Ученые ЦАГИ представили сверхзвуковой бизнес-джет

Однодневные бизнес-полеты из Москвы во Владивосток и обратно станут реальностью с появлением легкого сверхзвукового делового самолета, модель которого специалисты Центрального аэрогидродинамического института им. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ) представили в Геленджике в рамках 12-й международной выставки «Гидроавиасалон — 2018». Этот летательный аппарат рассчитан на 4–6 пассажиров. Предполагается, что перспективный бизнес-джет будет летать со сверхзвуковой скоростью, соответствующей числу Маха 1,7…1,8 (1800–1900 км/ч), на дальность более 7000 км.

Специалисты ЦАГИ рассказали ATO.ru, что особое внимание при разработке данной концепции уделено минимизации звукового удара при полете со сверхзвуковой скоростью, снижению уровня шума в районе аэропорта при выполнении взлета и посадки, а также повышению характеристик планера самолета. Как известно, полет самолета со сверхзвуковой скоростью неизбежно сопровождается ударной волной, и высокий уровень звукового удара был одной из проблем при эксплуатации сверхзвуковых гражданских самолетов первого поколения – российского Ту — 144 и британо-французского Concorde (американцы запретили для Concorde сверхзвуковые полеты над своей территорией, из-за чего он мог летать из Европы только до восточного побережья США, что фактически вдвое сократило его потенциальный рынок, лишив возможности летать на западное побережье).

По словам специалистов института, снизить уровень звукового удара можно благодаря уменьшению веса и размерности самолета, а также за счет особой аэродинамической компоновки — это специфическая форма носовой части, расположение крыла, перенос всего блока силовой установки на верхнюю поверхность воздушного судна и т.д.

По оценкам ЦАГИ, благодаря такой компоновке звуковой удар будет сравним с хлопком дверцы автомобиля на расстоянии 30-50 м, то есть он будет практически неслышим на фоне городского шума. Это, в свою очередь, позволит бизнес-джету совершать сверхзвуковые полеты над населенной территорией суши без ограничений. Что касается экономической эффективности, то, по словам представителей ЦАГИ, стоимость перспективного бизнес-джета оценивается на уровне стоимости больших дозвуковых деловых самолетов.

Представленная на выставке компоновка легкого сверхзвукового делового самолета прошла испытания в аэродинамических трубах ЦАГИ на всех режимах полета. Более того, специалисты института уже готовы приступить к созданию летного демонстратора технологий перспективного самолета. Отработав вопросы распространения звукового удара, подтвердив аэродинамические характеристики и проведя другие испытания, в ЦАГИ смогут обеспечить достаточный научно-технический задел для выхода промышленности на серийное производство самолета к 2025-2027 гг. Правда, все пока упирается в вопрос финансирования проекта. Кроме того, нет полной ясности относительно силовой установки. В качестве одного из вариантов рассматривается двигатель от истребителя, однако возникают естественные вопросы относительно его экономичности.

Также на выставке была продемонстрирована модель сопла легкого сверхзвукового делового самолета, которая прошла испытания в аэродинамических трубах на до-, транс- и сверхзвуковых скоростях и исследования системы шумоглушения на акустическом стенде :: ATO.ru

Еще один проект ЦАГИ — самолет местных воздушных авиалиний с гибридной силовой установкой. Данная концепция подразумевает, что винтовентиляторный движитель летательного аппарата приводится в движение маршевым электромотором, питаемым от электрогенераторов, вращение которых, в свою очередь, обеспечивают газотурбинные двигатели. Такая схема позволяет снизить вес силовой установки за счет отсутствия трансмиссии и редукторов, а дополнительное использование аккумуляторов дает возможность кратковременно увеличить мощность на взлете. Соосные воздушные винты не создают асимметричной тяги в случае отказа двигателя. Кроме того, размещение воздушных винтов вне зоны пассажирского салона обеспечивает повышенный акустический комфорт для пассажиров.

Размещение воздушных винтов вне зоны пассажирского салона должно обеспечить повышенный акустический комфорт для пассажиров :: ATO.ru

Ведущий российский центр авиационной науки представил и макет интегральной компоновки самолета в схеме «летающее крыло». Это одна из наиболее перспективных конфигураций, где объединение крыла и фюзеляжа, а также применение новейших конструкций позволяют значительно улучшить характеристики самолета. Такая концепция повысит аэродинамику, экономическую и топливную эффективность летательного аппарата по сравнению с классическим воздушным судном и уменьшит его вес. Разработка может применяться как для пассажирских, так и для грузовых самолетов с большой дальностью полета. В пассажирском варианте предполагается двухпалубное размещение пассажиров, что позволит увеличить пассажировместимость самолета. Однако необходимо подчеркнуть, что в рамках существующих требований возможность сертификации подобной конструкции оставляет большие вопросы.

В пассажирском варианте самолета предполагается двухпалубное размещение пассажиров :: ATO.ru

Легкий многоцелевой самолет короткого взлета и посадки  — разработка ЦАГИ в области малой авиации, актуальная для российских условий. Для повышения подъемной силы воздушного судна при взлете или посадке используется распределенная электрическая установка, обдувающая крыло с помощью дополнительных винтов. Это позволяет сократить потребную длину ВПП при сравнительно небольших размерах самого крыла, что, в свою очередь, дает возможность увеличить крейсерскую скорость полета и уменьшить расход топлива. В крейсерском режиме дополнительные винты убираются под предкрылок. Кроме того, тандемные воздушные винты, установленные на концах крыла, обеспечивают уменьшение индуктивного сопротивления и повышение КПД, что также снижает расход топлива. Самолет предназначен для перевозки пассажиров и грузов. 

Ожидается, что благодаря возможности эксплуатации на небольших аэродромах и низкому расходу топлива перелеты на таких летательных аппаратах будут доступны широкому кругу людей :: ATO.ru

Вниманию гостей выставки также были представлены разработки института в области перспективных конструктивно-силовых схем транспортных самолетов, созданные с целью повышения весовых и прочностных характеристик их конструкции. Например, применение гибридной металлокомпозитной конструкции фюзеляжа будет наиболее эффективным именно для широкофюзеляжных самолетов. Здесь нижняя часть фюзеляжа выполнена из металла для защиты конструкции от ударных нагрузок вследствие разлета камней на взлете и посадке, а вверх — из композитной сетчатой конструкции, легкой и прочной, и внутренней обшивки, которые примут на себя избыточное давление воздуха внутри салона. Такая конструкция, по мнению специалистов ЦАГИ, позволит уменьшить вес планера воздушного судна на 5-7% по сравнению с традиционной металлической.

Конечно, производить такие самолеты с конструкцией (на фото слева), представленной ЦАГИ, будет сложнее и дороже, но это касается только опытных образцов. Как полагают специалисты института, при выходе на серийное производство данные показатели можно будет улучшить :: ATO.ru

Рядом также можно увидеть пример технологии еще более отдаленного будущего — макет бионической конструкции фюзеляжа. Бионика — это смесь биологии и техники, которая позволяет по образу и подобию того, что природа создавала в процессе эволюции миллионы лет находить решения технологических задач. Уже при взгляде на данную конструкцию можно догадаться что ее прообразом стала грудная клетка с хребтом и реберными костями. Такое решение позволило оптимизировать отсек фюзеляжа для нагрузок изгибающего и крутящего момента, а также нагружающего случая избыточного давления.

Прообразом бионической конструкции стала грудная клетка :: ATO.ru

Изготовить подобную конструкцию можно только с помощью аддитивных технологий из композиционных материалов. Зато, как считают в ЦАГИ, такое решение позволит добиться порядка 11-12% экономии веса воздушного судна. А это, в свою очередь, — экономия дорого топлива и возможность разместить больше пассажиров на борту самолета, что в целом повышает его транспортную эффективность и снижает себестоимость перевозок.