Cum de a construi un avion hipersonic, lumea, inosmi - tot ceea ce este vrednic de traducere

Adrian Giordani (Adrian Giordani)

Poate că o aeronavă de pasageri capabilă să depășească traseul oricărei lungimi în mai puțin de trei ore va deveni o realitate până în 2030, a concluzionat corespondentul BBC Future.

Concorde a acoperit distanța dintre Londra și Sydney, timp de 17 ore, trei minute și 45 de secunde - pentru comparație, zborul unui Boeing 747 pe același traseu a durat aproximativ 22 de ore.

După încheierea războiului rece, una dintre variantele Tu-144 a fost folosită în interesul agenției spațiale americane NASA și, de asemenea, ca un laborator de zbor în cadrul unui program comun de cercetare ruso-american pentru a crea o nouă generație de aeronave civile supersonice.

Odată cu scoaterea din funcțiune a celor două, piața de călători supersonică a fost golită. Acum, la 12 ani după terminarea zborurilor regulate Concorde, mai multe birouri de proiectare lucrează la crearea unor aeronave de mare viteză.

Un astfel de proiect este cel european Lapcat II, în cadrul căruia se planifică crearea a două avioane supersonice simultan.

Și unul dintre aceștia ar trebui să dezvolte o viteză de croazieră de 8500 km / h, adică de 8 ori mai mare decât viteza de zgomot, ceea ce îi va permite să transporte pasageri între Bruxelles și Sydney în 2 ore și 55 de minute.

Potrivit acestora, rezultatele unei serii de teste preliminare indică faptul că această dezvoltare va fi mai ecologică decât avioanele de pasageri existente, nu mai puțin sigure și nu mult mai costisitoare de operat decât aeronavele curente pe căi lungi.
Ce combustibil ar trebui să aleg?

Membru al Agenției Spațiale Europene (ESA) Johan Stilant coordonează programul Lapcat II.

În cadrul programului Lapcat II, două proiecte sunt dezvoltate în paralel. Una dintre ele este Lapcat A2, capabilă să dezvolte o viteză corespunzătoare numărului Mach de 5 (M = 5).

Acesta va fi echipat cu un motor hibrid cu jet de aer / rachetă cu sistem de pre-răcire Scimitar.

O altă aeronavă, dezvoltată direct de ESA, va folosi un motor hipersonic. Viteza sa de croazieră este de așteptat să fie M = 8.

Ca agent de oxidare în motorul cu jet de aer cu jet de aer (ramjet) se folosește aerul exterior: un curent de aer de intrare de mare viteză care intră în admisia de aer este comprimat și alimentat în camera de ardere.

Pe acest principiu, de exemplu, funcționează rachetele folosite de luptătorul european Eurofighter Typhoon.

Aeronavele echipate cu un joncțiune sunt capabile să dezvolte o viteză foarte mare. Dar pe ce combustibil ar trebui să funcționeze motoarele hipersonice ale viitorului?

Aceasta este o problemă foarte importantă, având în vedere că unul dintre factorii decisivi în crearea aeronavelor de mare viteză este necesitatea de a reduce la minimum nivelul emisiilor nocive.

Din acest motiv, ESA a ales hidrogen, care este mai ecologic decât combustibilii cu hidrocarburi.

În plus, deși hidrogenul lichid poate fi aprins, acesta nu se aprinde atât de ușor ca kerosenul (carburantul standard al avioanelor moderne), astfel încât riscul unei explozii sau al unui incendiu la bord este semnificativ mai mic. Pe hidrogenul lichid, de exemplu, motoarele de navetă spațială NASA "Space Shuttle" au lucrat.

"Spre deosebire de kerosen, hidrogenul lichid se evapora instantaneu cand intra in atmosfera. Prin urmare, în cazul unei scurgeri într-o parcare sub un avion, nu se vor forma baltă de combustibil scurs ", spune Stilant. "Ca și kerosen, hidrogenul are nevoie de o sursă de căldură pentru aprindere, astfel încât combustia spontană este exclusă".

Lapcat II nu este singurul program existent pentru dezvoltarea unei aeronave de mare viteză. ESA face schimb de cunoștințe și tehnologie cu Agenția Japoneză de Explorare Aerospațială JAXA, în cadrul proiectului comun japonez-european Hikari.

JAXA lucrează, de asemenea, la crearea unui avion hipersonic numit Hytex, care se așteaptă să fie capabil să traverseze Oceanul Pacific în două ore la o viteză de M = 2.

În timpul testelor din tunelul aerian, motorul turbojet Hytex a atins deja o viteză de M = 1,8. Motorul utilizează hidrogen lichid atât ca combustibil, cât și ca agent de răcire pentru zborurile cu viteze hipersonice.

"Am finalizat formarea aspectului Hytex și am efectuat o serie de explozii în tunelul aerian. Consumul de combustibil va fi de o cincime din ceea ce cheltuiesc motoarele de rachete ", a declarat Hideyuki Taguchi, specialistul principal al JAXA în direcția avioanelor hiper-viteză.

Principala problemă care explică costul potențial ridicat al exploatării aeronavelor hipersonice rămâne eficiența scăzută a metodei existente de producere a hidrogenului.

În cazul în care hidrogenul este extras din gaze naturale, dar nu preparate prin electroliza apei, prețul biletului pentru zborul hipersonic ar putea fi de aproximativ jumătate din costul curent al biletului în clasa business.

Și dacă utilizați tehnologia actuală de extracție a hidrogenului, biletul pentru un avion viitor se preconizează că va costa, în medie, de aproximativ trei ori mai mult decât un bilet de clasă business pentru un aeronavă modernă subsonică.

Deci, pentru un bilet de la Bruxelles la Sydney, va trebui să plătiți 5.000 de euro.

Cum să extragem mai eficient hidrogenul în cantitățile necesare?

"În hidrogen, puteți transforma energia electrică generată de fermele eoliene", spune Stilant. - Acest principiu este deja pus în aplicare unul dintre lanțurile de supermarketuri belgiene - magazinele sale sunt echipate cu turbine eoliene care produc hidrogen, care funcționează pe camioane ".

Spre deosebire de aeronavele moderne, aeronavele care lucrează cu hidrogen nu vor arunca în atmosferă substanțe care sporesc efectul de seră, cum ar fi dioxidul de carbon, oxizii de sulf și funinginea.

Cu toate acestea, motoarele pe bază de hidrogen au propriul lor dezavantaj: în cursul activității lor, se formează vapori de apă, care rămân de mult timp în stratosfera și pot juca un rol în procesul de încălzire globală.

Iar emisiile generate de arderea hidrogenului pot fi chiar mai distructive pentru climă, pentru că sunt într-adevăr împrăștiate de foarte mult timp.

"Trebuie să studiem în detaliu mecanismul acestui proces", notează Stilant.

Studiile anterioare au arătat că perioada de dispersie a vaporilor de apă scade exponențial cu altitudini în creștere: la o altitudine de 25 km poate fi de 30 de ani și la altitudini mai mari de 32-34 km - mai puțin de un an ".

Dezvoltatorii modelului Lapcat II, capabili să dezvolte o viteză de M = 8, intenționează să zboare la niveluri mai mari de 33 km, pe care se așteaptă să le reducă impactul nociv asupra mediului.

Alternativ la hidrogen ar putea fi gazul natural lichefiat - de exemplu metanul supracooleat, care, atunci când este depozitat într-o stare lichidă, are un volum mult mai mic decât în ​​gaz.

"Acest lucru poate incepe formarea unei piete aeriene de afaceri hipersonice", spune Stilant.

Ce să faci cu un boom sonic?

Alte companii se ocupă deja de crearea unei astfel de piețe. Producătorul european Airbus a brevetat recent conceptul de aeronavă hipersonic cu o aripă delta, capabilă să dezvolte o viteză de M = 4,5. Acest concept ar putea fi utilizat pentru a crea avioane de afaceri.

Airbus lucrează, de asemenea, împreună cu compania americană de pornire Aerion, pentru a crea avioane supersonice cu jet de aer pentru clienți bogați.

Un producător de apărare Lockheed Martin lucrează la o aeronavă civilă N + 2, capabilă să zboare la o viteză de M = 1,7.

Cu toate acestea, la astfel de viteze mari de zbor, apare o altă problemă: impactul unui șoc acustic cauzat de un val de șoc de la o aeronavă care se deplasează la viteză supersonică.

Volumul impactului sonor care ajunge la sol poate atinge 160 dB - suficient pentru a produce pierderi ireversibile ale auzului.

Fixat la lovitura audibil la sol zboară la supersonic Concorde a fost de 135 dB - mult mai tare decât zgomotul mediu produs de avioane subsonice.

Aeronavele hiposonice ar trebui să zboare între Europa și America prin Polul Nord, făcând ruta departe de zona populată.

Un sunet mai puternic se aude când se schimbă viteza sau manevra. Iar volumul undei de șoc care ajunge la sol în acest caz este de două sau trei ori mai mare decât la altitudinea pe care avionul zboară.

Cu toate acestea, deoarece avionul hipersonic european va zbura deasupra transportatorilor aerieni convenționali, suprafața impactului sonor asupra terenului va fi mai mare, iar volumul său - mai mic.

Între timp, în Europa, echipa lui Stilant a suflat un avion hipersonic de 300 de modele într-un tunel vânt într-o scară 1: 120 la o viteză de M = 8 într-un tunel vânt.

Testele au confirmat capacitatea aeronavei de a crea o tracțiune pozitivă. Deși va cheltui două ori mai mult combustibil ca avionul proiectat, viteza de dezvoltare M = 4, economisirea timpului de călătorie va fi de aproximativ 50%, astfel încât pe aceeași rută ambele avioane vor avea nevoie de aproximativ aceeași cantitate de combustibil.

Cum să depășim problema încălzirii?

O altă problemă care trebuie rezolvată, - încălzirea suprafețelor exterioare este de aeronave hipersonic: zborul la viteze de la M = 5 și peste temperatura pielii va ajunge la 1000 ° C

Aluminiu și titan la astfel de temperaturi se topesc, ca și petrolul. Va trebui să folosesc materiale ceramice.

În timpul purjării la o viteză M = 8, suprafața modelului a fost încălzită la o temperatură cu aproximativ 30% mai mică decât la o viteză M = 5.

Acest paradox a fost o surpriză plăcută pentru echipa lui Stilant, care a prezentat rezultatele testului la o conferință de la Glasgow.

"Masa stratului de protecție termică necesară pentru o aeronavă care zboară la o viteză M = 8 poate fi mai mică decât pentru un avion care zboară la M = 5. Bricheta aeronavei, cu atât consumul de carburant este mai mic; în consecință, volumul rezervoarelor de combustibil scade, iar acest lucru, la rândul său, duce la o simplificare și mai mare a designului ", spune Stilant.

O echipă de ingineri japonezi care lucrează la proiect Hytex a studiat potențialul aeronavei hipersonic piață cu o viteză de croazieră de Mach 5 și a concluzionat că cel mai popular ar fi de 100 de locuri, capabil să execute două zbor pe zi de circulație (adică un total de patru zboruri de la decolare înainte de debarcare).

Pasagerii ar fi în principal oameni care sunt interesați de moduri neobișnuite de călătorie și sunt dispuși să plătească o sumă echivalentă cu biletul de astăzi de primă clasă.

Conform unui studiu realizat de Airbus și japoneză Japonia Aircraft Development Corporation, până în 2030, costul unui segment al unei industrii de aeronave hipersonic ar putea ajunge la 3,5 miliarde de euro, în timp ce numărul personalului angajat în ea - să depășească 500 000 de persoane.

"Prețul proiectat al unui bilet pentru un zbor de la Tokyo la Los Angeles ar fi comparabil cu costul unui bilet curent de prima clasă în aceeași direcție", a spus Taguchi.

Astfel, zboruri hipersonice ar fi disponibile pentru aproximativ 10% din toți pasagerii aerieni - adică cei care au posibilitatea și dorința de a plăti pentru zboruri mai rapide.

Interesant, dar ce zici de accelerare?
În timpul zborului, piloții bine instruiți și cu experiență în costurile anti-încărcare satisfac în mod satisfăcător accelerații de 7-8 g, iar în unele cazuri 9-9,5 g pe o durată de până la 1 sec.
Dar cum rămâne cu pasagerii? Sau, de asemenea, se antrenează înainte de zbor și eliberează costume adecvate?

Extindeți întregul fir (5 mesaje în fir)

Dar cum rămâne cu pasagerii?
Cine nu a trecut antrenamentul pentru a transporta imediat în compartimentul de marfă și, de preferință, în sicrie sigilată, cu inscripția "Ei nu vor fi luați în astronauti".

va trebui să emită
pungi igienice cu cusături externe! ))

soluția este simplă.
cursa variabilă a aripii;)

A apărut o eroare. Încercați din nou mai târziu.

Instrucțiuni pentru recuperarea parolei trimise la

Bine ai venit.

Bine ai venit.

Ștergeți profilul Sigur doriți să ștergeți profilul dvs.?

Faptul înregistrării utilizatorului pe site-urile RIA Novosti indică faptul că acesta este de acord cu aceste reguli.

Utilizatorul se obligă să nu încalce legislația actuală a Federației Ruse prin acțiunile sale.

Utilizatorul se angajează să vorbească respectuos cu alți participanți la discuții, cititori și persoane care apar în materiale.

Articole similare

• Finnii și Karelia pierdută, lumea, inocentele - tot ceea ce este vrednic de traducere

• De ce sunt femeile mai puțin decât bărbații, lumea și tot ceea ce merită tradus

• Ghicitul evoluției de ce avem nevoie de bărbie, de știință, de inosmi - tot ceea ce este vrednic de traducere

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: