Сверхзвуковые пассажирские самолеты снова на «повестке дня»

Одним из основных направлений исследований мировых авиастроительных компаний сегодня являются сверхзвуковые пассажирские самолеты (СЗПС). Такие летательные аппараты позволят существенно сократить время, необходимое на перелеты. По оценкам экспертов, СЗПС могут начать выполнять полеты не раньше середины 2020-х годов.
Президент России В. В. Путин в январе 2018 года поставил перед авиастроителями задачу: «Нам сейчас нужно вернуться к сверхзвуковому пассажирскому движению. Сейчас мы в Казани реализовали блестящий проект, фактически создали новую машину Ту-160 для Вооруженных сил, и не только сам носитель, но и оружие к нему доработали. Работает все как часы, просто здорово. Так почему не создать сверхзвуковой пассажирский самолет?»
В сентябре того же года заместитель гендиректора Публичного акционерного общества «Туполев» Валерий Солозобов сообщил, что предприятие уже завершает предпроектные работы по СЗПС на 30 мест, который сможет развивать скорость до 1900 км/ч на высоте 11 километров. Одновременно специалисты Центрального института авиационного моторостроения активно разрабатывают методы снижения шума самолетов на местности и шума авиадвигателей, что делается в том числе и в рамках проекта СЗПС.
Разработкой делового и пассажирского сверхзвуковых самолетов занимается также Центральный аэрогидродинамический институт. Сначала там решено создать демонстратор (неполную версию) СЗПС с целью определения приемлемых характеристик самолета по шуму «звукового удара» и шуму взлета-посадки.
Информации по тому, как идет разработка СЗПС за рубежом, больше. В сообщениях западных СМИ много рекламы, но есть и конкретика. Например, сегодня в США ведутся работы над «тихим» СЗПС на 50 пассажиров по линии Аэрокосмического агентства (NASA) совместно с фирмой Lockheed Martin.
Демонстратор X-59 QueSST, к сборке которого приступили в июне 2019 года, будет иметь длинный фюзеляж (около 30 м), один двигатель F-414 тягой 77 тонн с шумопоглощающими фильтрами, обычные горизонтальные рули и классический киль. Кабина «прячется» в фюзеляж. Передний обзор заменяется видом на мониторе. Шумность X-59 QueSST планируют снизить с помощью особой конструкции планера, конфигурация которого должна максимально уменьшить число «местных» ударных волн и сделать их амплитуду минимальной. Уровень шума в салоне будет не более 75 децибел (разговор средней громкости – 50 дБ).
Первый вылет X-59 QueSST должен состояться в 2020 году. Для мониторинга шума от СЗПС на земле через год начнутся его полеты над полигоном. С 2022 года самолет будет летать над сушей для получения данных о шуме от добровольцев-обывателей, что поможет оценить «общественное» восприятие «звукового удара». Дальность самолета планируется не более трех тысяч км, то есть трансокеанские полеты на этом СЗПС выполняться не будут.
Другими разработчиками СЗПС в США сейчас являются фирмы Virgin Galactic и Boom Technology, их лайнер будет иметь двойную скорость звука, компания Spike Aerospace разрабатывает свой малошумный СЗПС S-512, компания Aerion объявила о разработке СЗПС AS2, полет которого должен состояться через Атлантику 23 октября 2023 года (приурочивается к 20-летию окончания эксплуатации англо-французских СЗПС). Концерн Boeing оставил далеко позади себя конкурентов по амбициозности планов. 28 июня 2018 года эта фирма объявила концепт гиперзвукового лайнера. Он будет летать быстрее пяти скоростей звука (пяти «махов») на высоте около 30 км, однако первый полет «суперлайнера» планируется не ранее 2040 года.
Напомним читателю, что США уже имеют опыт разработки СЗПС. Одна из них велась с июня 1963 года компанией «Боинг». Предполагалось, что самолет с названием «Боинг-2707» будет иметь крейсерскую скорость полета 2,7 «маха» при дальности до 6740 км и пассажировместимости до 277 человек, однако по мере разработки общественность все более озабочивалась проблемой «звукового удара». Население Америки уже было в курсе, что это такое. Так, в ходе испытаний военного самолета XB-70 в штате Оклахома в 1965 году из-за этого «удара» вдоль трассы полета в полосе шириной около 26 км владельцы домов подали большое число исков к ВВС США по возмещению ущерба за разбитые стекла и неудобства. Появились опасения, что сверхзвуковые «Боинги» (а было уже заказано 115 самолетов) создадут дискомфорт для населения, и разработка была прекращена на стадии постройки второго прототипа. Неудобства появляются из-за того, что когда самолет летит на «сверхзвуке», то он распространяет вокруг себя конус ударной волны. Она, достигая уха наблюдателя, вызывает эффект «выстрела». Это означает, что все люди на земле, находясь под самолетом – «возмутителем спокойствия», в полосе шириной в десятки километров будут слышать этот «выстрел».

Первый экипаж Ту-144 — В. Н. Бендеров, М. В. Козлов, Ю. Т. Селиверстов, Э. В. Елян.

Россия имеет свою историю СЗПС. Создание первого в мире сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144 — достижение СССР. Форма советского СЗПС определялась законами аэродинамики и наличием материалов. Опытный образец Ту-144 был построен летом 1968 года, а 31 декабря того же года, после 16 дней ожидания хорошей погоды, заслуженный летчик-испытатель Эдуард Ваганович Елян берет штурвал на себя и поднимает в небо с аэродрома Жуковский первый в мире пассажирский сверхзвуковой реактивный самолет Ту-144.

В июне 1969 года он уже летал с двойной скоростью звука – 2300 км/ч. Сначала Ту-144 использовался для грузовых перевозок, а с 1977 года перевозил до 150 пассажиров в Алма-Ату и Хабаровск. Цена билета на «сверхзвуковой» рейс была почти в три раза больше обычной. Обслуживать Ту-144 было сложно и дорого. Поэтому к началу 1980-х гг. от них отказались. Всего было построено 15 самолетов, из них три — для статических испытаний. В 1998 — 1999 гг. NASA приобрело у России Ту-144 и использовало его модификацию Ту-144 LL для исследования сверхзвуковых полетов гражданских самолетов.
Англо-французский СЗПС «Конкорд» (в переводе – согласие, гармония) впервые вылетел 2 марта 1969 года, 21 января 1976 года началась его эксплуатация французской авиакомпанией «Эр Франс» и английской «Бритиш Эйруэйз» (с дотацией от правительств Франции и Великобритании). «Конкорд» мог принять на борт до 120 пассажиров, преодолевал расстояние от Парижа до Нью-Йорка (5837 км) за 3,5 часа. Примерно такое же время требовалось, чтобы пролететь от Лондона до Нью-Йорка (5572 км). Было построено 20 самолетов. «Конкорды» летали на «сверхзвуке» над Атлантикой.
25 июля 2000 года один из французских «Конкордов» потерпел катастрофу на взлете из-за постороннего предмета, оказавшегося на полосе, а 23 октября 2003 года эксплуатация «Конкордов» была прекращена по коммерческим соображениям.
Сегодня в немецком Музее техники в Зинсхайме экспонируются два сверхзвуковых лайнера — Ту-144 и «Конкорд».

Ту-144 и Concorde в музее автотехники Sinsheim

Таким образом, сверхзвуковые пассажирские самолеты уже эксплуатировались в ХХ веке, однако проекты СЗПС и сейчас сталкиваются с множеством вопросов и проблем. Прежде всего на пути к созданию СЗПС авиастроители встречают препятствие в виде больших расходов на разработку из-за применения высокотехнологичных материалов и особой технологии производства. Без помощи государства здесь не обойтись. Кроме того, любой самолет, в том числе и высокотехнологичный, должен соответствовать традиционным стандартам безопасности и прочности. Поэтому СЗПС в мировой гражданской авиации пока нет.
Сергей Елисеев.