С детства я полюбил авиацию и решил, что обязательно надо сделать что-то полезное для этой сферы. Пилотом я не стал, поэтому остался интернет. И собственно я здесь. Надеюсь мой лонгрид будет полезен кому-то. Приятного прочтения!
22 года назад в свой последний полёт отправился Concorde - один из самых легендарных самолётов в истории. Этим событием завершилась эпоха сверхзвуковых перелётов, ведь преемника у Конкорда до сих пор нет. Многие компании пытались создать свой сверхзвуковой авиалайнер, но до реализации идей дело так и не дошло. Однако сейчас вновь появляются идеи возвращения сверхзвуковых самолётов и одна компания даже проводит лётные испытания. А есть ли смысл в самолёте, концепцию которого похоронили более 20 лет назад?
Предлагаю окунуться в историю, чтобы понять, почему 60 лет назад было решено создать самолёт, который способен летать быстрее звука.
В 50-е годы 20 века авиация развивалась невероятными темпами. Первый пассажирский реактивный самолёт De Havilland Comet поднялся в воздух в 1949 году. Уже в 1958 свет увидел Boeing 707 – большой четырёхмоторный лайнер, способный совершать Трансатлантические перелёты на невероятной на тот момент скорости до 900 км/ч. Самолёты становились всё более доступным видом транспорта и пассажиропоток увеличивался. Чтобы с ним справиться, авиапроизводители стали уже в 56 году разрабатывать пути дальнейшего развития пассажирских самолётов. В результате этих размышлений появились две концепции. Первая – увеличение вместимости салона. Вторая – увеличение скорости полёта. Обе эти стратегии приводили к одному результату – сокращению количества необходимых самолётов. Находясь под впечатлением от разницы в скорости винтовых и реактивных самолётов, инженеры отдали предпочтение второму варианту. Однако обычные реактивные самолёты достигли своего предела. Чтобы летать быстрее, надо было совершить революцию. Этой революцией стало преодоление звукового барьера или же скорости около 1200 км/ч.
Разработкой перспективного авиалайнера примерно в одно и то же время (1956 год) занялись две страны: Франция и Великобритания. США и СССР тогда больше интересовали военные разработки.
В 1956 году в Великобритании был основан правительственный Комитет по сверхзвуковому транспорту (Supersonic Transport Advisory Committee, STAC). Во Франции существовала похожая программа Super-Caravelle, которую вела компания Sud Aviation в партнёрстве со SNECMA и Dassault.
Два проекта получались довольно cхожими, однако цели различались. Англичане планировали делать трансатлантический лайнер с шестью двигателями и вместимостью около 160 пассажиров, а французы, заранее понимая, что лидирующую позицию им не занять, метили в среднемагистральный сегмент с более скромными 70-100 местами и четырьмя двигателями соответственно. Так исследования продолжались до начала 60-х, пока страны не решили обменяться опытом. Выяснилось, что они разрабатывают практически одинаковые самолёты. К тому моменту США и Советский Союз уже начали свои исследования в этой области. Понимая, что выдержать конкуренцию по отдельности они не смогут, Франция и Великобритания приняли решение об объединении. Тем более у обеих сторон были определённые трудности: Франции не хватало технологий, а Англии – финансирования.
В 1962 году французская и британская стороны подписали соглашение о совместной разработке и производстве сверхзвукового пассажирского самолета. Этот проект получил название Concorde (в переводе как с французского, так и с английского – согласие). С этого момента разработка перешла в активную фазу. Было решено делать что-то среднее между английским и французским проектами, но с уклоном в британскую сторону. Дальность полёта осталась трансатлантической, а вместимость уменьшилась, как и количество двигателей – их стало 4.
Первый полёт Concorde совершил 2 марта 1969 года в Тулузе, Франция.
Характеристики:
• Экипаж: 3 человека (командир, пилот, бортинженер)
• Пассажировместимость: 92 (Air France) или 100 (British Airways)
• Максимальная пассажировместимость: 128
• Длина: 61,66 м
• Размах крыла: 25,57 м
• Высота: 12,19 м
• Площадь крыла: 358,6 м²
• Масса пустого: 78 700 кг
• Максимальная взлётная масса: 187 700 кг
• Масса топлива: 95 680 кг
• Масса полезной нагрузки: 12 000 кг
• Двигатели: 4× ТРДФ Rolls-Royce / SNECMA «Olympus» 593
• Тяга максимальная: 140 кН
• Тяга на форсаже: 169 кН
• Расход топлива: 20 500 кг/час при числе Маха 2,0 на высоте 18 км
• Удельный расход топлива — 110,0 г/пасс.-км
• Крейсерская скорость: 2 200 км/ч.
• Практическая дальность: 6470 км (с нагрузкой 8845 кг при М=2,05 на высоте 16 000 м).
• Перегоночная дальность: 7250 км.
• Практический потолок: 18 300 м.
• Скороподъёмность: 25,41 м/с
• Тяговооружённость: 0,373
• Максимальная температура обшивки: +127 °C
Перейдём к особенностям конструкции.
Главным видимым отличием Конкорда от других самолётов является крыло. Оно имеет так называемую оживальную форму. Его особенность – передняя кромка с плавно изменяющимся углом стреловидности вдоль размаха. При малых скоростях полета работала основная треугольная поверхность с закругленными концами. А вот на сверхзвуке становилась эффективной дополнительная передняя часть (наплыв) малого удлинения и значительной стреловидности. И в этом – преимущество оживального крыла. С ним были получены более высокие аэродинамические характеристики, чем с обычным треугольным. Такое крыло обеспечивало на крейсерской скорости характеристики сверхзвуковой, а на взлете – дозвуковой машины.
Однако был у такого крыла и недостаток. Из-за нехватки подъёмной силы на малых скоростях самолёту на посадке приходилось поддерживать большой угол атаки. Вследствие чего пилоты переставали видеть полосу. Было придумано оригинальное решение: Concorde имел отклоняемый носовой обтекатель, который на посадке опускался на 12,5 градусов. Во избежание касания хвостом полосы, Конкорд имел очень высокое шасси (около 3,5 метров), а также дополнительное небольшое шасси в хвосте. Не менее интересны и двигатели Concorde. Изначально RR Olympus 593 устанавливались на бомбардировщик Avro Vulcan. Для Конкорда его значительно модернизировали. В режиме форсажа тяга возрастала всего на 20%, что довольно необычно.
Такой малый прирост обусловлен колоссальной тягой в бесфорсажном режиме -140кН. Из-за чего форсаж использовался только на взлёте и для преодоления звукового барьера. На фоне современных силовых установок, тяга которых доходит до 600кН, это может показаться скромным, однако тяговооружённость 0,373 доказывает обратное. Ни у одного нового авиалайнера этот показатель не превышает 0,28. В руководстве по эксплуатации указывалась необходимая длинна ВПП 3600 метров, что намного больше, чем у обычного самолёта. Однако по рассказам пилотов, летавших на Concorde, самолёт на разбеге ускорялся как истребитель и взлетал буквально через несколько мгновений.
Проблемы.
Перед началом коммерческой эксплуатации Concorde с 1971 по 1973 годы совершал рекламные турне, посетив каждый континент. Тогда правительство США наложило запрет на полёты Concorde над территорией страны из-за разрушительного воздействия звуковых волн, создаваемых при полёте больше скорости звука. Ещё большей проблемой стал нефтяной кризис, начавшийся в 1973 году. Цены на топливо выросли и Concorde больше других мог пострадать от этого. Он потреблял до 28000 литров керосина в час, а Boeing 747 – до 18000. Также на репутацию Concorde повлияло крушение Ту-144 на авиасалоне Ле-Бурже в 1973 году
Люди стали сомневаться в безопасности не только советского лайнера, но и сверхзвуковых самолётов в целом. Из-за этих проблем большинство заказчиков отказались от закупки Concorde. Остались только Air France и British Airways. Они вместе имели 9 самолётов, но потом бесплатно получили оставшиеся на заводах 5 бортов. Всего было 14 серийно выпущенных Concorde (общее количество бортов вместе с прототипами - 20). Таким образом, ещё до начала эксплуатации, целесообразность Concorde оказалась под вопросом.
Первый коммерческий рейс Concorde совершил 21 января 1976 года по маршруту Лондон – Бахрейн.
После начала эксплуатации авиакомпании столкнулись с невероятными расходами на содержание парка самолётов. Рейсы почти не приносили прибыли из-за малой вместимости и огромной цены билетов до 12000 долларов. В 1977 году были разрешены полёты в США, и маршрут из Лондона в Нью-Йорк стал единственным прибыльным. Concorde показал себя как очень надёжный самолёт, однако печальный след в его истории оставила катастрофа под Парижем 25 июля 2000 года. Она унесла жизни 113 человек.
Авария произошла из-за некачественного обслуживания другого лайнера (DC10), от которого на взлёте отвалилась небольшая пластина, впоследствии попавшая в крыло Конкорда. Все полёты Concorde были запрещены. В ходе расследования уже через 3 месяца после аварии сертификат лётной годности был возобновлён, однако спрос на билеты резко упал и Конкорды стали приносить ещё большие убытки. 10 апреля 2003 года British Airways и Air France объявили о решении прекратить коммерческую эксплуатацию своего парка Конкордов.
Последний полёт Конкорда состоялся 26 ноября 2003 года. Так завершилась история одного из самых легендарных самолётов в истории. Все оставшиеся 18 бортов находятся в музеях.
Concorde оставил крайне богатое наследие. На нём были применены уникальные технологии, например аналоговая электродистанционная система управления с механической резервной системой, посадка в автоматическом режиме и полный цикл полёта на автопилоте с использованием инерциальной навигационной системы.
Так что же мы имеем сейчас?
Spike Aerospace:
Проект S-512
Статус - заморожен
Aerion Supersonic:
Проект AS2
Статус - закрыт в 2021
Exosonic company:
Проект Exosonic
Статус - закрыт в 2024
ОАК (Россия)
Проект СПС (Сверхзвуковой пассажирской самолёт)
Статус - несколько эскизов от ЦАГИ
Печальная картина, не так ли?
Остаётся последний кандидат на звание нового лидера в авиации, и это Boom Technology. В последнее время довольно обсуждаемая компания. Она была основана в 2014 году Блейком Шоллом (Blake Scholl).
Изначально они представили проект бизнес-джета на 45-55 мест с 3 двигателями, однако все двигателестроительные компании отказались разрабатывать сложную силовую установку для самолёта с туманным будущим.
В 2022 году облик самолёта был кардинально изменён и признан финальным.
Он получил название Overture. Это четырёхмоторный дальнемагистральный лайнер вместимостью 64-80 кресел.
Лётно-технические характеристики Overture:
• Длина: 61 метр
• Размах крыла: 32 метра
• Высота: 11 метров
• Максимальная взлётная масса: 77 100 кг*
• Двигатели: 4x Boom Symphony
• Тяга: 160 кН
• Максимальная скорость: 1,7 Маха (2083 км/ч)
• Дальность полёта: 7870 км
• Высота полёта: 18300 метров
*Заявления Boom Technology. В финальной версии этот показатель точно изменятся и не в лучшую сторону.
Какие проблемы необходимо решить инженерам Boom, чтобы их самолёт не повторил судьбу Конкорда?
Как было упомянуто ранее, самым большим недостатком Конкорда была ужасная топливная эффективность. На интервью Блейк Шолл говорил, что по его расчётам Overture должен быть на 30% экономичнее Concorde, чтобы быть коммерчески успешным проектом. В теории двигатели Symphony будут потреблять на 25% меньше топлива, чем RR Olympus 593. К тому же они не имеют форсажной камеры. А также Symphony будет работать на SAF (Sustainable aviation fuel), что уменьшит вредные выбросы на 80%.
Но расход можно сократить не только через двигатель. Overture имеет меньшую скорость М1.7 vs М2.0 у Конкорда, из-за чего площадь крыла удалось нарастить на 25%.
Второй камень преткновения - это звук. Если на взлёте все проблемы решаются отсутствием форсажа, то вот с крейсерским полётом на сверхзвуке уже есть проблемы. С технической точки зрения Overture не имеет каких-либо технологических решений для уменьшения ударной волны. Они предполагают использовать температурную инверсию в атмосфере для отражения звуковых волн. Для этого высота полёта должна быть более 18км, а скорость меньше 2М. Всё это у Overture есть (на бумаге). Разница с Конкордом около 30% (60-70дБ vs 105дБ)
Цена производства.
Overture должен иметь адекватную стоимость, ведь он не имеет государственной поддержки как Concorde. Это будет достигнуто за счёт обширного применения 3D печати и композитных материалов везде, где это только возможно. Boom заявляет о 80% композитных составляющих планера. На каждой детали, напечатанной на 3D принтере Boom будет экономить 90% средств и 40% массы. Ставка на 3D печать довольно рискованная, но это единственный способ сделать Overture рентабельным.
Ну и финальный аккорд - стоимость билетов.
У Конкорда ценник на полёт из Лондона в Нью-Йорк доходил до $10 тыс. Overture должен иметь стоимость билета по аналогичному маршруту $5 тыс. Однако в первые годы эксплуатации сумма будет куда больше и добиться обещанных 5 тысяч долларов Boom сможет только при массовом производстве Overture.
Итог
Я как поклонник авиации хочу верить в будущий успех такого значимого для всей авиационной отрасли проекта, однако без серьёзных инвестиций он не имеет никакого шанса на реализацию. Предполагаемая стоимость разработки Overture превышает $6 млрд., а сейчас Boom Technology располагает только $750 миллионами. Компания активно использует каждый цент на разработку и демонстрацию технологий, но отсутствие силовой установки не придаёт оптимизма как наблюдателям, так и инвесторам.
Лётный прототип XB-1 активно проходит испытания, например 12 января 2025 года он преодолел звуковой барьер, став первым американским коммерческим самолётом сделавшим это.
Завод для производства Overture в Северной Каролине уже построен и туда планируют завозить оборудование. Boom уже имеет опцион заказов в 146 единиц от American Airlines, United Airlines, JAL и других заказчиков, в том числе правительство США, которое рассматривает вариант превращения Overture в Air Force One.
Стоит ли ждать Overture в ближайшее время?
Точно утверждать ничего нельзя, однако в современном мире начинается тенденция небывалого успеха частных компаний. Можно вспомнить Илона Маска с его Tesla, SpaceX, The Boring Company; Джеффа Безоса с Blue Origin; Ричарда Бренсона с Virgin Galactic. Всеми этими людьми вдохновлялся Блейк Шолл (кстати Ричард Бренсон ещё и сыграл важную роль в зарождении проекта Overture).
При необходимых инвестициях Boom Technology вполне может стать одним из лидеров авиастроения, ведь кроме них никто не предлагает сверхзвуковой лайнер.
Благодарю за внимание тех, кому реально было интересно читать всё это до конца. Неравнодушных прошу поставить лайк, вам не сложно - мне приятно.
P.S. Пишите в комментариях ваше мнение об этом проекте. Как думаете, получится у них построить преемника Конкорда?
