Москва — Владивосток за 4 часа. Зачем Россия создаёт сверхзвуковой авиалайнер

Фото: © РИА Новости/Лев Поликашин

В нескольких странах мира возрождают сверхзвуковую гражданскую авиацию. Новые материалы, двигатели и современное оборудование, по мнению разработчиков, сделают самолёты эффективнее и лучше авиалайнеров прошлых поколений. Лайф разбирался, зачем сверхзвуковым пассажирским самолётам дают вторую жизнь и для чего «наследника» Ту-144 проектируют в России.

К середине 2020-х годов в ряде стран могут снова появиться сверхзвуковые пассажирские авиалайнеры. При их создании, как уверяют разработчики, были учтены все ошибки прошлого, а сами машины будут спроектированы с учётом всех современных технологий. Важнейшей в этом отношении, несмотря на наличие передовых авиационных решений, останется стоимость эксплуатации и, как следствие, стоимость перелёта для конкретного пассажира, ведь именно дороговизна в конце концов и сгубила три лучших сверхзвуковых пассажирских авиалайнера в истории.

Деньги решают всё

Идея передвигаться по миру в два раза быстрее по большому счёту не нова. Над ней авиастроители думали с того дня, как в небо поднялся первый самолёт. Однако в начале "реактивного века", когда огромные двигатели и гигантские конструкции только-только входили в моду, готовых решений в гражданском авиастроении, с помощью которых можно было бы создать конкурентный авиалайнер, не было ни у одной страны в мире. Первыми занять незаполненную нишу коммерческих перевозок на скорости, значительно превышающей скорость звука, решили Великобритания и Франция. Для производства первого совместного пассажирского авиалайнера была создана широкая кооперация — французам как большим мастерам создавать уникальные аэродинамические схемы отдали работу над планером и механизацией крыла. Британцы, в свою очередь, занялись созданием уникальной силовой установки и вспомогательных систем.

Искать хитрые решения, которые позволили бы экономично разогнать машину, получившую название Concorde, британцы не стали. Для того чтобы самолёт со взлётной массой под 190 тонн мог не только отрываться от земли, но и разгоняться до двух скоростей звука, под каждое крыло подвесили по два двигателя Olympus 593. Особенные двигатели выбрали из-за их военного прошлого — до установки на Concorde практически аналогичные двигатели под индексом Bristol Siddeley Olympus 301 устанавливались на британские стратегические бомбардировщики Avro Vulcan. Экономия для британцев стояла на десятом месте, а во главе угла оказались скорость и интенсивность набора высоты. Новые двигатели "пришлись ко двору", однако платой за двукратное превышение скорости звука стал чудовищный для гражданской авиации расход топлива. После начала коммерческой эксплуатации экономисты Air France и British Airways внезапно осознали, что перелёт из Лондона в Нью-Йорк требует заправки 120 тоннами авиационного керосина в 17 топливных баков. За такую прожорливость стоит поблагодарить именно британские двигатели — четыре агрегата потребляли 22 тонны керосина в час при полёте на крейсерской скорости. Ни одна маркетинговая кампания, скидки и бесплатное дорогое шампанское не могли заманить на борт англо-французских самолётов достаточного количества пассажиров — стоимость билета Лондон — Нью-Йорк — Лондон составляла $11 тыс., а такие расходы заставили задуматься даже тех, кто регулярно летал бизнес-классом.

Советская жар-птица

Сумасшедшую перспективу сверхзвуковой авиации хорошо понимали и в СССР. Практически одновременно с англо-французским самолётом в Советском Союзе началось проектирование отечественного супербыстрого авиалайнера Ту-144. Правда, путь, по которому пошли советские авиаконструкторы, существенно отличался от европейского — для сверхзвукового авиалайнера специально был разработан уникальный двигатель НК-144, способный работать в режиме форсажа, что было особенно удобно для экипажа во время взлёта и набора высоты. Мировые эксперты в области авиации на протяжении многих лет отмечали, что СССР был в гонке стороной догоняющей, однако Ту-144 совершил первый полёт и начал выполнение регулярных рейсов (правда, по перевозке грузов) на год раньше англо-французского Concorde. При схожих внешних очертаниях фюзеляжа Ту-144 имел ряд отличий от европейского самолёта. С самого начала стоимость эксплуатации советского самолёта играла ключевую роль, из-за чего максимальная дальность полёта оказалась вдвое меньше, чем у конкурентов. На скорости в 2М дальность полёта Ту-144 с максимальной
коммерческой нагрузкой и двигателями первого поколения составляла всего 3100 километров, в то время как Concorde на тех же режимах мог без проблем преодолевать 6470 километров.

При таких характеристиках даже полёт внутри страны (рейс Москва — Владивосток) требовал внедрения нового двигателя РД-36-51, с которым самолёт мог отрабатывать вложенные в его разработку деньги. Коммерческая эксплуатация Ту-144 оказалась крайне недолгой: уже через 8 месяцев после начала регулярных полётов на внутренних рейсах уникальный сверхзвуковой самолёт был снят с эксплуатации и международных коммерческих полётов не совершал. О трансконтинентальных маршрутах советским авиастроителям пришлось забыть — даже на новых двигателях РД-36-51 советский самолёт значительно уступал англо-французскому в дальности полёта. Что касается Concorde, то самолёты этого типа использовались на протяжении 27 лет и перевезли через океаны более 3 млн пассажиров. Однако и советский Ту-144, и англо-французский самолёт сгубили высокие цены на топливо и отсутствие спроса на полёты в ускоренном режиме. В списке сверхзвуковых неудачников оказался и американский самолёт Boeing 2707, разработка которого началась в качестве ответной меры на появление двух сверхзвуковых коммерческих машин. По сути, судьба этих машин была решена задолго до их первого полёта — общемировая экономическая рецессия в начале 70-х спровоцировала резкий рост цен на нефть, что неизбежно привело к увеличению стоимости авиационного керосина.

Новый подход

Несмотря на то что в XXI веке нефтепродукты стоят значительно дороже, чем в 70-х годах прошлого века, от идеи создания сверхзвуковых самолётов не планируют отказываться ни крупные консорциумы, ни частные компании. При этом ключевых игроков в этом направлении снова двое — Россия и Соединённые Штаты Америки. За океаном в партнёрстве NASA и Lockheed Martin (проигравших в начале 70-х тендер на строительство сверхзвукового авиалайнера специалистам из Boeing) создаётся так называемый бесшумный сверхзвуковой авиалайнер X-59, который будет выполнять регулярные рейсы по маршрутам знаменитого сверхзвукового авиалайнера Concorde. От традиционных авиалайнеров машина будет отличаться не только скоростью полёта — 1500 километров в час, но и его высотой — почти 17 километров.

Гражданский сверхзвуковой самолёт создавался при помощи специалистов из секретного подразделения Skunk Works, занятых разработкой сверхзвуковых и гиперзвуковых летательных аппаратов. Предполагается, что из Лондона в Нью-Йорк новый самолёт будет долетать за пять с небольшим часов. Первый коммерческий рейс новой машины запланирован на 2021–2022 годы. Своё видение сверхзвуковых полётов в любую точку мира представили и российские специалисты — при активном сотрудничестве с австралийскими и французскими авиастроителями к 2020 году планируют испытать прототип-демонстратор гиперзвукового авиалайнера на водороде. Сообщается, что новая машина может развивать максимальную скорость до 12М, что в шесть раз больше, чем крейсерская скорость Concorde. Проблема быстрого перелёта решается и на правительственном уровне — глава Минпромторга России Денис Мантуров сообщил, что разработка сверхзвукового гражданского самолёта находится на стадии предпроектных исследований.

Сообщается, что разработку самолёта ведут конструкторские бюро ОАК, а также ведущие авиационные институты — ЦАГИ и ЦИАМ. Мантуров отметил, что создание нового коммерчески эффективного сверхзвукового гражданского самолёта — самый большой вызов для современной мировой гражданской авиации. Производство таких самолётов может начаться после 2030 года. Военный эксперт Центра анализа стратегий и технологий (ЦАСТ) Михаил Барабанов в интервью Лайфу отметил, что вывести такой самолёт на коммерческую окупаемость крайне тяжело.

Сама разработка такого проекта требует серьёзных научных и опытно-конструкторских работ. Даже с учётом перспективных авиационных двигателей стоимость такого проекта может оказаться значительно больше, чем создание МС-21

Михаил Барабанов

Исполнительный директор отраслевого агентства "Авиапорт" Олег Пантелеев в беседе с Лайфом отметил, что разработчики в различных странах указывают слишком оптимистичные сроки начала коммерческих полётов и эксплуатации таких самолётов, а основного прорыва можно ожидать именно от самолётов с двигателями на водородном топливе.

Ожидать появления таких машин в будущем десятилетии не приходится, но к 2030–2040 годам быстрые полёты могут действительно стать доступными

Олег Пантелеев

По словам эксперта, важно решить проблему звукового удара, которая является определяющей в судьбе пассажирского самолёта. Неэкологичный, шумный самолёт не сможет летать над многими странами на сверхзвуке, а это значит, что самолёт, способный разгоняться значительно быстрее звука, придётся создавать практически с нуля.

Накопленные знания в области аэродинамики и совершенствование расчётных методов позволяют утверждать, что создание такого самолёта — вполне подъёмная задача, которая будет решена в следующем десятилетии

Олег Пантелеев

Источник