Это действительно безопасно? В МАИ поделились уникальными деталями о сверхзвуковом самолете будущего.

Долгий путь от ТУ-144 до современного бизнес-джета

Разговоры о сверхзвуковых пассажирских перевозках начались в эпоху Советского Союза. Первый в мире сверхзвуковой самолет ТУ-144, созданный в конструкторском бюро академика Андрея Туполева, начал выполнять рейсы на скорости, превышающей скорость звука, задолго до своего первого соперника – франко-британского лайнера Concord. Первый рейс был выполнен на маршруте Москва – Алма-Ата в конце 1977 года. Расстояние в 3260 километров ТУ-144 преодолевал всего за два часа и 10 минут. Для сравнения: современные не сверхзвуковые самолеты требуют почти пять часов для такой же дистанции.

Преимущества сверхзвукового лайнера были очевидны, однако его эксплуатация была недолгой. Из-за сложностей в обслуживании, высоких затрат на топливо и ряда нештатных ситуаций в 1982 году ТУ-144 был выведен из эксплуатации. Его конкурент Concord продолжал летать до 2003 года, после чего также завершил свою карьеру. Таковы были первые попытки интеграции сверхзвуковых лайнеров в повседневную жизнь. В настоящее время разработка и эксплуатация такого вида транспорта являются приоритетом. Доцент МАИ Михаил Тяглик считает, что это станет реальностью уже в ближайшие 15-20 лет. И вот каким будет новый воздушный транспорт:

«Самолет, по замыслу, станет бизнес-джетом с высоким уровнем комфорта. Когда я говорю «комфорт», я имею в виду не только качество отделки кресел и красивый дизайн интерьера. Это также включает в себя то, что при проектировании самолета, помимо его летно-технических характеристик, обязательно учитывается зависимость от частоты амплитуды перегрузок, которая влияет на оценку летчика и пассажира.

Для летчика оценивается диапазон частот и перегрузки, при которых ухудшается точность управления и увеличиваются ошибки при стабилизации самолета по приборам из-за действия этих перегрузок или вибраций. Для пассажиров субъективным показателем является отсутствие негативных явлений, таких как вибрации, синдром морской болезни, а также комфортный темп нарастания перегрузок в целом».

Вспоминая о нештатных ситуациях на борту ТУ-144, Михаил Тяглик подчеркивает, что в современных сверхзвуковых лайнерах безопасности будет уделено особое внимание, несмотря на необычные технические особенности конструкции.

Доцент Московского авиационного института рассказал, что в бизнес-джете будут применены все самые современные разработки в области авиационных систем и оборудования. В частности, отсутствие остекления кабины пилотов потребует установки видеокамер, способных работать не только в видимом диапазоне, но и в других, включая ультрафиолетовый, инфракрасный, ночной режим и прочие.

«Это позволит, комбинируя различные изображения и специальные алгоритмы обработки, даже в условиях плохой видимости, темного времени суток или тумана, получить единое качественное изображение окружающего пространства. Еще одной технологией, которая будет использована, станет синтетическое видение. Например, когда самолет будет заходить на посадку, параллельно будут измеряться параметры его движения и координаты относительно аэропорта, а на экране с помощью компьютерной графики, как в симуляторе полета, автоматически будут изображены аэродром и окружающий ландшафт.

В этом случае летчик сможет посадить самолет независимо от плохой освещенности, тумана, дождя или бликов на стекле. Кроме того, как изображение с камер, так и синтетическое видение будут дополнены системой отображения информации, разработанной в МАИ на кафедре 106 в НИЛ ПССЛ, которая позволит прогнозировать движение самолета и его траекторию, обеспечивая точное и безопасное пилотирование даже в условиях сильной атмосферной турбулентности, включая попадание в сдвиг ветра, микропорыв или вихревой след от предыдущего самолета», – объяснил Михаил Тяглик.

Эксперт отметил, что в современной гражданской авиации системы управления уже обеспечивают ограничение выхода на опасные режимы и углы полета, используют интегральные законы управления, делающие пилотажные характеристики самолета наилучшими. Кроме того, в лайнерах используются принципиально новые «дружественные» интерфейсы и новые средства отображения информации, включая опции с индикаторами на лобовом стекле, где параметры полета отображаются на фоне окружающего пространства. Все эти технические решения уже позволяют значительно повысить безопасность пилотирования. И многие из упомянутых технологий будут интегрированы в сверхзвуковые крылатые аппараты.

«Сверхзвуковой самолет нового поколения будет иметь более широкий диапазон скоростей по сравнению с теми самолетами, которые сейчас находятся в эксплуатации. Кроме того, предполагается, что в алгоритмы системы управления будут внедрены элементы искусственного интеллекта, обеспечивающие необходимую перенастройку систем и их реконфигурацию в зависимости от условий полета, внешних возмущений и возможных отказов, что обеспечит наилучшие динамические свойства на всех режимах полета», – пояснил Михаил Тяглик.

Все вышеперечисленное в совокупности сделает пассажирский транспорт будущего – сверхзвуковой самолет – безопасным в эксплуатации даже в сложных метеоусловиях, в любое время суток и при сложной ветровой обстановке. Осталось лишь дождаться завершения проекта, проведения тестов и назначения лайнеров нового поколения на рейсы.

Сверхзвуку в России – быть. А что за рубежом?

Как уже было упомянуто, из всех зарубежных конкурентов России значительный прогресс в разработке и строительстве сверхзвукового пассажирского лайнера достигли только Франция и Великобритания. Но почему им не удалось продлить срок службы своего Concord и стоит ли ожидать его современного аналога? Как обстоят дела со сверхзвуком в других странах?

Оказывается, история помнит времена, когда разработкой сверхзвукового пассажирского лайнера активно занимались и США. В 1960-е годы три крупных компании: Boeing, Lockheed и North America Aviation получили задание на создание уникального аппарата, который должен был стать модернизированным аналогом Concord. В Вашингтоне понимали, что при успешном эксперименте обычные самолеты могут исчезнуть, но все же решили инвестировать значительные бюджетные средства в проект. Спустя несколько лет власти представили сразу три сверхзвуковых лайнера: Boeing 2707, Lockheed L-2000 и North America Aviation NAC-60.

От последнего варианта быстро отказались – он вмещал лишь 187 пассажиров и был предназначен для коротких маршрутов. Второй «сошел с дистанции» L-2000 – он оказался слишком шумным и ненадежным. Boeing имел больше шансов. Предполагалось, что его будут использовать не только в США, но и в Европе. Однако этого не произошло: экологи убедили правительство страны, что использование сверхзвукового лайнера небезопасно для атмосферы Земли, а простые люди жаловались на слишком высокие цены на билеты. В итоге в 1971 году правительство США отказалось от финансирования «сверхзвуковой» программы.

Возрождение проекта задумали лишь несколько лет назад. NASA совместно с компанией Lockheed Martin представили экспериментальный сверхзвуковой лайнер X-59. Его сборка завершилась в 2021 году, но презентация состоялась только в начале 2024 года.

«X-59 от NASA изменит наш способ путешествий, сделав преодоление расстояний более быстрым», – уверяет заместитель главы NASA Пэм Мэлрой.

Первые испытания этого американского лайнера запланированы на конец года. Однако в США ждут не только его тестов. Компания Boom Supersonic также представила свой сверхзвуковой самолет XB-1 и прототип его аналога – Overtune. Специалисты утверждают, что их джеты будут не только быстрыми, но и достаточно экологичными. Проверить это можно будет только после начала активной эксплуатации.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России.