Penerbangan sipil supersonik. Pesawat hipersonik tercepat di dunia
Asli diambil dari dalam Kecepatan seperti mimpi. Kecepatan adalah panggilan
Tahun emas penerbangan supersonik Anda mungkin bisa menghitung tahun 1960-an. Pada saat itulah tampaknya, sedikit lagi, skuadron pesawat supersonik akan menjadi satu-satunya pilihan untuk pertempuran udara, dan kapal supersonik akan melacak langit kita dengan jejak mereka, menghubungkan semuanya kota-kota besar dan ibu kota dunia. Namun, ternyata, seperti dalam kasus ruang berawak, pendekatan seseorang terhadap kecepatan tinggi sama sekali tidak dipenuhi dengan bunga mawar: penerbangan penumpang telah membeku pada kecepatan sekitar 800 kilometer per jam, dan pesawat militer berkeliaran di sekitar penghalang suara, kadang-kadang berani terbang ke luar angkasa untuk waktu yang singkat, wilayah supersonik rendah, di wilayah Mach 2 atau sedikit lebih.
Apa hubungannya? Tidak, sama sekali tidak dengan fakta bahwa "tidak perlu terbang cepat" atau "tidak ada yang membutuhkannya". Sebaliknya, kita berbicara tentang fakta bahwa pada titik tertentu dunia mulai mengikuti jalan yang paling tidak tahan dan menganggap bahwa kemajuan ilmiah dan teknologi adalah kereta yang berjalan sendiri yang sudah menurun, itulah sebabnya mendorongnya juga hanya adil. pemborosan energi ekstra.
Mari kita bertanya pada diri sendiri pertanyaan sederhana - mengapa penerbangan supersonik begitu sulit dan mahal? Mari kita mulai dengan fakta bahwa ketika pesawat mengatasi penghalang supersonik, sifat aliran di sekitar badan pesawat berubah secara dramatis: resistensi aerodinamis meningkat tajam, pemanasan kinetik struktur badan pesawat meningkat, dan karena pergeseran aerodinamis fokus tubuh ramping, ada kehilangan stabilitas dan pengendalian pesawat.
Tentu saja, bagi orang awam dan pembaca yang tidak siap, semua istilah ini terdengar agak pudar dan tidak dapat dipahami, tetapi jika kita merangkum semua ini dalam satu frasa, maka akan menjadi: "sulit untuk terbang dalam supersonik". Tapi, tentu saja, itu bukan berarti tidak mungkin. Pada saat yang sama, selain meningkatkan tenaga mesin, pencipta pesawat supersonik harus secara sadar mengubah penampilan luar pesawat - garis lurus "cepat" yang khas muncul di dalamnya, sudut tajam di hidung dan di tepi terdepan, yang segera membedakan pesawat supersonik bahkan secara lahiriah dari bentuk pesawat subsonik "halus "dan" ramping ".
Hidung Tu-144 menyimpang ke bawah saat lepas landas dan mendarat untuk memberikan setidaknya pandangan minimal kepada pilot.
Selain itu, ketika sebuah pesawat dioptimalkan untuk penerbangan supersonik, ia memiliki fitur lain yang tidak menyenangkan: ia menjadi kurang beradaptasi untuk penerbangan subsonik dan agak canggung dalam mode lepas landas dan mendarat, yang masih harus dilakukan pada kecepatan yang cukup rendah. Garis-garis yang sangat tajam dan bentuk-bentuk cepat yang sangat baik dalam hal supersonik menyerah pada kecepatan rendah di mana pesawat supersonik mau tidak mau harus bergerak di awal dan akhir penerbangan mereka. Dan hidung tajam mesin supersonik juga tidak memberi pilot gambaran lengkap WFP.
Di sini, sebagai contoh, adalah hidung dua pesawat supersonik Soviet yang tidak dijual dalam seri - Biro Desain M-50 Myasishchev (di latar belakang) dan "objek 100" T-4 dari Biro Desain Sukhoi (tutup).
Upaya para desainer terlihat jelas: ini adalah upaya untuk mencapai kompromi dalam kontur, seperti M-50, atau hidung geser yang menyimpang ke bawah, seperti T-4. Menariknya, T-4 bisa menjadi pesawat supersonik seri pertama yang akan terbang sepenuhnya dalam penerbangan supersonik horizontal tanpa visibilitas alami melalui kanopi kokpit: pada kecepatan supersonik, fairing hidung sepenuhnya menutupi kokpit dan semua navigasi dilakukan hanya oleh instrumen, di samping itu, pesawat memiliki periskop optik. Tingkat perkembangan alat navigasi dan telemetri saat ini memungkinkan, omong-omong, untuk meninggalkan desain kompleks fairing hidung geser dari pesawat supersonik - itu sudah dapat diangkat dan mendarat hanya dengan instrumen, atau bahkan tanpa partisipasi dari pilot.
Kondisi dan tugas yang sama menimbulkan konstruksi serupa. Hidung "Concorde" Anglo-Prancis juga bergerak ke bawah saat lepas landas dan mendarat.
Apa yang mencegah Uni Soviet menciptakan pada tahun 1974 sistem peperangan anti-kapal yang inovatif berdasarkan T-4 supersonik, yang begitu canggih sehingga ada sebanyak 600 paten dalam desainnya?
Masalahnya adalah bahwa Biro Desain Sukhoi pada pertengahan 1970-an tidak memiliki fasilitas produksi sendiri untuk melakukan pengujian status "objek 100" yang diperpanjang. Untuk proses ini, bukan eksperimental, tetapi diperlukan pabrik serial, untuk itu peran KAPO (Kazan Aviation Plant) cukup cocok. Namun, segera setelah keputusan persiapan Pabrik Penerbangan Kazan untuk perakitan batch pilot T-4 mulai disiapkan, Akademisi Tupolev, menyadari bahwa ia kehilangan pabrik serial, yang menghasilkan "pembawa cacat strategis " Tu-22, keluar dengan proposal inisiatif untuk membuat modifikasi Tu-22M, yang diduga, hanya perlu sedikit profil ulang produksi. Meskipun, di masa depan, Tu-22M dikembangkan sebagai pesawat yang benar-benar baru, keputusan untuk mentransfer pabrik Kazan ke Sukhoi tidak dibuat pada saat itu, dan T-4 berakhir di museum di Monino.
Perbedaan besar antara Tu-22 dan Tu-22M adalah warisan pertarungan melawan T-4.
Masalah kerucut hidung bukan satu-satunya kompromi yang harus dibuat oleh pencipta pesawat supersonik. Karena berbagai alasan, mereka berakhir dengan pesawat layang supersonik yang tidak sempurna dan pesawat subsonik yang biasa-biasa saja. Dengan demikian, pencapaian batas-batas baru oleh penerbangan dalam hal kecepatan dan ketinggian sering dikaitkan tidak hanya dengan penggunaan sistem propulsi yang lebih maju atau secara fundamental baru dan tata letak pesawat yang baru, tetapi juga dengan perubahan geometri mereka dalam penerbangan. Pada generasi pertama mesin supersonik, opsi ini tidak pernah diterapkan, tetapi gagasan sayap sapuan variabel inilah yang akhirnya menjadi hampir kanon pada 1970-an. Perubahan sapuan sayap seperti itu, sambil meningkatkan karakteristik pesawat pada kecepatan tinggi, seharusnya tidak memperburuk kualitasnya pada kecepatan rendah, dan sebaliknya.
Boeing 2707 akan menjadi pesawat supersonik penumpang pertama dengan sayap yang dapat disapu variabel.
Sangat menarik bahwa nasib Boeing-2707 tidak dirusak oleh ketidaksempurnaan konstruktifnya, tetapi hanya oleh sejumlah masalah politik. Pada tahun 1969, ketika program pengembangan Boeing 2707 mencapai tahap akhir, 26 maskapai penerbangan telah memesan 122 pesawat Boeing 2707 dengan biaya hampir $5 miliar. Pada titik ini, program Boeing telah meninggalkan fase desain dan penelitian dan konstruksi dua prototipe model 2707 telah dimulai. Untuk menyelesaikan konstruksi dan pembuatan pesawat uji mereka, perusahaan perlu menarik sekitar 1-2 miliar. Dan total biaya program dengan pembangunan 500 pesawat mendekati 5 miliar dolar. Pinjaman pemerintah diperlukan. Pada prinsipnya, di lain waktu, Boeing akan menemukan dana sendiri untuk ini, tetapi tahun 1960-an tidak seperti itu.
Pada akhir 1960-an, fasilitas produksi Boeing dipenuhi dengan pembuatan pesawat penumpang subsonik terbesar di dunia - Boeing 747, yang masih kami terbangkan sampai sekarang. Karena itu, model 2707 secara harfiah selama beberapa tahun "tidak "berkerumun" maju dari "truk ternak udara" dan berakhir di belakang badan pesawatnya yang melengkung. Akibatnya, semua pembiayaan tunai dan semua peralatan terlibat dalam produksi 747, dan 2707 dibiayai oleh Boeing secara residual.
Dua pendekatan untuk penerbangan penumpang - "Boeing-747" dan "Boeing-2707" dalam satu gambar.
Tetapi kesulitan dalam membangun 2707 jauh lebih serius daripada hanya masalah teknis atau program produksi Boeing. Sejak 1967, telah terjadi gerakan lingkungan yang berkembang di Amerika Serikat melawan supersonik angkutan penumpang. Diklaim bahwa penerbangan mereka akan menghancurkan lapisan ozon, dan guncangan akustik kuat yang terjadi selama penerbangan supersonik dianggap tidak dapat diterima untuk daerah berpenduduk. Di bawah tekanan dari opini publik, dan kemudian Kongres, Presiden Nixon membentuk komisi yang terdiri dari 12 anggota untuk memutuskan pembiayaan program SST, termasuk Boeing 2707. Namun bertentangan dengan harapannya, komisi menolak perlunya membuat SST bukan hanya karena alasan lingkungan tetapi juga karena alasan ekonomi. Untuk membuat pesawat pertama, menurut perhitungan mereka, perlu menghabiskan 3 miliar dolar, yang hanya akan terbayar dengan penjualan 300 pesawat. Kondisi keuangan Amerika Serikat melemah oleh perang panjang di Vietnam dan biaya perlombaan bulan.
Pengerjaan model 2707 dihentikan pada tahun 1971, setelah itu Boeing mencoba melanjutkan konstruksi dengan biaya sendiri selama sekitar satu tahun. Selain itu, individu, termasuk siswa dan anak sekolah, juga mencoba mendukung "Pesawat Impian Amerika", yang mengumpulkan lebih dari satu juta dolar. Tapi ini tidak menyelamatkan program. Akhir program bertepatan dengan resesi di industri kedirgantaraan dan krisis minyak, yang memaksa Boeing untuk memberhentikan hampir 70.000 karyawannya di Seattle, dan Model 2707 dijuluki "pesawat yang memakan Seattle."
Selamat malam, pangeran manis. Kokpit dan bagian dari badan pesawat Boeing 2707 di Museum Penerbangan Hiller.
Apa yang memotivasi pencipta mesin supersonik? Dengan pelanggan militer, situasinya umumnya jelas. Prajurit selalu membutuhkan pesawat yang akan terbang lebih tinggi dan lebih cepat. Kecepatan penerbangan supersonik memungkinkan tidak hanya untuk mencapai wilayah musuh lebih cepat, tetapi juga untuk meningkatkan langit-langit penerbangan pesawat semacam itu hingga ketinggian 20-25 kilometer, yang penting untuk pengintaian dan pembom. Pada kecepatan tinggi, seperti yang kita ingat, gaya angkat sayap juga meningkat, sehingga penerbangan dapat dilakukan di atmosfer yang lebih jarang, dan, sebagai hasilnya, pada ketinggian yang lebih tinggi.
Pada 1960-an, sebelum munculnya sistem rudal anti-pesawat yang mampu mengenai sasaran di dataran tinggi, prinsip utama penggunaan pesawat pengebom adalah terbang ke sasaran pada ketinggian dan kecepatan setinggi mungkin. Tentu saja, sistem pertahanan udara saat ini menutup ceruk semacam ini untuk penggunaan pesawat supersonik (misalnya, kompleks S-400 dapat menembak jatuh target secara langsung di luar angkasa, pada ketinggian 185 kilometer dan dengan kecepatan sendiri 4,8 km. / s, pada kenyataannya, menjadi sistem pertahanan rudal , bukan pertahanan udara). Namun, dalam operasi melawan target darat, permukaan dan udara, kecepatan supersonik cukup diminati dan masih ada dalam rencana militer yang menjanjikan untuk pesawat Rusia dan Barat. Hanya saja implementasi penerbangan supersonik yang cukup kompleks hampir tidak kompatibel dengan tugas siluman dan siluman, yang telah mereka coba tanamkan pada pesawat pengebom dan pesawat tempur selama 30 tahun terakhir, itulah sebabnya Anda harus memilih, seperti yang mereka katakan , satu hal - baik menyembunyikan atau menerobos.
Namun, apakah Rusia sekarang memiliki cara yang dapat diandalkan untuk melawan AUG Amerika? Agar tidak mendekati mereka sejauh 300 kilometer untuk meluncurkan Onyx dengan beberapa kapal yang tidak mencolok tetapi rentan? T-4 memiliki konsep yang koheren tentang gayanya sendiri untuk menghancurkan kelompok kapal induk, tetapi apakah Rusia memilikinya sekarang? Saya kira tidak - sama seperti masih belum ada rudal hipersonik Kh-33 dan X-45.
Pembom Amerika XB-70 "Valkyrie". Dengan merekalah MiG-25 harus bertarung.
Di mana masa depan konstruksi pesawat militer akan berubah adalah pertanyaan terbuka.
Saya ingin mengatakan beberapa kata lagi tentang pesawat supersonik sipil.
Operasi mereka memungkinkan tidak hanya untuk secara signifikan mengurangi waktu penerbangan pada penerbangan jarak jauh, tetapi juga menggunakan tanpa muatan ruang udara pada dataran tinggi(sekitar 18 km), sedangkan wilayah udara utama yang digunakan oleh kapal (ketinggian 9-12 km) sudah dimuat secara signifikan bahkan pada tahun 1960-an. Juga, pesawat supersonik terbang di sepanjang rute yang diluruskan (di luar saluran udara dan koridor). Dan ini belum lagi yang mendasar: menghemat waktu penumpang biasa, yang menyumbang sekitar setengah dari waktu penerbangan, misalnya, penerbangan Eropa-AS.
Pada saat yang sama, saya ulangi sekali lagi - proyek pesawat supersonik, baik militer maupun sipil, sama sekali tidak mustahil dari sudut pandang praktis atau entah bagaimana tidak realistis dari sudut pandang ekonomi.
Kami baru saja berbelok "ke arah yang salah" pada satu waktu dan menggulung kereta kemajuan tidak menanjak, tetapi di sepanjang jalan termudah dan paling menyenangkan - turun dan menurun. Bahkan saat ini proyek supersonik pesawat penumpang sedang dikembangkan untuk segmen yang sama, di mana konsep inovatif lainnya dibuat: tiltrotor Augusta-Westland AW609. Segmen ini adalah segmen transportasi bisnis untuk klien kaya, ketika pesawat membawa tidak lima ribu penumpang dalam kondisi binatang, tetapi belasan orang dalam kondisi efisiensi maksimum dan kenyamanan maksimal. Temui Aero AS2. Jika Anda beruntung, itu akan terbang dalam waktu dekat, pada tahun 2021:
Saya pikir semuanya sudah cukup serius di sana - baik kemitraan dengan Airbus dan investasi yang diumumkan sebesar $ 3 miliar memungkinkan untuk mempertimbangkan proyek ini bukan sebagai "palsu", tetapi sebagai aplikasi yang serius. Singkatnya, "Tuhan yang terhormat adalah untuk pria terhormat." Dan tidak untuk semua bajingan yang membiarkan dunia pada akhir abad kedua puluh berubah menjadi jalan yang mudah dan nyaman.
Namun, saya sudah menulis tentang ini, saya tidak akan mengulanginya sendiri. Sekarang tidak lebih dari masa lalu:
Sekarang kita hidup di dunia yang berbeda. Di dunia tanpa penerbangan supersonik untuk semua orang. Namun, ini bukan kerugian terburuk.
Cepat rambat gelombang bunyi bukanlah suatu nilai yang tetap, meskipun medium perambatan bunyi yang dipertimbangkan adalah udara. Kecepatan suara pada suhu udara tetap dan tekanan atmosfer berubah dengan ketinggian di atas permukaan laut.
Ketika ketinggian meningkat, kecepatan suara berkurang. Titik referensi bersyarat dari nilai adalah permukaan laut nol. Jadi, cepat rambat gelombang suara di sepanjang permukaan air adalah 340,29 m/s, asalkan suhu sekitar 15 0 dan tekanan atmosfer 760 mm. HG Jadi, pesawat yang terbang dengan kecepatan lebih tinggi dari kecepatan suara disebut supersonik.
Pencapaian pertama kecepatan supersonik
Mereka disebut pesawat supersonik. pesawat terbang berdasarkan kemampuan fisik mereka untuk melakukan perjalanan lebih cepat dari gelombang suara. Dalam kilometer per jam kami yang biasa, angka ini kira-kira sama dengan 1200 km / jam.
Bahkan pesawat Perang Dunia II dengan mesin pembakaran internal reciprocating dan baling-baling yang menciptakan aliran udara selama menyelam sudah mencapai tanda kecepatan 1000 km / jam. Benar, menurut cerita para pilot, pada saat-saat ini pesawat mulai bergetar hebat karena getaran yang kuat. Perasaannya adalah sayap bisa lepas begitu saja dari badan pesawat.
Selanjutnya, ketika membuat pesawat supersonik, insinyur desain memperhitungkan efek arus udara pada desain pesawat ketika kecepatan suara tercapai.
Mengatasi penghalang supersonik dengan pesawat
Ketika sebuah pesawat bergerak di antara massa udara, itu benar-benar memotong udara ke segala arah, menciptakan efek kebisingan dan gelombang tekanan udara divergen ke segala arah. Saat pesawat mencapai kecepatan suara, ada momen dimana gelombang suara tidak mampu menyalip pesawat. Karena itu, gelombang kejut muncul di depan bagian depan pesawat dalam bentuk penghalang udara yang padat.
Lapisan udara yang muncul di depan pesawat pada saat pesawat mencapai kecepatan suara menciptakan peningkatan resistensi yang tajam, yang berfungsi sebagai sumber perubahan karakteristik stabilitas pesawat.
Ketika sebuah pesawat terbang, gelombang suara merambat darinya ke segala arah dengan kecepatan suara. Ketika pesawat mencapai kecepatan M=1, yaitu kecepatan suara, gelombang suara menumpuk di depannya dan membentuk lapisan udara yang dipadatkan. Pada kecepatan di atas kecepatan suara, gelombang ini membentuk gelombang kejut yang mencapai tanah. Gelombang kejut dianggap sebagai ledakan sonik, secara akustik dirasakan oleh telinga manusia di permukaan bumi sebagai ledakan tumpul.
Efek ini dapat terus diamati selama latihan pesawat supersonik oleh penduduk sipil di area penerbangan.
Fenomena fisik lain yang menarik dalam penerbangan pesawat supersonik adalah kemajuan visual pesawat dari suara mereka sendiri. Suara diamati dengan beberapa penundaan di belakang ekor pesawat.
Nomor Mach dalam penerbangan
Sebuah teori dengan proses eksperimental yang mengkonfirmasi untuk pembentukan gelombang kejut telah ditunjukkan jauh sebelum penerbangan pertama pesawat supersonik Fisikawan Austria Ernst Mach (1838-1916). Nilai yang menyatakan rasio kecepatan pesawat terbang dengan kecepatan gelombang suara disebut hari ini untuk menghormati ilmuwan - Mach.
Seperti yang telah kami sebutkan di bagian air, kecepatan suara di udara dipengaruhi oleh kondisi meteorologi seperti tekanan udara, kelembaban dan suhu. Suhu, tergantung pada ketinggian penerbangan pesawat, bervariasi dari +50 di permukaan bumi hingga -50 di stratosfer. Oleh karena itu, kondisi cuaca lokal harus diperhitungkan pada ketinggian yang berbeda untuk mencapai kecepatan supersonik.
Sebagai perbandingan, di atas nol permukaan laut, kecepatan suara adalah 1240 km/jam, sedangkan di ketinggian lebih dari 13 ribu km. kecepatan ini dikurangi menjadi 1060 km/jam.
Jika kita mengambil rasio kecepatan pesawat dengan kecepatan suara sebagai M, maka dengan nilai M> 1, itu akan selalu menjadi kecepatan supersonik.
Pesawat subsonik memiliki M = 0,8. Garpu nilai Mach dari 0,8 hingga 1,2 mengatur kecepatan transonik. Tetapi pesawat hipersonik memiliki jumlah Mach lebih dari 5. Dari pesawat supersonik militer Rusia yang terkenal, seseorang dapat memilih SU-27 - pesawat tempur pencegat, Tu-22M - pengebom pembawa rudal. Dari SR-71 Amerika yang dikenal - pesawat pengintai. Pesawat supersonik pertama yang diproduksi massal adalah pesawat tempur F-100 Amerika pada tahun 1953.
Model pesawat ulang-alik selama pengujian di terowongan angin supersonik. Teknik khusus fotografi bayangan memungkinkan untuk menangkap dari mana gelombang kejut berasal.
Pesawat supersonik pertama
Selama 30 tahun dari 1940 hingga 1970, kecepatan pesawat meningkat beberapa kali lipat. Penerbangan transonik pertama dilakukan pada 14 Oktober 1947 dengan pesawat American Bell XS-1 di California di atas sebuah pangkalan udara.
Mengemudikan kapten pesawat jet Bell XS-1 Angkatan Udara AS Chuck Yige. Dia berhasil mempercepat perangkat hingga kecepatan 1066 km / jam. Selama pengujian ini, potongan data yang signifikan diperoleh untuk lebih mendorong pengembangan pesawat supersonik.
Desain sayap untuk pesawat supersonik
Angkat dan seret meningkat dengan kecepatan, sehingga sayap menjadi lebih kecil, lebih tipis dan menyapu, meningkatkan perampingan.
Dalam pesawat yang diadaptasi untuk penerbangan supersonik, sayap, tidak seperti pesawat subsonik konvensional, ditarik ke belakang dengan sudut lancip, menyerupai mata panah. Secara eksternal, sayap membentuk segitiga dalam satu bidang dengan bagian atas bersudut lancip di bagian depan pesawat. Geometri segitiga sayap memungkinkan untuk mengontrol pesawat secara terduga pada saat melintasi penghalang suara dan, sebagai hasilnya, untuk menghindari getaran.
Ada model di mana sayap dengan geometri variabel digunakan. Pada saat lepas landas dan mendarat, sudut sayap relatif terhadap pesawat adalah 90 derajat, yaitu tegak lurus. Hal ini diperlukan untuk menciptakan daya angkat maksimum pada saat lepas landas dan mendarat, yaitu pada saat kecepatan berkurang dan gaya angkat pada sudut lancip dengan geometri yang tidak berubah mencapai minimum kritisnya. Saat kecepatan meningkat, geometri sayap berubah menjadi sudut paling lancip di dasar segitiga.
Pemegang rekor pesawat
Dalam perlombaan untuk rekor kecepatan di langit, pesawat Bell-X15 bertenaga roket mencapai rekor kecepatan 6,72 atau 7200 km/jam pada tahun 1967. Rekor ini tidak dapat dikalahkan setelah waktu yang lama.
Dan hanya pada tahun 2004, pesawat hipersonik tak berawak NASA X-43, yang dirancang untuk terbang dengan kecepatan hipersonik, mampu berakselerasi ke rekor 11.850 km / jam sebagai bagian dari penerbangan ketiganya.
Dua penerbangan pertama berakhir tidak berhasil. Sampai saat ini, ini adalah angka tertinggi untuk kecepatan pesawat.
Pengujian kendaraan supersonik
Kendaraan supersonik jet Thrust SSC ini ditenagai oleh 2 mesin pesawat. Pada tahun 1997 ia menjadi tanah pertama kendaraan yang memecahkan penghalang suara. Seperti dalam penerbangan supersonik, ada gelombang kejut di depan mobil.
Mobil mendekat tanpa suara, karena semua kebisingan yang dihasilkan terkonsentrasi pada gelombang kejut yang mengikutinya.
Pesawat supersonik dalam penerbangan sipil
Adapun pesawat supersonik sipil, hanya ada 2 pesawat produksi yang diketahui berkinerja penerbangan reguler: TU-144 Soviet dan Concorde Prancis. TU-144 melakukan penerbangan debutnya pada tahun 1968. Perangkat ini dirancang untuk penerbangan transatlantik jarak jauh. Waktu penerbangan berkurang secara signifikan dibandingkan dengan kendaraan subsonik dengan meningkatkan ketinggian penerbangan hingga 18 km, di mana pesawat menggunakan koridor udara tanpa muatan dan melewati pemuatan awan.
Pesawat supersonik sipil pertama dari USSR TU-144 menyelesaikan penerbangannya pada tahun 1978 karena tidak menguntungkan. Poin terakhir dalam keputusan untuk menolak beroperasi pada penerbangan reguler dibuat karena jatuhnya prototipe TU-144D selama pengujiannya. Meskipun perlu dicatat bahwa di luar penerbangan sipil, pesawat TU-144 terus digunakan untuk pengiriman pos dan kargo yang mendesak dari Moskow ke Khabarovsk hingga tahun 1991.
Sementara itu, meskipun tiketnya mahal, pesawat supersonik Prancis Concorde terus menyediakan penerbangan untuk pelanggan Eropanya hingga tahun 2003. Namun pada akhirnya, terlepas dari strata sosial penduduk Eropa yang lebih kaya, isu unprofitability tetap tak terelakkan.
M = 1,2-5).
YouTube ensiklopedis
-
1 / 5
Saat ini bermunculan pesawat-pesawat baru, termasuk yang dibuat menggunakan teknologi pengurangan visibilitas Stealth.
Pesawat supersonik penumpang
Hanya dua pesawat supersonik penumpang yang diproduksi secara massal yang diketahui melakukan penerbangan reguler: pesawat Soviet Tu-144, yang melakukan penerbangan pertamanya pada 31 Desember 1968 dan beroperasi dari 1978 hingga 1978 dan dilakukan dua bulan kemudian - pada 2 Maret, 1969 - penerbangan pertamanya "Concorde" Prancis (fr. Concorde - "persetujuan"), yang melakukan penerbangan transatlantik dari sampai 2003. Operasi mereka memungkinkan tidak hanya untuk secara signifikan mengurangi waktu penerbangan pada penerbangan jarak jauh, tetapi juga untuk menggunakan wilayah udara tanpa muatan di ketinggian (≈18 km), sedangkan wilayah udara utama yang digunakan oleh kapal (ketinggian 9-12 km) adalah sudah di tahun-tahun dimuat. Juga, pesawat supersonik terbang di sepanjang rute yang diluruskan (di luar saluran udara).
Terlepas dari kegagalan beberapa proyek pesawat supersonik dan transonik penumpang sebelumnya dan yang sudah ada (Boeing 2707, Boeing Sonic Cruiser, Douglas 2229, Lockheed L-2000, Tu-244, Tu-344, Tu-444, SSBJ, dll.) dan penarikan dari pengoperasian pesawat dari dua proyek yang dilaksanakan, dikembangkan lebih awal dan ada proyek modern pesawat penumpang hipersonik (termasuk suborbital) (misalnya, ZEHST, SpaceLiner) dan pesawat respons cepat transportasi militer (pendaratan). Pesawat jet bisnis penumpang Aerion AS2 yang sedang dikembangkan menerima pesanan pasti untuk 20 unit pada November 2015 dengan total biaya $2,4 miliar dengan pengiriman dimulai pada 2023.
Masalah teoretis
Penerbangan ke kecepatan supersonik, tidak seperti subsonik, berlangsung dalam kondisi aerodinamis yang berbeda, karena ketika pesawat mencapai kecepatan suara, aerodinamika aliran di sekitar berubah secara kualitatif, yang menyebabkan hambatan aerodinamis meningkat tajam, pemanasan kinetik struktur juga meningkat dari gesekan aliran udara dengan kecepatan tinggi, fokus aerodinamis bergeser, yang menyebabkan hilangnya stabilitas dan kemampuan pengendalian pesawat. Selain itu, fenomena seperti itu, yang tidak diketahui sebelum penciptaan pesawat supersonik pertama, muncul sebagai "hambatan gelombang".
Oleh karena itu, mencapai kecepatan suara dan penerbangan stabil yang efektif pada kecepatan mendekati dan supersonik tidak mungkin karena peningkatan sederhana dalam tenaga mesin - solusi desain baru diperlukan. Akibatnya, penampilan pesawat berubah: garis lurus yang khas dan sudut tajam muncul, berbeda dengan bentuk "halus" dari pesawat subsonik.
Perlu dicatat bahwa masalah menciptakan pesawat supersonik yang efisien tidak dapat dianggap diselesaikan sejauh ini. Pencipta harus berkompromi antara persyaratan untuk meningkatkan kecepatan dan mempertahankan karakteristik lepas landas dan mendarat yang dapat diterima. Dengan demikian, pencapaian batas-batas baru oleh penerbangan dalam hal kecepatan dan ketinggian tidak hanya dikaitkan dengan penggunaan sistem propulsi yang lebih maju atau secara fundamental baru dan tata letak struktural pesawat yang baru, tetapi juga dengan perubahan geometri mereka dalam penerbangan. Perubahan seperti itu, sambil meningkatkan karakteristik pesawat pada kecepatan tinggi, seharusnya tidak memperburuk kualitasnya pada kecepatan rendah, dan sebaliknya. PADA baru-baru ini pencipta menolak untuk mengurangi luas sayap dan ketebalan relatif profil mereka, serta meningkatkan sudut sapuan sayap untuk pesawat dengan geometri variabel, kembali ke sayap sapuan kecil dan ketebalan relatif besar, jika kecepatan maksimum yang memuaskan dan langit-langit praktis telah sudah tercapai. Dalam hal ini, dianggap penting bahwa pesawat supersonik memiliki kinerja yang baik pada kecepatan rendah dan drag rendah pada kecepatan tinggi, terutama pada ketinggian rendah.
"Nyalakan supersonik!"
Pesawat penumpang supersonik - apa yang kita ketahui tentang mereka? Setidaknya fakta bahwa mereka diciptakan relatif lama. Namun, karena berbagai alasan, mereka tidak digunakan selama dan tidak sesering mungkin. Bahkan saat ini, mereka hanya ada sebagai model desain.
Mengapa demikian? Apa kekhasan dan "rahasia" supersonik? Siapa yang menciptakan teknologi ini? Dan juga - apa yang akan menjadi masa depan pesawat supersonik di dunia, dan tentu saja - di Rusia? Kami akan mencoba menjawab semua pertanyaan ini.
"Penerbangan Perpisahan"
Jadi, sejak tiga pesawat penumpang supersonik terakhir yang berfungsi melakukan penerbangan terakhir mereka, setelah itu dinonaktifkan, lima belas tahun telah berlalu. Itu kembali pada tahun 2003. Kemudian, pada tanggal 24 Oktober, mereka semua bersama-sama "mengucapkan selamat tinggal pada langit." PADA terakhir kali terbang di ketinggian rendah di atas ibu kota Inggris Raya.
Kami kemudian mendarat di Bandara Heathrow London. Ini adalah pesawat tipe Concorde milik perusahaan penerbangan British Airways. Dan dengan "penerbangan perpisahan" seperti itu, mereka menyelesaikan sejarah yang sangat singkat lalu lintas penumpang, dengan kecepatan melebihi suara ...
Itulah yang mungkin Anda pikirkan beberapa tahun yang lalu. Tapi sekarang sudah mungkin untuk mengatakan dengan pasti. Ini adalah final dari hanya tahap pertama dari cerita ini. Dan mungkin - semua halaman cerahnya belum datang.
Hari ini persiapan, besok penerbangan
Saat ini, banyak perusahaan dan perancang pesawat sedang memikirkan prospek penerbangan penumpang supersonik. Beberapa membuat rencana untuk menghidupkannya kembali. Yang lain sudah mempersiapkannya.
Lagi pula, jika itu bisa ada dan berfungsi secara efektif beberapa dekade yang lalu, hari ini, dengan teknologi yang telah melangkah maju secara serius, sangat mungkin tidak hanya untuk menghidupkannya kembali, tetapi juga untuk memecahkan sejumlah masalah yang memaksa maskapai terkemuka untuk meninggalkannya. .
Dan prospeknya terlalu menggiurkan. Kemungkinan penerbangan, misalnya, dari London ke Tokyo, dalam lima jam, tampaknya sangat menarik. Menyeberangi jarak dari Sydney ke Los Angeles dalam enam jam? Dan pergi dari Paris ke New York dalam tiga setengah? Dengan pesawat penumpang, yang mampu terbang dengan kecepatan lebih tinggi daripada perjalanan suara, ini sama sekali tidak sulit.
Tapi, tentu saja, sebelum "kembalinya" kemenangan itu ke wilayah udara - ilmuwan, insinyur, perancang, dan banyak lainnya - masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan. Hal ini diperlukan tidak hanya untuk mengembalikan apa yang dulu dengan menawarkan model baru. Tidak semuanya.
Tujuannya adalah untuk memecahkan banyak masalah yang terkait dengan penerbangan supersonik penumpang. Penciptaan pesawat itu tidak hanya akan menunjukkan kemampuan dan kekuatan negara-negara yang membangunnya. Tetapi mereka juga akan sangat efektif. Sedemikian rupa sehingga menempati ceruk layak mereka dalam penerbangan.
Sejarah supersonik. Bagian 1. Apa yang terjadi di awal...
Di mana semuanya dimulai? Bahkan, dari penerbangan penumpang sederhana. Dan itu sudah berusia lebih dari satu abad. Desainnya dimulai pada tahun 1910-an, di Eropa. Ketika pengrajin dari negara-negara paling maju di dunia menciptakan pesawat pertama, tujuan utamanya adalah untuk mengangkut penumpang dari berbagai jarak. Yaitu - penerbangan, dengan banyak orang di dalamnya.
Yang pertama di antara mereka adalah Limusin Bleriot XXIV Prancis. Itu milik produsen pesawat Bleriot Aeronautique. Namun, itu digunakan terutama untuk hiburan mereka yang membayar kesenangan "berjalan" - penerbangan di atasnya. Dua tahun setelah pembuatannya, sebuah analog muncul di Rusia.
Itu adalah S-21 Grand. Itu dirancang berdasarkan "Ksatria Rusia" yang dibuat oleh Igor Sikorsky - seorang pembom berat. Dan pembangunan pesawat penumpang ini dilakukan oleh para pekerja dari Baltic Carriage Works.
Nah, setelah itu, kemajuan tak terbendung. Penerbangan berkembang pesat. Dan penumpang khususnya. Awalnya ada penerbangan antar kota tertentu. Kemudian pesawat mampu mengatasi jarak antar negara bagian. Akhirnya, pesawat mulai melintasi lautan dan terbang dari satu benua ke benua lain.
Perkembangan teknologi dan peningkatan jumlah inovasi memungkinkan penerbangan untuk melakukan perjalanan dengan sangat cepat. Jauh lebih cepat daripada kereta api atau kapal laut. Dan baginya, bagaimanapun juga, praktis tidak ada hambatan. Tidak perlu berpindah dari satu transportasi ke transportasi lain, tidak hanya, katakanlah, bepergian ke "ujung dunia" yang sangat jauh.
Bahkan ketika harus melintasi daratan dan hamparan air sekaligus. Tidak ada yang menghentikan pesawat. Dan ini wajar, karena mereka terbang di atas segalanya - benua, lautan, negara ...
Tapi waktu berlalu dengan cepat, dunia berubah. Tentu saja, industri penerbangan juga berkembang. Pesawat selama beberapa dekade berikutnya, hingga 1950-an, berubah begitu banyak, dibandingkan dengan yang terbang kembali pada awal 1920-an dan 30-an, sehingga mereka menjadi sesuatu yang sama sekali berbeda, istimewa.
Maka, di pertengahan abad kedua puluh, perkembangan mesin jet berjalan sangat cepat, bahkan dibandingkan dengan dua puluh atau tiga puluh tahun sebelumnya, dengan kecepatan tinggi.
Sebuah penyimpangan informasi kecil. Atau - sedikit fisika
Perkembangan lanjutan telah memungkinkan pesawat untuk "mempercepat" ke kecepatan yang lebih besar daripada kecepatan yang merambatkan suara. Tentu saja, pertama-tama, itu diterapkan di penerbangan militer. Bagaimanapun, kita berbicara tentang abad kedua puluh. Yang, sayangnya untuk disadari, adalah satu abad konflik, dua perang dunia, perjuangan "dingin" Uni Soviet dan Amerika Serikat ...
Dan hampir setiap teknologi baru yang diciptakan oleh negara-negara terkemuka di dunia terutama dipertimbangkan dari sudut pandang bagaimana itu dapat digunakan dalam pertahanan atau serangan.
Jadi pesawat sekarang bisa terbang dengan kecepatan yang belum pernah terlihat sebelumnya. Secepat kilat. Dan apa kekhususannya?
Pertama-tama, jelas bahwa ini adalah kecepatan yang melebihi kecepatan yang dibawa oleh suara. Tetapi, mengingat hukum-hukum dasar fisika, kita dapat mengatakan bahwa dalam kondisi yang berbeda, mungkin berbeda. Ya, dan "melebihi" adalah konsep yang sangat longgar.
Dan karena itu - ada standar khusus. Kecepatan supersonik adalah kecepatan yang melebihi kecepatan suara hingga lima kali, dengan mempertimbangkan fakta bahwa, tergantung pada suhu, dan faktor lainnya lingkungan, bisa berubah.
Misalnya - jika kita mengambil tekanan atmosfer normal, di permukaan laut, maka dalam hal ini, kecepatan suara akan sama dengan angka yang mengesankan - 1191 km / jam. Artinya, 331 meter diatasi dalam satu detik.
Tapi, yang sangat penting saat merancang pesawat supersonik, saat Anda mendaki, suhunya menurun. Ini berarti bahwa kecepatan penyebaran suara sangat signifikan.
Jadi katakanlah, jika Anda naik ke ketinggian 20 ribu meter, maka di sini sudah menjadi 295 meter per detik. Tapi ada poin penting lainnya.
Pada 25.000 meter di atas permukaan laut, suhu mulai naik karena bukan lagi atmosfer yang lebih rendah. Dan begitu seterusnya. Atau lebih tepatnya, lebih tinggi. Katakanlah di ketinggian 50.000 meter akan lebih panas lagi. Akibatnya, kecepatan suara di sana - meningkat lebih banyak lagi.
Menarik - berapa banyak? Naik 30 kilometer di atas permukaan laut, Anda menemukan diri Anda di "zona" di mana suara bergerak dengan kecepatan 318 meter per detik. Dan pada 50.000 meter, masing-masing - 330 m / s.
Pada nomor Mach
Ngomong-ngomong, menarik bahwa untuk menyederhanakan pemahaman tentang fitur-fitur penerbangan dan bekerja dalam kondisi seperti itu, nomor Mach digunakan dalam penerbangan. gambaran umum demikian, dapat diringkas menjadi kesimpulan berikut. Ini menyatakan kecepatan suara yang terjadi dalam kondisi tertentu, pada ketinggian tertentu, pada suhu dan kerapatan udara tertentu.
Misalnya, kecepatan terbang yang setara dengan dua angka Mach, pada ketinggian sepuluh kilometer di atas tanah, dalam kondisi normal, adalah 2.157 km/jam. Dan di permukaan laut - 2.383 km / jam.
Sejarah supersonik. Bagian 2. Mengatasi hambatan
Ngomong-ngomong, untuk pertama kalinya ia mencapai kecepatan penerbangan, lebih dari 1 Mach, seorang pilot dari AS - Chuck Yeager. Ini terjadi pada tahun 1947. Kemudian dia "membubarkan" pesawatnya, terbang di ketinggian 12,2 ribu meter di atas tanah, dengan kecepatan 1066 km / jam. Demikianlah penerbangan supersonik pertama di bumi.
Sudah pada 1950-an, pekerjaan dimulai pada desain dan persiapan untuk produksi serial pesawat penumpang yang mampu terbang dengan kecepatan - lebih cepat daripada suara. Mereka dipimpin oleh para ilmuwan dan perancang pesawat dari negara-negara paling kuat di dunia. Dan mereka berhasil.
"Concorde" yang sama, sebuah model - yang akhirnya akan ditinggalkan pada tahun 2003, dibuat pada tahun 1969. Ini adalah pengembangan bersama - Inggris-Prancis. Nama yang dipilih secara simbolis - "Concorde", dari bahasa Prancis, diterjemahkan sebagai "persetujuan".
Itu adalah salah satu dari dua jenis pesawat penumpang supersonik yang ada. Nah, penciptaan yang kedua (atau lebih tepatnya - secara kronologis - yang pertama) adalah kelebihan para perancang pesawat Uni Soviet. Analog Soviet dari Concorde disebut Tu-144. Itu dirancang pada 1960-an dan pertama kali terbang pada 31 Desember 1968. Satu tahun sebelum model Inggris-Perancis.
Jenis pesawat penumpang supersonik lainnya, hingga hari ini, belum diterapkan. Baik Concorde dan Tu-144 terbang berkat mesin turbojet, yang dibuat ulang secara khusus agar dapat beroperasi pada kecepatan supersonik dalam waktu lama.
Analog Soviet dari Concorde dioperasikan untuk periode yang jauh lebih singkat. Sudah pada tahun 1977 itu ditinggalkan. Pesawat terbang rata-rata dengan kecepatan 2.300 kilometer per jam dan dapat mengangkut hingga 140 penumpang sekaligus. Tetapi pada saat yang sama, harga tiket untuk penerbangan "supersonik" semacam itu adalah dua, dua setengah, atau bahkan tiga kali lebih mahal daripada yang biasa.
Tentu saja, ini tidak banyak diminati oleh warga Soviet. Dan servis Tu-144 tidak mudah dan mahal. Karena itu, di Uni Soviet mereka begitu cepat ditinggalkan.
Concordes bertahan lebih lama, meskipun tiket untuk penerbangan yang mereka terbangkan juga mahal. Dan permintaannya juga tidak besar. Tapi tetap saja, meskipun demikian, mereka terus dieksploitasi, baik di Inggris maupun di Prancis.
Jika Anda menghitung ulang harga tiket Concorde, pada tahun 1970-an, dengan tarif saat ini, maka itu akan menjadi sekitar dua puluh ribu dolar. Untuk tiket sekali jalan. Anda dapat memahami mengapa permintaan untuk mereka agak lebih sedikit daripada untuk penerbangan menggunakan pesawat yang tidak mencapai kecepatan supersonik.
Concorde dapat mengangkut 92 hingga 120 penumpang sekaligus. Dia terbang dengan kecepatan lebih dari 2 ribu km / jam dan menempuh jarak dari Paris ke New York dalam tiga setengah jam.
Jadi beberapa dekade berlalu. Sampai tahun 2003.
Salah satu alasan penolakan untuk mengoperasikan model ini adalah kecelakaan pesawat yang terjadi pada tahun 2000. Kemudian, ada 113 orang di dalam Concorde yang jatuh. Mereka semua meninggal.
Belakangan, krisis internasional mulai terjadi di bidang transportasi penumpang udara. Penyebabnya adalah serangan teroris yang terjadi pada 11 September 2001 di wilayah Amerika Serikat.
Selain itu, untuk semuanya, masa garansi untuk Concorde akan berakhir oleh Airbus. Semua ini bersama-sama membuat operasi lebih lanjut dari pesawat penumpang supersonik sangat tidak menguntungkan. Dan pada tahun 2003, semua Concorde dihapuskan secara bergantian, baik di Prancis maupun di Inggris.
harapan
Setelah itu, masih ada harapan untuk "kembalinya" pesawat penumpang supersonik lebih awal. Perancang pesawat berbicara tentang menciptakan mesin khusus yang akan menghemat bahan bakar, terlepas dari kecepatan penerbangannya. Kami berbicara tentang meningkatkan kualitas dan mengoptimalkan sistem avionik utama pada pesawat tersebut.
Namun, pada tahun 2006 dan 2008, peraturan baru dari Organisasi Penerbangan Sipil Internasional diterbitkan. Mereka mendefinisikan yang terakhir (omong-omong, mereka berlaku untuk saat ini) standar kebisingan pesawat yang dapat diterima selama penerbangan.
Dan pesawat supersonik, seperti yang Anda tahu, tidak memiliki hak untuk terbang di atas daerah berpenduduk, itulah sebabnya. Bagaimanapun, mereka menghasilkan suara yang kuat (juga karena alasan karakteristik fisik penerbangan) ketika mereka bergerak dengan kecepatan maksimum.
Inilah alasan mengapa "perencanaan" "kebangkitan" penerbangan penumpang supersonik agak melambat. Namun, nyatanya, setelah pengenalan persyaratan ini, perancang pesawat mulai berpikir tentang bagaimana memecahkan masalah seperti itu. Bagaimanapun, itu juga memiliki tempat sebelumnya, hanya "larangan" yang berfokus padanya - "masalah kebisingan".
Tapi bagaimana dengan hari ini?
Tetapi sepuluh tahun telah berlalu sejak "larangan" terakhir. Dan perencanaan dengan lancar berubah menjadi desain. Hingga saat ini, beberapa perusahaan dan organisasi pemerintah terlibat dalam pembuatan pesawat supersonik penumpang.
Apa tepatnya? Rusia: Central Aerohydrodynamic Institute (yang dinamai Zhukovsky), perusahaan Tupolev dan Sukhoi. Perancang pesawat Rusia memiliki keuntungan yang tak ternilai.
Pengalaman desainer dan pencipta Soviet Tu-144. Namun, lebih baik membicarakan perkembangan domestik di bidang ini secara terpisah dan lebih rinci, yang kami usulkan untuk dilakukan selanjutnya.
Tetapi tidak hanya Rusia yang menciptakan generasi baru pesawat penumpang supersonik. Ini juga menjadi perhatian Eropa - Airbus, dan perusahaan Prancis Dassault. Di antara perusahaan Amerika Serikat yang bekerja ke arah ini adalah Boeing dan, tentu saja, Lockheed Martin. Di negara matahari terbit organisasi utama yang merancang pesawat semacam itu adalah badan penelitian kedirgantaraan.
Dan daftar ini sama sekali tidak lengkap. Pada saat yang sama, penting untuk diklarifikasi bahwa sebagian besar perancang pesawat profesional yang bekerja di bidang ini dibagi menjadi dua kelompok. Terlepas dari negara asal.
Beberapa orang percaya bahwa tidak mungkin menciptakan pesawat penumpang supersonik "tenang" dengan cara apa pun, pada tingkat perkembangan teknologi umat manusia saat ini.
Oleh karena itu, satu-satunya jalan keluar adalah desain pesawat yang “cukup cepat”. Dia, pada gilirannya, akan bergerak ke kecepatan supersonik di tempat-tempat yang diizinkan. Dan terbang, misalnya, di atas pemukiman, kembali ke subsonik.
"Lompatan" semacam itu, menurut kelompok ilmuwan dan perancang ini, akan mengurangi waktu penerbangan seminimal mungkin, dan tidak melanggar persyaratan untuk efek kebisingan.
Yang lain, sebaliknya, penuh dengan tekad. Mereka percaya bahwa adalah mungkin untuk mengatasi penyebab kebisingan sekarang. Dan mereka melakukan banyak upaya untuk membuktikan bahwa pesawat supersonik yang terbang dengan tenang sangat mungkin untuk dibangun di tahun-tahun mendatang.
Dan beberapa fisika yang lebih membosankan
Jadi, ketika terbang dengan kecepatan lebih dari Mach 1.2, badan pesawat menghasilkan gelombang kejut. Mereka paling kuat di daerah ekor dan hidung, serta beberapa bagian lain dari pesawat, seperti, misalnya, di tepi saluran masuk udara.
Apa itu gelombang kejut? Ini adalah zona di mana kepadatan, tekanan, dan suhu udara mengalami lonjakan tajam. Mereka terjadi ketika bergerak dengan kecepatan tinggi, lebih cepat dari suara.
Orang-orang yang berdiri di tanah pada saat yang sama, meskipun jauh, tampaknya ada semacam ledakan. Tentu saja, kita berbicara tentang mereka yang relatif dekat - di bawah tempat pesawat terbang. Itulah sebabnya penerbangan pesawat supersonik di atas kota dilarang.
Dengan gelombang kejut seperti itulah perwakilan dari "kubu kedua" para ilmuwan dan desainer bertarung, yang percaya pada kemungkinan meratakan kebisingan ini.
Jika Anda merinci, maka alasannya secara harfiah adalah "tabrakan" dengan udara dengan kecepatan yang sangat tinggi. Di muka gelombang, tekanan meningkat tajam dan kuat. Pada saat yang sama, segera setelah itu, ada penurunan tekanan, dan kemudian transisi ke indikator tekanan normal (seperti sebelum "tabrakan").
Namun, klasifikasi jenis gelombang telah dilakukan dan solusi yang berpotensi optimal telah ditemukan. Tetap hanya untuk menyelesaikan pekerjaan ke arah ini dan membuat penyesuaian yang diperlukan untuk desain pesawat, atau membuatnya dari awal, dengan mempertimbangkan amandemen ini.
Secara khusus, para ahli NASA telah menyadari perlunya perubahan struktural untuk mereformasi karakteristik penerbangan secara keseluruhan.
Yaitu, mengubah spesifikasi gelombang kejut, sejauh mungkin pada tingkat teknologi saat ini. Apa yang dicapai dengan restrukturisasi gelombang, karena perubahan desain tertentu. Akibatnya, gelombang standar dianggap sebagai tipe-N, dan gelombang yang terjadi selama penerbangan, dengan mempertimbangkan inovasi yang diusulkan oleh para spesialis, sebagai tipe-S.
Dan dengan yang terakhir, efek "ledakan" dari perubahan tekanan berkurang secara signifikan, dan orang-orang di bawah, misalnya, di kota, jika sebuah pesawat terbang di atasnya, bahkan ketika mereka mendengar efek seperti itu, maka hanya sebagai "bantingan jauh dari pintu mobil”.
Bentuk juga penting
Selain itu, misalnya, desainer penerbangan Jepang, belum lama ini, pada pertengahan 2015, menciptakan model glider tak berawak D-SEND 2. Bentuknya dirancang dengan cara khusus, memungkinkan Anda untuk secara signifikan mengurangi intensitas dan jumlah guncangan gelombang yang terjadi ketika perangkat terbang dengan kecepatan supersonik.
Keefektifan inovasi yang diusulkan oleh ilmuwan Jepang ini dibuktikan selama pengujian D-SEND 2. Itu dilakukan di Swedia pada Juli 2015. Jalannya acara cukup menarik.
Glider, yang tidak dilengkapi mesin, dinaikkan hingga ketinggian 30,5 kilometer. Melalui balon udara. Kemudian dia dilempar ke bawah. Selama musim gugur, ia "mempercepat" ke kecepatan Mach 1,39. Panjang D-SEND 2 sendiri adalah 7,9 meter.
Setelah pengujian, perancang pesawat Jepang dapat dengan yakin menyatakan bahwa intensitas gelombang kejut, ketika terbang dengan kecepatan melebihi kecepatan suara, adalah dua kali lebih kecil daripada Concorde.
Apa saja fitur D-SEND 2? Pertama-tama, miliknya busur tidak simetris. Lunas digeser ke arahnya, dan pada saat yang sama, unit ekor horizontal diatur sebagai bergerak semua. Itu juga terletak pada sudut negatif terhadap sumbu longitudinal. Dan pada saat yang sama, ujung ekornya terletak lebih rendah dari titik perlekatan.
Sayap, yang terhubung dengan mulus ke badan pesawat, dibuat dengan sapuan normal, tetapi diinjak.
Menurut skema yang kurang lebih sama, sekarang, pada November 2018, mereka sedang merancang AS2 supersonik penumpang. Profesional dari Lockheed Martin sedang mengerjakannya. Pelanggannya adalah NASA.
Juga, proyek VTS / SPS Rusia sekarang dalam tahap perbaikan bentuk. Direncanakan akan dibuat dengan penekanan pada pengurangan intensitas gelombang kejut.
Sertifikasi dan... sertifikasi lainnya
Penting untuk dipahami bahwa beberapa proyek pesawat supersonik penumpang akan dilaksanakan pada awal 2020-an. Pada saat yang sama, aturan yang ditetapkan oleh Organisasi Penerbangan Sipil Internasional, pada tahun 2006 dan 2008, akan tetap berlaku.
Artinya, jika pada saat itu belum ada terobosan teknologi yang serius di bidang "supersonik senyap", maka kemungkinan besar pesawat akan dibuat yang akan beralih ke kecepatan di atas satu Mach, hanya di area yang diizinkan.
Dan setelah itu, ketika teknologi yang diperlukan muncul, dalam skenario seperti itu, banyak tes baru harus dilakukan. Agar pesawat dapat memperoleh izin untuk terbang di atas daerah berpenduduk. Tapi ini hanya spekulasi tentang masa depan, hari ini sangat sulit untuk mengatakan apa pun dengan pasti tentang skor ini.
Soal harga
Masalah lain yang disebutkan sebelumnya adalah biaya. Tentu saja, hingga saat ini, banyak mesin telah dibuat yang jauh lebih ekonomis daripada yang beroperasi dua puluh atau tiga puluh tahun yang lalu.
Secara khusus, mereka sekarang sedang dirancang yang dapat memberi pesawat gerakan pada kecepatan supersonik, tetapi pada saat yang sama tidak "memakan" bahan bakar sebanyak Tu-144, atau Concorde.
Bagaimana? Pertama-tama, ini adalah penggunaan bahan komposit keramik, yang memberikan penurunan suhu, dan ini sangat penting di zona panas pembangkit listrik.
Selain itu - pengenalan yang lain, ketiga, sirkuit udara - selain eksternal dan internal. Meratakan kopling kaku turbin dengan kipas, di dalam mesin pesawat, dll.
Namun demikian, bahkan berkat semua inovasi ini, tidak dapat dikatakan bahwa penerbangan supersonik, dalam kenyataan saat ini, adalah ekonomis. Oleh karena itu, agar dapat diakses dan menarik bagi masyarakat umum, bekerja untuk meningkatkan mesin sangat penting.
Mungkin - solusi sebenarnya adalah mendesain ulang struktur secara lengkap - kata para ahli.
Omong-omong, tidak mungkin mengurangi biaya dengan menambah jumlah penumpang per penerbangan. Karena pesawat yang sedang dirancang hari ini (artinya, tentu saja, pesawat supersonik) dirancang untuk mengangkut sejumlah kecil orang - dari delapan hingga empat puluh lima.
Mesin baru - solusi untuk masalah
Dari inovasi terbaru di bidang ini, perlu dicatat jet inovatif, pembangkit listrik turbofan, dibuat tahun ini, 2018, oleh GE Aviation. Pada bulan Oktober diperkenalkan dengan nama Affinity.
Mesin ini rencananya akan dipasang pada model AS2 penumpang tersebut. Tidak ada "kebaruan" teknologi yang signifikan dalam jenis pembangkit listrik ini. Tetapi pada saat yang sama, ia menggabungkan fitur-fitur mesin jet dengan tingkat bypass yang besar dan kecil. Apa yang membuat model ini sangat menarik untuk dipasang pada pesawat supersonik.
Antara lain, pencipta mesin mengklaim bahwa selama pengujian itu akan membuktikan ergonomisnya. Konsumsi bahan bakar pembangkit listrik akan kira-kira sama dengan yang dapat dicatat dengan mesin pesawat standar yang sedang beroperasi.
Artinya, ada klaim bahwa pembangkit listrik pesawat supersonik akan mengkonsumsi bahan bakar dalam jumlah yang kira-kira sama dengan pesawat konvensional yang tidak mampu berakselerasi ke kecepatan di atas Mach 1.
Bagaimana ini akan terjadi masih sulit dijelaskan. Karena fitur desain mesin, pembuatnya saat ini tidak mengungkapkannya.
Apa itu - pesawat supersonik Rusia?
Tentu saja, saat ini ada banyak proyek khusus untuk pesawat penumpang supersonik. Namun, tidak semua orang dekat dengan implementasi. Mari kita lihat yang paling menjanjikan.
Jadi - perhatian khusus layak produsen pesawat Rusia, yang mewarisi pengalaman master Soviet. Seperti disebutkan sebelumnya, hari ini, di dalam tembok TsAGI yang dinamai Zhukovsky, menurut karyawannya, penciptaan konsep supersonik pesawat penumpang generasi baru.
Deskripsi resmi model, yang disediakan oleh layanan pers institut, menyebutkan bahwa itu adalah pesawat "ringan, administratif", "dengan ledakan sonik tingkat rendah." Desain dilakukan oleh spesialis, karyawan lembaga ini.
Juga, dalam pesan layanan pers TsAGI, disebutkan bahwa karena tata letak khusus badan pesawat dan nosel khusus tempat sistem peredam bising dipasang, model ini akan menunjukkan perkembangan teknologi terbaru di industri pesawat Rusia. .
Omong-omong, penting untuk menyebutkan bahwa di antara proyek TsAGI yang paling menjanjikan, selain yang dijelaskan, adalah konfigurasi baru pesawat penumpang, yang disebut "sayap terbang". Ini menerapkan beberapa perbaikan yang sangat relevan. Secara khusus, ini memungkinkan untuk meningkatkan aerodinamika, mengurangi konsumsi bahan bakar, dll. Tapi untuk pesawat non-supersonik.
Antara lain, lembaga ini berulang kali menghadirkan proyek-proyek siap pakai yang menarik perhatian para pecinta penerbangan dari seluruh dunia. Katakanlah - salah satu yang terbaru - model jet bisnis supersonik yang dapat menempuh jarak hingga 7.000 kilometer tanpa mengisi bahan bakar, dan mencapai kecepatan 1,8 ribu km / jam. Hal ini dipresentasikan pada pameran Gidroaviasalon-2018.
"... mendesain sedang berlangsung di seluruh dunia!"
Selain yang disebutkan di Rusia, model berikut juga yang paling menjanjikan. American AS2 (mampu kecepatan hingga Mach 1.5). S-512 Spanyol (batas kecepatan - Mach 1,6). Dan juga, saat ini sedang dirancang di AS, Boom, dari Boom Technologies (well, ia akan dapat terbang dengan kecepatan maksimum Mach 2.2).
Ada juga X-59, yang dibuat atas perintah NASA, oleh Lockheed Martin. Tapi itu akan menjadi laboratorium ilmiah terbang, bukan pesawat penumpang. Dan sejauh ini belum ada yang berencana meluncurkannya ke produksi massal.
Rencana Boom Technologies menarik. Karyawan perusahaan ini menyatakan bahwa mereka akan berusaha mencapai pengurangan maksimum dalam biaya penerbangan dengan pesawat supersonik yang dibuat oleh perusahaan. Misalnya, mereka dapat memperkirakan harga untuk penerbangan dari London ke New York. Ini adalah sekitar 5000 dolar AS.
Sebagai perbandingan, ini adalah harga tiket untuk penerbangan dari ibu kota Inggris ke "New" York, dengan pesawat reguler, atau "subsonik", di kelas bisnis. Artinya, harga penerbangan dengan pesawat yang mampu terbang dengan kecepatan lebih dari Mach 1.2 kira-kira akan sama dengan biaya penerbangan. tiket mahal di pesawat yang tidak bisa melakukan penerbangan cepat yang sama.
Namun, Boom Technologies bertaruh bahwa tidak mungkin membuat kapal penumpang supersonik "tenang" dalam jangka pendek. Oleh karena itu, Boom mereka akan terbang dengan kecepatan maksimum yang hanya dapat dikembangkan di atas ruang air. Dan berada di atas tanah, beralih ke yang lebih kecil.
Mengingat panjang Boom akan menjadi 52 meter, sekaligus mampu mengangkut hingga 45 penumpang. Menurut rencana perusahaan yang merancang pesawat, penerbangan pertama dari kebaruan ini seharusnya terjadi pada tahun 2025.
Apa yang saat ini diketahui tentang proyek lain yang menjanjikan - AS2? Ini akan dapat membawa lebih sedikit orang secara signifikan - hanya delapan hingga dua belas orang per penerbangan. Dalam hal ini, panjang liner akan sama dengan 51,8 meter.
Di atas air, dia, seperti yang direncanakan, akan dapat terbang dengan kecepatan Mach 1,4-1,6, dan di atas darat - 1,2. Ngomong-ngomong, dalam kasus terakhir, karena bentuknya yang khusus, pesawat pada prinsipnya tidak akan membentuk gelombang kejut. Untuk pertama kalinya, model ini akan mengudara pada musim panas 2023. Pada bulan Oktober tahun yang sama, pesawat akan melakukan penerbangan pertamanya melintasi Atlantik.
Acara ini akan dijadwalkan bertepatan dengan tanggal yang tak terlupakan - peringatan kedua puluh hari Concordes terbang di atas London untuk terakhir kalinya.
Selain itu, S-512 Spanyol akan mengudara untuk pertama kalinya selambat-lambatnya pada akhir tahun 2021. Dan pengiriman model ini ke pelanggan akan dimulai pada tahun 2023. Kecepatan maksimum pesawat ini adalah Mach 1.6. Dimungkinkan untuk menampung 22 penumpang di dalamnya. Jangkauan penerbangan maksimum adalah 11,5 ribu km.
Klien adalah kepala segalanya!
Seperti yang Anda lihat, beberapa perusahaan berusaha sangat keras untuk menyelesaikan desain dan mulai membangun pesawat - secepat mungkin. Demi siapa mereka siap terburu-buru? Mari kita coba jelaskan.
Jadi, selama 2017, misalnya, volume lalu lintas penumpang udara mencapai empat miliar orang. Selain itu, 650 juta di antaranya terbang jarak jauh, menempuh perjalanan dari 3,7 hingga tiga belas jam. Selanjutnya - 72 juta dari 650, apalagi, mereka terbang pertama, atau kelas bisnis.
Rata-rata 72.000.000 orang inilah yang diandalkan oleh perusahaan-perusahaan yang terlibat dalam pembuatan pesawat penumpang supersonik. Logikanya sederhana - mungkin banyak dari mereka yang tidak keberatan membayar lebih sedikit untuk tiket, dengan syarat penerbangan akan dua kali lebih cepat.
Tetapi, terlepas dari semua prospek, banyak ahli cukup percaya bahwa kemajuan aktif penerbangan supersonik, yang diciptakan untuk pengangkutan penumpang, dapat dimulai setelah 2025.
Untuk mendukung pendapat ini, fakta bahwa laboratorium "terbang" X-59 yang disebutkan di atas akan mengudara untuk pertama kalinya hanya pada tahun 2021. Dan mengapa?
Penelitian dan perspektif
Tujuan utama penerbangannya, yang akan berlangsung selama beberapa tahun, adalah pengumpulan informasi. Faktanya adalah bahwa pesawat ini harus terbang di atas berbagai pemukiman dengan kecepatan supersonik. Penduduk pemukiman ini telah menyatakan persetujuan mereka untuk pengujian.
Dan setelah pesawat laboratorium menyelesaikan "penerbangan eksperimental" berikutnya, orang-orang yang tinggal di dalamnya pemukiman, di mana dia terbang, harus menceritakan tentang "kesan" yang mereka terima saat pesawat berada di atas kepala mereka. Dan terutama dengan jelas mengungkapkan bagaimana kebisingan itu dirasakan. Apakah itu mempengaruhi mata pencaharian mereka, dll.
Data yang dikumpulkan dengan cara ini akan ditransfer ke Federal Aviation Administration di Amerika Serikat. Dan setelah analisis terperinci mereka oleh para spesialis, ada kemungkinan larangan penerbangan pesawat supersonik di atas wilayah berpenduduk padat akan dicabut. Tetapi bagaimanapun juga, ini akan terjadi tidak lebih awal dari tahun 2025.
Sementara itu, kita dapat menyaksikan penciptaan pesawat inovatif ini, yang akan segera menandai lahirnya era baru penerbangan penumpang supersonik dengan penerbangan mereka!
Pesawat supersonik adalah pesawat yang mampu terbang dengan kecepatan melebihi kecepatan suara (nomor Mach M = 1,2-5).
Cerita
Munculnya jet tempur di tahun 1940-an menantang desainer untuk lebih meningkatkan kecepatan mereka. Peningkatan kecepatan meningkatkan kinerja pembom dan pesawat tempur.
Pelopor di era supersonik adalah pilot uji Amerika Chuck Yeager. Pada 14/10/1947, saat menerbangkan pesawat eksperimental Bell X-1 dengan pembangkit listrik roket XLR-11, ia mengatasi kecepatan suara dalam penerbangan terkontrol.
Perkembangan
Perkembangan pesat penerbangan supersonik dimulai pada 60-70-an. abad XX. Kemudian masalah efisiensi aerodinamis, pengendalian dan stabilitas pesawat diselesaikan. Kecepatan terbang yang tinggi juga memungkinkan untuk meningkatkan langit-langit praktis lebih dari 20.000 m, yang merupakan ketinggian yang nyaman untuk pesawat pengebom dan pengintai.
Sebelum munculnya sistem dan sistem rudal anti-pesawat yang dapat mengenai sasaran di ketinggian, prinsip utama operasi pengeboman adalah menjaga pesawat pengebom tetap berada di ketinggian. tinggi maksimum dan kecepatan. Kemudian, pesawat supersonik untuk berbagai keperluan dibangun dan dimasukkan ke dalam produksi serial - pembom pengintai, pencegat, pesawat tempur, pembom pencegat. Convair F-102 Delta Dagger adalah pesawat pengintai supersonik pertama, Convair B-58 Hustler pembom jarak jauh supersonik pertama.
Saat ini, desain, pengembangan, dan produksi pesawat baru sedang dilakukan, beberapa di antaranya diproduksi menggunakan teknologi khusus yang mengurangi radar dan visibilitas visualnya - "Stealth".
Pesawat supersonik penumpang
Dalam sejarah penerbangan, hanya 2 pesawat supersonik penumpang yang dibuat, yang melakukan penerbangan reguler. Penerbangan pertama pesawat Soviet Tu-144 berlangsung pada 31/12/1968, waktu operasinya adalah 1975-1978. Pesawat Anglo-Prancis "Concorde" melakukan penerbangan pertamanya pada tanggal 2 Maret 1969 dan dioperasikan ke arah transatlantik pada tahun 1976-2003.
Penggunaan pesawat tersebut memungkinkan tidak hanya untuk mengurangi waktu penerbangan jarak jauh, tetapi juga untuk menggunakan jalur udara kosong di ketinggian (sekitar 18 km) pada saat ketinggian 9-12 km digunakan oleh liner. dimuat dengan berat. Juga, pesawat supersonik mengoperasikan penerbangan di luar saluran udara (pada rute langsung).
Meskipun kegagalan beberapa proyek pesawat transonik dan supersonik (SSBJ, Tu-444, Tu-344, Tu-244, Lockheed L-2000, Boeing Sonic Cruiser, Boeing 2707) dan penghapusan dua proyek yang dilaksanakan dari layanan, pengembangan proyek pesawat hipersonik modern terus berlanjut (misalnya SpaceLiner, ZEHST) dan pesawat respons cepat amfibi (transportasi militer). Jet bisnis supersonik Aerion AS2 diluncurkan ke produksi.
pertanyaan teoretis
Dibandingkan dengan penerbangan subsonik dengan kecepatan supersonik, itu dilakukan sesuai dengan hukum yang berbeda, karena ketika pesawat mencapai kecepatan suara, terjadi perubahan pola aliran, akibatnya, pemanasan kinetik peralatan meningkat, hambatan aerodinamis meningkat. , dan perubahan fokus aerodinamis diamati. Semua ini secara total mempengaruhi penurunan kemampuan pengendalian dan stabilitas pesawat. Fenomena hambatan gelombang yang sampai sekarang tidak diketahui juga muncul.
Oleh karena itu, penerbangan yang efisien saat mencapai kecepatan suara tidak hanya membutuhkan peningkatan tenaga mesin, tetapi juga pengenalan solusi desain baru.
Oleh karena itu, pesawat tersebut menerima perubahan dalam penampilannya - sudut tajam dan garis lurus yang khas muncul dibandingkan dengan bentuk "halus" dari pesawat subsonik.
Sampai saat ini, tugas menciptakan pesawat supersonik yang benar-benar efisien belum terpecahkan. Pencipta berkewajiban untuk menemukan kompromi antara mempertahankan karakteristik lepas landas dan mendarat yang normal dan persyaratan untuk meningkatkan kecepatan.
Oleh karena itu, pencapaian batas baru oleh penerbangan modern dalam hal ketinggian dan kecepatan tidak hanya dikaitkan dengan pengenalan sistem propulsi dan skema tata letak baru, tetapi juga dengan perubahan geometri penerbangan. Perubahan ini harus meningkatkan kualitas pesawat saat terbang dengan kecepatan tinggi tanpa mengurangi kinerjanya pada kecepatan rendah, dan sebaliknya. Desainer baru-baru ini menyerah untuk mengurangi luas sayap dan ketebalan profil mereka, meningkatkan sudut sapuan, kembali ke sayap dengan ketebalan relatif besar dan sapuan rendah, jika mereka berhasil mencapai persyaratan langit-langit praktis. dan kecepatan.
Adalah penting bahwa pesawat supersonik memiliki kinerja yang baik pada kecepatan rendah dan tahan terhadap drag pada kecepatan tinggi, terutama pada ketinggian tanah.
Klasifikasi pesawat:
TETAPI B PADA G D Dan Ke L HAI P R
