Каждый, кто хоть раз летал самолетом, помнит, какой шум стоит в салоне. К сожалению, этот недостаток продиктован самой конструкцией воздушного транспорта, и избавиться от него очень непросто. Но конструкторы к этому активно стремятся – и иногда им это удается.
Почему шумит самолет
Чтобы создать тихий самолет, нужно сначала найти причину шума. Самой шумной частью гражданского транспорта является двигатель, а именно — реактивная струя газов, которую он создает. Снизить производимый ею шум помогают специальные насадки. А салон от него защищает звукоизоляция.
Шум реактивного двигателя уменьшают за счет многоконтурности. Вместо одного компрессора в турбореактивный двигатель устанавливаются несколько. При этом режимы работы подбираются таким образом, чтобы шумы компенсировали, а не усиливали друг друга.
Аналогично работают системы активного шумоподавления, устанавливаемые на выходе самого шумного агрегата. Они записывают звук, разбирают его на синусоидальные направляющие и генерируют новую звуковую дорожку таким образом, чтобы на каждую «впадину» оригинального шума приходился налагаемый «горб». То есть две акустические волны взаимно гасят друг друга. На практике абсолютно точного наложения двух синусоид добиться сложно, но частичной компенсации конструкторам достичь удалось.
Также для достижения тишины они ставят на диффузоре и сопле двигателя глушители, используют для моторных гондол шумо- и вибропоглощение. Правда, эти методы работают только до определенного предела. Ведь все они ведут к уменьшению тяги. То есть абсолютно тихий, на 100%, самолет имел бы нулевую тягу – и какой в нем тогда смысл?
Шум реактивных самолетов
Отдельно поговорим о грохоте, который издает реактивный транспорт. В данном случае причина – в стене сдавленного воздуха, которая образуется по мере движения самолета.
Пока он летит ниже скорости звука, он как бы расталкивает молекулы воздуха, и те неохотно расходятся в сторону. Эти возмущения воздушной среды обгоняют самолет, постепенно рассеиваясь в атмосфере. Но когда он догоняет звук, уплотнения сливаются в монолитный фронт, не успевают рассеяться. Самолет прошивает эту стену – отсюда и возникает грохот, который можно услышать на земле. И не только услышать: пролетевший на низкой высоте самолет может сбить человека с ног или сорвать крышу с дома. Этот убийственный эффект применялся, в частности, в Секторе Газа. Израильские военные использовали акустический удар для воздействия на мирное население.
Читайте на тему – «Звук как оружие».
Обгоняя звук, самолет превращается в призрак: он летит абсолютно бесшумно. Но это не значит, что услышать звук невозможно, он просто раздастся позже, когда воздушный транспорт уже исчезнет. Это можно сравнить с тем, что мы сначала видим молнию и только через какое-то время, иногда продолжительное, слышим гром.
Задача конструкторов – сделать так, чтобы самолет проходил через воздушную стену, как игла через тонкую ткань. Достигается такой эффект за счет доработки аэродинамической формы. Многие сверхзвуковые самолеты имеют игольчатые носы и оттянутые назад крылья с острыми кромками.
Правда, недостаточно просто придать самолету указанные формы. Акустика – тонкая вещь, так что один и тот же прием в разных условиях может не сработать. Так что задача конструкторов намного сложнее: нужно сделать так, чтобы самолет адаптировался к столкновению стены каждый раз заново. Для этого применяются крылья с изменяемой геометрией, нерегулируемые сопла и перестраиваемые воздухозаборники. Правда, стопроцентного снижения тишины не дают и они, так как найти баланс между акустикой и аэродинамикой на практике не так просто
Самые тихие самолеты
Несмотря на сложности, сопряженные с созданием максимально бесшумного авиационного транспорта, конструкторам все же удается добиться успеха.
Сейчас самым тихим гражданским самолетом считается Airbus A380. В основном он используется Emirates. Уровень шума в салоне примерно в два раза ниже, чем в популярном Boeing 747. Самолет вмещает 525 пассажиров и может пролететь 15 400 км. Правда, неизвестно, как долго Airbus A380 будет удерживать этот статус: спрос падает, производство планируется закончить уже в 2021 году.
В 2017 году был представлен Bombardier CS300 от латвийской авиакомпании airBaltic, названный на тот момент самым бесшумным.
Но самой оригинальной идеей, пожалуй, был SAX-40, слухи о котором появились несколько лет назад. Здесь конструкторы обратились к аэродинамике, уделив внимание форме лайнера. Оцените эти гладкие очертания:
Концепция получила название Blended Wing Body, то есть «плавно сопряженное крыло». По словам конструкторов, шум самолета будет не громче, чем у стиральной машины, а экономия топлива достигнет 35%.
Но большинство специалистов видят будущее за гибридными самолетами. Автомобили уже протоптали первую тропинку в этой области, дело за воздушным транспортом. Электросамолеты уже существуют, The Siemens-FlyEco Magnus eFusion – тому пример. Но говорить о внедрении технологии в гражданскую авиацию и массовые авиаперевозки пока рано. По оценкам экспертов, это случится не раньше, чем через 10-15 лет, и в первую очередь электросамолеты будут летать на коротких и средних дистанциях. Кроме снижения шума конструкторы пророчат экономию топлива и уменьшение вредных выбросов в атмосферу – именно то, к чему стремится современная авиация. Насколько верно сбудутся предсказания специалистов, проверим, когда придет время.
