Сверхзвуковые самолеты

К январю 1964 г. три организации представили эскизные проекты, два из которых были допущены к дальнейшим разработкам (сенсацией оказалось отклонение проекта фирмы «Норт Америкен», разрабатывавшей в то время первый тяжелый сверхзвуковой бомбардировщик ХВ-70А с примерно такой же максимальной скоростью). Впоследствии был отклонен и проект фирмы «Локхид», а разработка поручена фирме «Боинг», которая вначале рассматривала возможность создания самолета изменяемой геометрии (были проведены даже лабораторные испытания некоторых агрегатов самолетов, например соединения подвижных частей крыла с центропланом), а затем самолета классической схемы с треугольным крылом (рис. 1.59). Работы над самолетом были прекращены в 1971 г. на этапе предварительных исследований после постановления сената США о прекращении дальнейших государственных ассигнований (стоимость программы достигла уже 700 млн. долл.).

Проблема разработки американского сверхзвукового пассажирского самолета снова была рассмотрена в 1975 г. фирмой «Макдоннел-Дуглас» (рис. 1.59). Этот факт оказался знаменательным, так как он предшествовал отправке в музей одного из опытных образцов самолета «Конкорд», которому был закрыт доступ в американское (и не только американское) небо («Конкорд» 002 стал экспонатом музея авиации ВМС Великобритании в Эвилтоне в 1976 г.).

Рис. 1.59. Сравнение форм в плане самолетов «Конкорд», SST («Боинг») и AST («Макдоннел- Дуглас»).

В настоящее время «Конкорд» не имеет тех оптимистичных перспектив, которые предвиделись в начале разработки. Рост инфляции и углубление экономического кризиса не позволяют говорить об обширном рынке сбыта таких самолетов, по крайней мере в ближайшее время. Поэтому произведенные огромные затраты окупятся только частично (в 1962-1975 гг. Франция и Великобритания истратили вместе 1200 млн. фунтов стерлингов, т.е. в 7 раз больше, чем предполагалось ранее). Несмотря на это, в обеих странах создание «Конкорда» считается полезной программой, особенно с технической точки зрения. В рамках этой программы созданы новые материалы и технологические процессы, приборы и оборудование, методы производства и производственные мощности.

Конструктивная идея самолета

Уже в начале работ над проектом будущего сверхзвукового пассажирского самолета было выяснено, что в соответствии с требованиями эксплуатации (к пассажирским самолетам, эксплуатировавшимся в то время) эффективность эксплуатации нового самолета определяется следующими условиями :

– его летные данные должны обеспечивать высокую безопасность полета;

– самолет должен быть приспособлен к существующему оборудованию аэропортов и радионавигационному обслуживанию;

– стоимость эксплуатации и авиабилетов должна не более чем на 10% превышать соответствующие характеристики околозвуковых самолетов.

Перед началом работы над предварительным проектом нового пассажирского самолета задаются, как правило, три параметра-крейсерская скорость, дальность полета и количество пассажиров. Эти параметры определяют тип двигательной установки, требуемое количество топлива, конструкцию самолета, стоимость его агрегатов, необходимое оборудование и т.п., т.е. определяют взлетную массу и затраты на разработку и эксплуатацию самолета. Скорость самолета, который должен заменить эксплуатируемые околозвуковые реактивные самолеты, не может только слегка превышать их скорость (800-1000 км/ч), поскольку она оказалась бы в менее выгодном диапазоне чисел Маха, характеризующихся появлением особенно большого волнового сопротивления. После прохождения этого диапазона начинают сказываться два благоприятных фактора-улучшается аэродинамика самолета и повышается эффективность турбореактивных двигателей. Таким образом, экономически эффективный пассажирский самолет должен летать со скоростью, значительно превышающей скорость звука. Уровень развития современной науки и техники позволяет создать экономичный пассажирский самолет, развивающий скорость до 3000 км/ч. Однако для этого следует решить ряд важных конструкторско-технологических проблем в области скоростей полета, при которых непропорционально быстро растут требования к конструкции самолета и используемым в ней материалам. Это относится прежде всего к повышению температуры при увеличении скорости. Для полетов при ? = 2,5 еще можно использовать апробированные конструкторские решения, технологию и материалы. Говоря конкретно, эти скорости еще допускают применение в конструкции самолета качественных алюминиевых сплавов. При больших скоростях необходимы титановые сплавы и специальные стали с хорошими механическими свойствами при высоких температурах, что потребует изменения хорошо отлаженной современной технологии производства и, как следствие, вызовет рост стоимости и массы самолета.