorde 2. Вторая версия самолета, как и его предшественник, должна произвести настоящую революцию в полетах, став первым гиперзвуковым пассажирским самолетом.

Мало того, что крейсерская скорость авиалайнера будет составлять 4,5 Маха, самолет имеет множество других странных особенностей, например — его двигательная система (Concorde 2 будет использовать три типа двигателей: прямоточный воздушно-реактивный, турбореактивный и ракетный двигатель).

Для взлета самолет будет использовать турбореактивный двигатель. После этого включится ракетный двигатель, который позволит набрать крейсерскую высоту и сверхзвуковую скорость. И, наконец, ПВРД на крыльях разгонят на большой высоте самолет до крейсерской скорости. Несмотря на то, что Concorde 2 будет быстрее, чем первоначальный самолет, у него также будет меньше пассажирских мест - всего 20.

10. Mobula

Концепт авиалайнера Mobula, разработанный Крисом Куком из Университета Ковентри, — один из самых странных, представленных в последнее время По сути, это гибрид круизного лайнера и пассажирского самолета, который способен перевозить более 1000 пассажиров на пяти палубах. Подобно Boeing Pelican, Mobula также является экранопланом. Что примечательно, самолет также умеет плавать.

Американское космическое агентство, совместно с корпорацией Boeing, разработало концепты самолетов, которые будут подниматься в небо уже через 15 лет. В настоящее время большинство авиаконцернов пытаются создать вместительные и мощные самолеты, однако эксперты полагают, что уже завтра главным при разработке воздушных судов станет их экологичность и скорость. NASA и Boeing, в сотрудничестве с инженерами из Массачусетского технологического института (MIT), создали несколько концептуальных моделей самолетов, которые должны быть разработаны уже к 2025 году. Главной задачей было придумать реалистичные воздушные суда, которые не будут противоречить законам аэродинамики, смогут экономно расходовать топливо и будут развивать скорость, не меньшую, чем ныне летающие самолеты.

1. Нестандартное мышление

Инженеры, разработавшие данный авиалайнер, недоумевают – почему при наличии современных композитных материалов, крылья не могут быть совмещены с хвостом? Такая технология позволит повысить эффективность энергии, производимой двигателями самолета: поток воздуха, формирующийся вокруг двигателя такого самолета, в пять раз превышает соответствующий показатель у современных лайнеров.

2. Сверхзвуковая «зеленая» машина

После Конкорда и Ту-144 мир не видел действующих моделей сверхзвуковых самолетов, и инженеры пытаются восполнить этот пробел. Специалисты предполагают, что следующий самолет такого типа будет работать на биотопливе. Преимуществом такого воздушного судна станет снижение «звукового удара» - перегрузки, которую испытывают пассажиры при наборе самолетом скорости звука. Это стало возможным за счет перевернутого V-образного двигателя, который располагается выше крыльев, а не ниже, как на сегодняшних самолетах.

3. Дозвуковой самолет с соединенными крыльями

Этот самолет очень похож на те, которые уже летают сегодня, однако он будет использовать в десятки раз меньше топлива, поскольку, во-первых – работает на биотопливе, а во-вторых – имеет уникальную аэродинамику за счет воздушной подушки, образуемой крыльями, соединенными с хвостом.

4. Новая генерация Boeing-737

Авиалайнер, получивший кодовое название D8, призван заменить Boeing-737, который сегодня выполняет наибольшее количество внутренних авиарейсов в мире. D8 будет иметь 180 посадочных мест и качественно новую конструкцию фюзеляжа – он получит тонкие крылья и небольшой хвост, что уменьшит сопротивление воздуха и количество топлива, потребляемое судном. Несмотря на то, что заявленная скорость D8 меньше, чем у Boeing-737, большая вместимость салона и улучшенная система загрузки-выгрузки багажа должна сделать этот самолет более перспективным, чем его «старший брат».

5. Новое поколение Boeing 777

На сегодняшний день Boeing-777 является одним из самых популярных самолетов для межконтинентальных перелетов, однако пытливые умы инженеров из NASA и ему нашли замену – лайнер с оригинальным крылом будет иметь гибридный топливный бак, использовать разные виды топлива, тем самым потребляя на 70% меньше энергии, чем это делают сегодня воздушные суда аналогичной вместимости. Новый самолет сможет брать на борт до 350 человек и легко совершить трансатлантический перелет, сделав его, к тому же, гораздо дешевле и для компании, и для пассажира.

6. Частный самолет с «виртуальной реальностью» за окном

Этот компактный 20-местный лайнер благодаря своим характеристикам может стать грозой бизнес-авиации: он потребляет малое количество топлива, способен садиться даже на неподготовленную полосу, а на его окна может проецироваться изображение, тем самым они будут выступать в роли экранов с функцией дополненной реальности.

7. Дозвуковой, ультра реактивный экологически чистый самолет

Еще один концепт от Boeing сочетает в себе несколько двигателей, работающих на разных видах топлива – керосине, газе и биотопливе. Но главным его достоинством становится огромный размах крыльев, обеспечивающий отличную аэродинамику. Он сможет брать на борт до 150 пассажиров, а благодаря системе гибридных двигателей будет достигнута значительная экономия топлива. Кроме того, в крыльях предусмотрены специальные петли, которые позволят складывать их во время стоянки, и экономить место в аэропортах. Несмотря на то, что эти авиалайнеры пока существуют лишь на экране компьютера, работа имеет высокий уровень важности, поскольку она очерчивает проекты, в которые Boeing будет инвестировать в ближайшие несколько лет.

Президент России Владимир Путин, наблюдая в Казани за первым полетом бомбардировщика Ту-160 новой постройки, предложил авиастроителям подумать над созданием сверхзвукового пассажирского самолета. Портал iz.ru вспоминает историю таких самолетов, уже находившихся в эксплуатации в СССР, Франции и Великобритании.

За авиацией будущее, за боевой авиацией, с целью обеспечения обороноспособности страны, и за гражданской авиацией тоже. Но нам, мы сейчас обсуждали, надо подумать и над гражданской версией подобных самолетов. При такой огромной территории, как у нас, из Москвы до Нью-Йорка ненамного дольше лететь, чем до Владивостока. Поэтому уверен, что это будет востребовано, - заявил глава государства, комментируя возобновление серийного выпуска бомбардировщика Ту-160 на Казанском
авиазаводе.

Первое, что нужно отметить: обсуждать высказанное предложение прямолинейно, в варианте создания сверхзвукового пассажирского самолета непосредственно на базе многорежимного бомбардировщика-ракетоносца с изменяемой геометрией крыла, довольно сложная задача. Это не только дорогое решение из-за неоправданной в гражданской авиации сложности конструкции. Крейсерская скорость у Ту-160 дозвуковая - 850 км/ч, что, к слову, на 30–60 км/ч ниже, чем у обычных современных широкофюзеляжников, что ставит под сомнение даже такую узкую гипотетическую нишу, как бизнес-джет для миллиардеров. Напомним также, что крейсерская скорость обоих сверхзвуковиков, находившихся в коммерческой эксплуатации (Ту-144 и Concorde), превышала 2 числа Маха и составляла около 2200 км/ч.

«Конечно, речь не идет о создании самолета на базе Ту-160. Сейчас в мире прорабатывается несколько проектов сверхзвуковых бизнес-джетов, некоторые из них исследовались с участием российских научных центров», - цитируют в связи с этим «Ведомости» топ-менеджера одного из предприятий авиапромышленности.

Вопрос о возобновлении программы принципиально нового сверхзвукового пассажирского самолета - самостоятельная комплексная тема для обсуждения специалистами по проектированию и эксплуатации авиатехники. В том случае, если под самолет будет найдена достаточно емкая рыночная ниша, окупающая затраты на его создание и расходы на обслуживание, вопрос перейдет во вторую стадию, а именно - поиска в России конструкторского коллектива, способного решить поставленную задачу.

На данный момент в стране реализуются две программы принципиально новых самолетов (Superjet и МС-21), а также отрасль встраивается в китайский проект широкофюзеляжного авиалайнера CR929. По сути, все они выстроены вокруг «Гражданских самолетов Сухого» и «Иркута» (Инженерного центра им. А.С. Яковлева), которые в рамках предложенной модели реформирования Объединенной авиастроительной корпорации будут объединены в централизованную компанию, занимающуюся коммерческими самолетами.

А пока попробуем вспомнить, как сложилась судьба предыдущих сверхзвуковых авиалайнеров.

Первый–второй

Проектирование сверхзвуковых пассажирских самолетов в мире начали с конца 1950-х годов. Советский Союз, сконцентрировав ресурсы, сделал машину первым - всего за пять лет, прошедших с момента постановления о начале разработки, до первого полета, состоявшегося «под елочку» 31 декабря 1968 года.

Машина была предельно инновационной для отечественного авиапрома (тем более гражданского), на нее внедрили массу новшеств. Здесь и убирающееся в фюзеляж переднее горизонтальное оперение (использовалось на взлете и посадке), и поднимаемый нос, закрывающий на большой скорости остекление пилотской кабины, и интереснейшие образцы бортовой аппаратуры.

Самолет активно продвигали на внешние рынки, однако «за рубеж» его так и не выпустили. Плохую рекламу машине сделала и авиакатастрофа в июне 1973 года во время показательного полета на авиасалоне в Ле-Бурже.

Пришлось искать ей место только внутри СССР. Однако даже с новыми двигателями (в версии Ту-144Д) машина, которую по техзаданию рассчитывали для беспосадочного рейса Москва–Хабаровск, могла выполнять его лишь с минимальной загрузкой.

В итоге пассажирское сообщение по этому маршруту так и не началось, а два самолета вывели на линию Москва–Алма-Ата. Стоимость билета на рейс составляла 82 рубля. Для сравнения: авиарейс на дозвуковой машине по тому же маршруту обходился в 62 рубля, а за сходную цену (83 рубля) можно было улететь обычным самолетом из Москвы в Иркутск.

Пассажирские рейсы Ту-144 велись всего лишь с ноября 1977-го по май 1978-го. «Аэрофлот» всеми силами пытался отделаться от дорогой и капризной машины, которая полностью не удовлетворяла его требованиям.

Воспользовавшись катастрофой опытного самолета Ту-144Д, произошедшей под Егорьевском 23 мая 1978 года, регулярное сверхзвуковое пассажирское сообщение в СССР остановили в пользу Ил-62. Некоторое время использовались для срочной доставки небольших грузов на Дальний Восток. Окончательно программу Ту-144 закрыли в 1983-м после запуска в серийное производство первых отечественных широкофюзеляжников Ил-86.

Согласия нет

Ту-144 стал первым взлетевшим пассажирским сверхзвуковиком, но в коммерческую эксплуатацию раньше встал британо-французский Concorde, чей первый полет состоялся в марте 1969-го. Поскольку разработка была совместной франко-британской (Concorde и переводится как «согласие»), то машину получили авиакомпании British Airways и Air France (по семь штук).

Первые рейсы Concorde выполнил в январе 1976 года, это были маршруты Лондон–Бахрейн и Париж–Рио-де-Жанейро (с промежуточной посадкой в Дакаре). В дальнейшем самолет использовали для полетов в США: в аэропорт имени Даллеса (в пригороде Вашингтона), но главным образом - в Нью-Йорк. Также самолеты летали из Лондона на Барбадос, в Торонто, в Майами и в Сингапур, а из Парижа - в Нью-Йорк, Мехико, Каракас.

Самолеты обходились дорого и не могли конкурировать с экономичными трансатлантическими «тяжеловозами», такими как Boeing 747. Concorde действительно пересекал Атлантику вдвое быстрее: 3,5 часа вместо 7. Зато потреблял вдвое больше топлива, чем 747-е (и втрое - чем более новые Boeing 777), при этом имел вчетверо меньшую пассажировместимость и требовал специального обслуживания, на котором к тому же нельзя было сэкономить из-за малого числа машин в серии.

В результате ключевой показатель - расход топлива на 100 км полета в пересчете на одного пассажира - достигал 17 л при аналогичном показателе у широкофюзеляжных конкурентов в пределах 2,5–3,5. Даже оптимистический проектный показатель общей стоимости эксплуатации в пересчете на одного пассажира еще в 1972 году оценивался вдвое выше, чем у современных ему 747-х.

Запчасти тоже выпускались малыми сериями, практически под заказ, и вставали эксплуатанту в неимоверные накладные расходы. При этом самолет не возил побочные грузы (кроме совсем уж малогабаритных), что дополнительно снижало возможность заработать на трансатлантическом рейсе.

Дорогая стильная машина, символ ушедшей в прошлое эпохи, держалась только за счет высоких цен на билеты. Широко распространенное мнение об убыточности неверно: операционную прибыль она приносила, потому что желающих с большими деньгами хватало на то, чтобы оплачивать статусный перелет. Машины на основной линии Нью-Йорк–Лондон уходили в среднем с 70–80 пассажирами на борту из 100 мест, при этом рейс окупался уже при 35 проданных билетах.

В конце периода эксплуатации пресса писала, что British Airways извлекала из своих «конкордов» до $30–50 млн в год, Air France значительно меньше - до $3 млн. Основные сложности компаний состояли в том, что они тратили огромные усилия на поддержание парка, который к тому же частично достался им за счет господдержки. Британцы из своих семи получили два самолета за символическую цену 1 фунт, а французы забрали три за 1 франк каждый.

Кроме того, до середины 1980-х правительства активно субсидировали авиакомпании, финансируя до 80% их расходов на эксплуатацию машин. Перспектив для расширения бизнеса не было, самолет оставался узким нишевым предложением для очень богатых людей, элементом престижного потребления.

Весной 2003-го обе авиакомпании приняли совместное решение о прекращении использования самолетов, последние рейсы состоялись в ноябре того же года. Сильный удар по сверхзвуковым машинам нанесла катастрофа 2000 года под Парижем, где разбился французский «конкорд» со 109 пассажирами и членами экипажа. В числе причин также называли общий кризис рынка авиаперевозок после 11 сентября 2001 года и растущую стоимость обслуживания. Кроме того, машины продолжали летать в техническом облике конца 1970-х, а проект по модернизации их бортового оборудования (в частности, электроники пилотских кабин) требовал существенных денег и усилий по организации выпуска малых партий изделий.

В итоге авиакомпании решили, что извлекут больше прибыли из бизнес-классов обычных авиалайнеров.

Константин Богданов

Основатель компании Virgin Galactic Ричард Брэнсон заявил о готовности запустить в небо десяток , эра которых, по словам бизнесмена, возвращается. Ранее о развитии сверхзвуковой пассажирской авиации заявили в NASA. Несмотря на многолетнюю «постановку на паузу» массового производства сверхзвуковых самолетов, тема эта продолжала обсуждаться и конструкторы не прекращали работу над проектами.

Screemr

Когда речь заходит о путешествиях будущего, пассажиры в первую очередь мечтают о том, чтобы добраться до пункта назначения как можно быстрее. Именно в скорости заключается концепция проекта сверхзвукового пассажирского лайнера Screemr, представленного в 2015 году канадским инженером Шарлем Бомбардье и дизайнером Рэем Мэттисоном. Имя основателя компании Bombardier достаточно известно. Что касается его напарника, то дизайнер Рэй Мэттисон уже успел поработать в компании Cirrus Aircraft and Exodus Machines, ему также принадлежит концепт гибрида самолета с мотоциклом «Икар» (Icarus wingless aircraft).

Скорость самолета Screemr должна превышать скорость звука в 10 раз, и перелет, к примеру, из Лондона в Нью-Йорк займет всего полчаса. По замыслу авторов проекта, Screemr будет запускаться с помощью электромагнитной пушки и лететь на жидкостном ракетном двигателе (керосине или жидком кислороде). В итоге он должен разогнаться до 12,4 тыс. км/ч. Предполагается, что салон Screemr сможет вместить до 75 пассажиров, кроме того, ожидается, что такой самолет будет осуществлять трансконтинентальные рейсы.

Lapcat

Lapcat был разработан дизайнерами из Reaction Engines, а финансово его поддержала британская аэрокосмическая компания BAE Systems. По замыслу разработчиков, Lapcat должен набирать скорость до 5 Мах, то есть, около 6 тыс. км/ч, что в два с половиной раза превышает скорость «Конкорда». Таким образом, долететь, допустим, из Лондона в Сидней можно будет всего за четыре часа (время полета на обычном самолете составит 20 часов). В летательном аппарате предполагается использование концептуального двигателя «Ятаган», эксплуатирующего термодинамические свойства жидкого водорода.

«Конкорд-2»

Проект сверхзвукового пассажирского лайнера «Конкорд-2» (Concorde 2), способного лететь со скоростью 4,5 Мах, год назад представила авиастроительная компания Airbus. Из Лондона в Нью-Йорк самолет должен долететь всего за час, а из Токио в Лос-Анджелес – за три часа. По замыслу разработчиков, «Конкорд-2» взлетает вертикально и летит по специально выделенным воздушным коридорам на высоте примерно 30,5 км. На канале YouTube даже было размещено видео, схематически демонстрирующее возможности самолета. Описаны они были, как «самые высокие американские горки с крутыми подъемом и спуском, а также высокой скоростью».

В патенте, полученном Airbus, описываются три разных типа двигателя: прямоточный воздушно-реактивный, сдвоенный турбореактивный и ракетный. Планируется, что они будут задействованы на разных этапах пути самолета до места назначения. При этом, по заверению инженеров, в отличие от первого «Конкорда» звуковой хлопок (классическая преграда на пути развития сверхзвукового авиатранспорта) у «Конкорда-2» будет тише. Правда и количество пассажиров, которое сможет принять на борт новый самолет, ограничено всего двумя десятками, а это значит, что перелет будет очень дорогим.

Antipode

Это еще один концепт, представленный неугомонным Шарлем Бомбардье в конце января текущего года. Если ранее сверхзвуковые проекты ограничивали себя рамками реалий, то технические характеристики выглядят совершенно фантастическими. Его максимальная скорость составляет 24 Мах, что в 12 раз превышает скорость «Конкорда». Поэтому житель Нью-Йорка сможет долететь на таком самолете до Лондона за 11 минут, до Шанхая – за 24 минуты, а до Сиднея – за 32 минуты. Почти телепортация.

Участвующий в проекте Бомбардье инженер Джозеф Хазелтайн предложил использовать инновационное аэродинамическое явление под названием «режим длительного проникновения» (long penetration mode – LPM): особые насадки на носу самолета втягивают в себя воздух, охлаждая им корпус воздушного судна. Это решило бы проблему перегрева самолета при такой скорости. Взлетать Antipode сможет с любого аэродрома при помощи многоразовых ракет-ускорителей. Они крепятся к крыльям самолета и, когда он набирает нужные скорость и высоту, сбрасываются и возвращаются обратно на базу. Серьезным минусом проекта является вместимость самолета – салон рассчитан всего на 10 пассажиров. Поэтому целесообразнее будет использовать его в дорогостоящих бизнес-путешествиях или в качестве военного самолета.

Проекты сверхзвуковых самолетов будущего

Правообладатель иллюстрации Airbus Image caption Пример того, как в будущем сможет выглядеть силовой набор летательного аппарата Airbus. Вместо привычного "скелета" из шпангоутов, стрингеров и лонжеронов - легкая сетка сложной формы

Возможно ли, чтобы само представление о полете полностью изменилось? Не исключено, что в будущем именно так оно и будет. Благодаря новым материалам и технологиям могут появиться пассажирские дроны, а в небо вернутся сверхзвуковые авиалайнеры. Русская служба Би-би-си проанализировала информацию о новейших проектах Airbus, Uber, Toyota и других компаний, чтобы определить, в каком направлении будет развиваться авиация в будущем.

• Готовы ли вы летать на беспилотных самолетах?
• В Сингапуре начались испытания беспилотного такси
• А вы бы полетели на беспилотном авиалайнере?

Городское небо

Сейчас над городами относительно свободным остается довольно большой слой атмосферы высотой до километра. Это пространство используют специальная авиация, вертолеты, а также отдельные частные или корпоративные самолеты.

Но в этом слое уже начинает развиваться новый вид воздушного транспорта. У него много названий - городская или персональная авиация, авиатранспортная система будущего, небесное такси и так далее. Но суть его была сформулирована еще в начале XIX века художниками-футурологами: каждый получит возможность пользоваться небольшим летательным аппаратом для полетов на небольшие расстояния.

Правообладатель иллюстрации Hulton Archive Image caption Так художник в 1820 году представлял себе будущее. Индивидуальный летательный аппарат присутствовал на таких картинках уже тогда

• Над какими проектами работают авиаконструкторы по всему миру

Инженеры никогда не расставались с этой мечтой. Но до сих пор мешало отсутствие прочных и легких материалов и несовершенная электроника, без которой нельзя запустить множество небольших аппаратов. С появлением высокопрочного и легкого углепластика и развитием портативных компьютеров все изменилось.

Нынешний этап создания городского аэромобильного транспорта чем-то напоминает 1910-е годы, самое начало истории самолетостроения. Тогда конструкторы не сразу нашли оптимальную форму самолета и смело экспериментировали, создавая причудливые конструкции.

Сейчас общая задача - сделать летательный аппарат для городской среды - также позволяет строить самые разнообразные аппараты.

Корпорация Airbus, к примеру, разрабатывает сразу три крупных проекта - пилотируемый одноместный Vahana, который, по планам корпорации, сможет полететь уже в следующем году, а к 2021 году будет готов к коммерческим полетам. Два других проекта: CityAirbus, беспилотное такси-квадрокоптер на несколько человек, и Pop.Up, который корпорация разрабатывает совместно с Italdesign. Это одноместный беспилотный модуль, который можно будет использовать на колесном шасси для поездок по городу, а также подвешивать к квадрокоптеру для полетов.

Airbus Pop.Up и CityAirbus используют принцип квадрокоптера, а Vahana - конвертоплан (то есть аппарат, который взлетает по-вертолетному, а затем разворачивает двигатели и дальше движется как самолет).

Схемы квадрокоптера и конвертоплана - сейчас основные для пассажирских дронов. Квадрокоптеры гораздо более стабильны во время полета. А конвертопланы позволяют развивать большую скорость. Но обе схемы позволяют вертикально взлетать и садиться. Это ключевое требование для городской авиации, поскольку обычному самолету нужна взлетно-посадочная полоса. А это значит, что понадобится строительство дополнительной инфраструктуры для города.

Среди других заметных проектов - Volocopter германской компании eVolo, который представляет собой мультикоптер с 18 пропеллерами. Это пока что самый успешный проект воздушного такси, осенью 2017 года в Дубае уже приступили к его тестированию. В июне управляющая транспортная компания Дубая об этом с eVolo.

Правообладатель иллюстрации Lilium Image caption Lilium движется за счет 36 электрических турбин, установленных в ряд на плоскостях и в двух блоках в передней части аппарата

Еще один проект из Германии - Lilium - интересен необычной компоновкой. Это электрический конвертоплан на 36 небольших турбин, установленных двумя блоками вдоль крыла, и с еще двумя блоками в передней части аппарата. Компания уже начала тестовые полеты в беспилотном режиме.

Японский автопроизводитель Toyota инвестирует в проект Cartivator.

А онлайн-сервис такси Uber также разрабатывает свою беспилотную систему, в этом проекте он тесно сотрудничает с НАСА по разработке технологий и программного обеспечения сервиса в городах с высокой плотностью населения.

Правообладатель иллюстрации Ethan Miller/Getty Images Image caption Пассажирский дрон EHang 184, созданный в китайской компании Beijing Yi-Hang Creation Science & Technology Co., Ltd. в 2016 году

Среди авиационных экспертов немало как сторонников беспилотных городских пассажирских перевозок, так и скептиков.

Среди последних - главный редактор Avia.ru Роман Гусаров. Главная проблема, по его мнению - невысокая мощность электродвигателей и аккумуляторов. И эффективные пассажирские дроны вряд ли появятся в обозримом будущем, несмотря на то, что в их разработку вкладывается много средств.

"Технологии еще достаточно сыры и создаваемые с их использованием системы подвержены техническим сбоям", - отметил в интервью Би-би-си главный редактор портала uav.ru Денис Федутинов.

По его словам, подобные проекты могут быть просто красивым рекламным ходом и возможностью показать, что компания занимается передовыми исследованиями. Он также не исключает, что на фоне восторженных публикаций в прессе может возникнуть много стартапов, которые, найдя деньги инвесторов, так и не смогут создать летающий пассажирский дрон.

Исполнительный директор Infomost Consulting (компания занимается консалтингом в области транспорта) Борис Рыбак считает, что пока самой большой проблемой в этой сфере является страх. Люди будут еще долго бояться доверять свою жизнь летательному аппарату без пилота.

"Когда появились первые самодвижущиеся бензиновые повозки, с чадом, дымом и грохотом ехали они рядом с лошадками, и народ разбегался. Но это нормально, тогда было страшно, и сейчас страшно", - сказал Рыбак.

Между дом ами и птиц ами

В настоящее время НАСА и Федеральное управление гражданской авиации США работают над программой "Управление движением беспилотных авиационных систем" (Unmanned Aircraft System (UAS) Traffic Management (UTM)). Именно в рамках этой программы с НАСА и ФАА сотрудничает компания Uber.

Развитие технологий в этой области сильно опережает разработку правил их регулирования. Американскую программу начали разрабатывать в 2015 году, но в "дорожной карте" ее разработки пока даже не отмечен срок создания правил для полетов в густонаселенных городских районах.

Правообладатель иллюстрации Italdesign Image caption Пассажирскую капсулу Pop.Up можно будет использовать на колесном шасси или прицеплять к квадрокоптеру

При этом имеются в виду полеты дронов по доставке почты и новостной видеосъемке. А о перевозке пассажиров в программе пока вообще ничего не говорится.

Судя по данным презентаций, изученных Русской службой Би-би-си, в будущем полеты пассажирских дронов в городах будут регулироваться через выстраивание маршрутов в воздушных коридорах. Такой же принцип действует в современной гражданской авиации. При этом дроны будут активно взаимодействовать между собой и мониторить воздушное пространство вокруг, чтобы избежать столкновений с другими дронами и прочими объектами в воздухе (например, с птицами).

Однако, как полагает Борис Рыбак, гораздо более эффективной была бы система, построенная по принципу свободного полета, где маршруты выстраивались бы компьютерами с учетом местонахождения всех аппаратов в воздухе.

• Британия начинает испытания беспилотных грузовиков
• Движения кенгуру запутали беспилотные автомобили

Останется ли Россия в стороне?

В России власти также пытаются делать осторожные шаги по регулированию полетов беспилотников в городской среде. Так, уже давно интересуется беспилотниками компания "Ростелеком". Она является подрядчиком компании "Российские космические системы", которая в ноябре 2015 года выиграла конкурс Роскосмоса на 723 млн рублей (12,3 млн долларов) на создание инфраструктуры Федерального сетевого оператора.

Правообладатель иллюстрации Tom Cooper/Getty Images Image caption Еще один проект сверхзвукового бизнес-джета - XB-1 американской компании Boom Technology

Эта инфраструктура должна будет обеспечить наблюдение за транспортом и беспилотными аппаратами (включая летательные), наземным и водным пилотируемым и беспилотным транспортом, железнодорожным транспортом, объяснял представитель "Ростелекома". Оператор создает опытный образец инфраструктуры, которая будет контролировать движение транспорта, прежде всего дронов, и готов потратить на субподрядчиков около 100 млн рублей (1,7 млн долларов).

Замглавы департамента науки, промышленной политики и предпринимательства города Москвы Андрей Тихонов рассказал Би-би-си, что в российской столице пока нет условий для появления пассажирских дронов.

"Во-первых, не до конца проработана нормативная база для беспилотных летательных и наземных аппаратов. Во-вторых, московская инфраструктура пока не приспособлена для массовой транспортировки грузов и пассажиров на беспилотных аппаратах. В-третьих, большинство аппаратов, предназначенных для перевозки людей и больших грузов, пока находятся на стадии тестирования и должны получить соответствующую документацию для работы в городских условиях. Опять же возникают вопросы обязательного страхования пассажиров и многие другие", - объяснил он.

Правда, по его словам, эти проблемы не столько останавливают власти города, сколько заставляют искать пути их решения.

Быстрее звука

Другое направление, над которым работают во многих авиастроительных корпорациях - сверхзвуковые пассажирские перевозки.

Эта идея совсем не нова. 22 ноября исполняется 40 лет началу регулярных коммерческих рейсов между Нью-Йорком, Парижем и Лондоном на самолетах "Конкорд". В 1970-х идею сверхзвуковых перевозок воплотили British Airways вместе с Air France, а также "Аэрофлот" на Ту-144. Но на практике выяснилось, что технологии того времени не годились для гражданской авиации.

В итоге советский проект свернули после семи месяцев эксплуатации, а британо-французский - после 27 лет.

Правообладатель иллюстрации Evening Standard Image caption "Конкорд", как и Ту-144, опередил время, но показал, как сложно сделать сверхзвуковой пассажирский самолет

Главной причиной, по которой были свернуты проекты Concorde и Ту-144, обычно называют финансы. Эти самолеты были дорогим удовольствием.

Двигатели таких аппаратов потребляют гораздо больше горючего. Для таких самолетов необходимо было создавать свою инфраструктуру. Ту-144, например, использовал свой вид авиационного топлива, гораздо более сложный по составу, он нуждался в особом техническом обслуживании, более тщательном и дорогостоящем. Для этого самолета приходилось держать даже отдельные трапы.

Ещё одной серьезной проблемой, помимо сложности и стоимости обслуживания, стал шум. Во время полета на сверхзвуковой скорости на всех передних кромках элементов самолета возникает сильное воздушное уплотнение, которое порождает ударную волну. Она тянется за самолетом в виде огромного конуса, и когда достигает земли, то человек, через которого она проходит, слышит оглушающий звук, похожий на взрыв. Именно из-за этого полеты "Конкордов" над территорией США на сверхзвуковой скорости были запрещены.

И именно с шумом сейчас, прежде всего, пытаются бороться конструкторы.

После прекращения полетов "Конкорда" попытки построить новый, более эффективный сверхзвуковой пассажирский самолет не прекращались. И с появлением новых технологий в области материалов, двигателестроения и аэродинамики о них стали говорить все чаще.

В мире разрабатывается сразу несколько крупных проектов в области сверхзвуковой гражданской авиации. В основном, это бизнес-джеты. То есть проектировщики изначально стараются нацелиться на тот сегмент рынка, где стоимость билетов и обслуживания играет меньшую роль, чем на маршрутных перевозках.

Правообладатель иллюстрации Aerion Image caption Самолет AS2 компания Aerion разрабатывает в партнерстве с Airbus

НАСА совместно с корпорацией Lockheed Martin разрабатывает сверхзвуковой самолет, пытаясь, в первую очередь, решить проблему звукового барьера. Технология QueSST включает в себя поиск особой аэродинамической формы летательного аппарата, которая как бы "размазывала" жесткий звуковой барьер, делая его нерезким и менее шумным. В настоящее время в НАСА уже разработали облик самолета, а его летные испытания могут начаться в 2021 году.

Еще один заметный проект - AS2, который разрабатывает компания Aerion в партнерстве с Airbus.

Airbus также работает над проектом Concord 2.0. Этот самолет планируется оснастить тремя типами двигателей - ракетным в хвостовой части и двумя обычными реактивными, при помощи которых самолет сможет взлетать почти вертикально, а также одним прямоточным, который уже будет разгонять аппарат до скорости в 4,5 Маха.

Правда, подобными проектами в Airbus занимаются довольно осторожно.

"Airbus продолжает исследования в области сверхзвуковых/гиперзвуковых технологий, мы также изучаем рынок, чтобы понять, будут ли такого рода проекты жизнеспособны и осуществимы, - говорится в официальном комментарии Airbus для Русской службы Би-би-си. - Мы не видим рынка для таких самолетов в настоящий момент и в обозримом будущем из-за высоких издержек таких систем. Это может измениться с появлением новых технологий, либо с изменением экономической или социальной обстановки. В общем, пока что это скорее область изучения, а не приоритетное направление".

Media playback is unsupported on your device

Можно ли возродить "Конкорд"?

Предсказать, будет ли спрос на такие самолеты, действительно сложно. Борис Рыбак отмечает, что параллельно с авиационными развивались и информационные технологии, и теперь бизнесмен, которому необходимо быстро решить вопрос на другой стороне Атлантики, часто может сделать это не лично, а по интернету.

"Лететь бизнес-классом или в бизнес-джете шесть часов из Лондона до Нью-Йорка. А так ты технически потратишь четыре, ну три сорок. Стоит ли эта [овчинка] выделки?" - сказал Рыбак по поводу сверхзвуковых перелетов.

По опыту Ту-144

Однако другие российские авиационные специалисты считают иначе. Сверхзвуковые самолеты смогут занять свое место на рынке, считает ректор Московского авиационного института Михаил Погосян, бывший руководитель Объединенной авиастроительной корпорации.

"Сверхзвуковой самолет дает возможность выйти на качественно другой уровень, он позволяет экономить глобально время - сутки. Прогнозы рынка говорят о том, что внедрение такого рода технологий и такого рода проектов будет связано со стоимостью такого полета. Если такая стоимость будет приемлемой и не будет в разы отличаться от стоимости полета на дозвуковом самолете, то я вас уверяю, что рынок есть", - сказал он Русской службе Би-би-си.

Погосян выступил на форуме Aerospace Science Week в МАИ, где он, в частности, рассказал о перспективах создания сверхзвукового самолета с участием российских специалистов. Российские предприятия (ЦАГИ, МАИ, ОАК) участвуют в большой европейской научно-исследовательской программе Horizon 2020, одно из направлений которой - разработка сверхзвукового пассажирского самолета.

Погосян перечислил главные свойства такого самолета - низкий уровень звукового удара (иначе самолет не сможет летать над населенными территориями), двигатель изменяемого цикла (ему необходимо хорошо работать на дозвуковой скорости и на сверхзвуковой), новые термостойкие материалы (на сверхзвуковой скорости самолет сильно нагревается), искусственный интеллект, а также то, что управлять таким самолетом может один пилот.

При этом ректор МАИ убежден, что проект сверхзвукового самолета можно создать только на международном уровне.

Правообладатель иллюстрации Boris Korzin/TASS Image caption По словам Сергея Чернышева, у России сохранилась школа создания сверхзвуковых пассажирских самолетов

Руководитель Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ) Сергей Чернышев рассказал на форуме, что российские специалисты участвуют в трех международных проектах в области сверхзвуковой пассажирской авиации - Hisac, Hexafly и Rumble. Все три проекта не ставят целью создать конечный коммерческий продукт. Их главная задача - исследовать свойства сверхзвукового и гиперзвукового аппарата. По его словам, сейчас авиастроители создают еще только концепцию такого самолета.

В интервью Би-би-си Сергей Чернышев сказал, что сильной стороной российских авиастроителей является опыт создания сверхзвуковых самолетов и их эксплуатации. По его словам, это сильная аэродинамическая школа, большой опыт проведения испытаний, в том числе и в экстремальных условиях. В России также "традиционно сильная школа материаловедов", - добавил он.

"Мой субъективный прогноз: на горизонте 2030-35 года появится [бизнес-джет]. Академик Погосян считает, что между 2020-м и 2030 годом. Десять лет он им дал. Это так, но все-таки ближе к 2030 году", - сказал Сергей Чернышев.

"Обычные" необычные лайнеры

Главная задача авиаконструкторов сегодня - добиваться увеличения топливной эффективности самолета, снижая при этом вредные выхлопы и шум. Вторая задача - разрабатывать новые системы управления, где компьютер будет выполнять все больше задач.

Сейчас уже никого не удивить электродистанционной системой управления самолетом, когда сигналы от ручки управления или штурвала, педалей и прочих органов передаются к рулям и прочим элементам механизации в виде электросигналов. Подобная система позволяет бортовому компьютеру контролировать действия летчика, внося коррективы и исправляя ошибки. Однако эта система - уже вчерашний день.

• Последний сверхзвуковой "Конкорд" сдали в музей
• Первый в мире авиалайнер с термоядерным реактором: как скоро?
• Почему авиастроительные корпорации делают одинаковые самолеты?

Как рассказал Би-би-си вице-президент корпорации "Иркут" по маркетингу и продажам Кирилл Будаев, российская компания работает над системой, когда самолетом будет управлять всего один пилот, а функции второго при взлете и посадке будет выполнять специально подготовленный старший бортпроводник. Во время полета самолета на эшелоне одного пилота вполне достаточно, считают в "Иркуте".

По законам природы

Еще одно серьезное нововведение, появившееся в последнее десятилетие - композитные материалы. Разработку легкого и прочного пластика можно сравнить с применением алюминия в послевоенной авиации. Этот материал вместе с появлением эффективных турбореактивных двигателей изменил облик самолетов. Теперь точно такая же революция происходит с композитом, который постепенно вытесняет металл из конструкций самолетов.

При проектировке самолетов все чаще используется трехмерная печать, которая позволяет создавать более сложные формы с высокой точностью. И добиваться снижения потребления топлива.

К примеру, Airbus и Boeing используют новейшие двигатели семейства LEAP производства CFM International. Форсунки в этих двигателях напечатаны на трехмерном принтере. И это позволило повысить топливную эффективность на 15%.

Кроме того, сейчас авиационная промышленность начала активнее осваивать бионический дизайн.

Бионика - прикладная наука, которая изучает возможности практического применения в различных технических устройствах принципов и структур, которые появились в природе благодаря эволюции.

Правообладатель иллюстрации Airbus Image caption Кронштейн, спроектированный при помощи бионических технологий

Вот простой пример - на снимке выше изображен кронштейн, аналогичный тому, что используется в самолете Airbus. Обратите внимание на его форму - обычно такой элемент представляет собой сплошной кусок металла треугольной формы. Однако, рассчитав на компьютере силы, которые будут приложены к различным его частям, инженеры выяснили, какие части можно удалить, а какие - видоизменить таким образом, чтобы не только облегчить, но и усилить такой компонент.

Гораздо более сложная работа была проведена группой ученых во главе с профессором Технического университета Дании Нильсом Ааге. В октябре 2017 года они опубликовали в журнале Nature доклад , в котором рассказали о том, как они рассчитали на французском суперкомпьютере Curie силовой набор крыла авиалайнера Boeing 777 - сложную структуру довольно тонких перемычек и распорок.

В результате, как считают исследователи, вес двух крыльев самолета можно было бы снизить на 2-5%, не потеряв при этом прочности. С учетом того, что оба крыла в сумме весят 20 тонн, это дало бы экономию до 1 тонны, что соответствует предполагаемому сокращению расхода топлива 40-200 тонн в год. А ведь это уже существенно, не правда ли?

При этом бионический дизайн в будущем, как считают в авиастроительных корпорациях, будет применяться все больше и больше. Самолет на первой иллюстрации к этому тексту - лишь эскиз инженеров Airbus, но на нем уже видно, по какому принципу будет создаваться силовой набор самолетов будущего.

Электричество

Двигатель - самая главная и самая дорогая часть самолета. И именно он определяет конфигурацию любого самолета. В настоящее время большинство авиационных двигателей - либо газогенераторные, либо внутреннего сгорания, бензиновые или дизельные. Лишь самая малая часть из них работает на электричестве.

По словам Бориса Рыбака, все десятилетия существования реактивной авиации разработка принципиально новых авиационных моторов не велась. Он видит в этом проявление лобби нефтяных корпораций. Так это или нет, но за все послевоенное время эффективного двигателя, который бы не сжигал углеводородное топливо, так и не появилось. Хотя испытывались даже атомные.

Сейчас в мировой авиационной индустрии отношение к электричеству сильно меняется. В мировой авиации появилась концепция "Более электрический самолет". Она подразумевает большую по сравнению с современными электрификацию узлов и механизмов аппарата.

В России технологиями в рамках этой концепции занимается холдинг "Технодинамика", входящий в "Ростех". Компания разрабатывает электроприводы реверса для будущего российского двигателя ПД-14, приводы топливной системы, уборки-выпуска шасси.

"В долгосрочной перспективе мы, конечно, рассматриваем проекты больших коммерческих самолетов. И в этих больших самолетах мы, скорее всего, будем использовать гибридную двигательную установку, прежде чем перейти полностью на электротягу, - говорится в комментарии Airbus. - Дело в том, что отношение мощности к весу в современных аккумуляторах пока еще очень далеко от того, что нам нужно. Но мы готовимся к будущему, в котором это возможно".