Китай обладает огромным потенциалом для строительства военных и гражданских самолетов, Но разработки все еще отстают в технологическом плане. Речь идет не о гиперзвуковых двигателях, а об обычных двигателях для пассажирских самолетов и истребителей.
SR-71 Blackbird
В начале 2025 года в Китае впервые официально подтверждено, что ведется строительство турбореактивного двигателя, который позволит самолетам развивать скорость 4 Маха — около 4900 км/ч.
Ученые из Национальной лаборатории Тайхан сообщили о прорыве, достигнутом в разработке двигательной системы. В лабораторных условиях была проведена серия испытаний двигателя, который эффективно и стабильно обеспечивает скорость до 4 Махов.
Используются современные технологии, такие как искусственный интеллект для управления в реальном времени. Культовый самолет служит образцом для подражания: Lockheed SR-71 Blackbird.
Разведывательный самолет состоял на вооружении ВВС США с 1966 по 1998 год. По сей день он удерживает официальный рекорд скорости среди самолетов с турбореактивными двигателями. В 1976 году была достигнута скорость 3529,6 км/ч, что соответствовало 3,35 Маха.
По его собственному заявлению, в 1986 году пилот Брайан Шул даже совершил полет на данном самолете со скоростью 3,5 Маха, уклонившись от ракеты во время миссии над Ливией. Однако эта информация считается неподтвержденной.
Гибридный режим привода
Как и SR-71, новый китайский двигатель рассчитан на одновременную работу в двух режимах. Обычные турбореактивные двигатели (турбинные воздушно-реактивные двигатели) являются наиболее часто используемыми авиационными двигателями в мире. Они используются как в истребителях, так и в пассажирских самолетах. Они всасывают окружающий воздух и сжимают его в компрессоре. Топливо добавляется в камеру сгорания. Смесь сгорает. В реактивном сопле газ расширяется еще больше, увеличивая скорость потока.
В военных самолетах также используется форсажная камера. В этом случае топливо подается непосредственно в газ в районе реактивного сопла. Увеличивается скорость, что необходимо многим истребителям для достижения сверхзвуковой скорости (1 Маха). Истребители также используют форсажные камеры во время взлета, например, чтобы взлетать с авианосцев или коротких взлетно-посадочных полос.
Форсажная камера очень неэффективна: она увеличивает расход топлива в 10 раз по сравнению с обычным использованием двигателя. Поскольку предполагалось, что SR-71 будет летать на высоких сверхзвуковых скоростях в течение длительного времени, этот вариант был невозможен: топлива бы не хватило.
Таким образом, двигатель J58 самолета Blackbird объединил в себе принцип турбореактивного двигателя с принципом прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД). На высоких скоростях поступающий воздух поступает по 6 трубам непосредственно в форсажную камеру, минуя турбореактивный двигатель.
ГПВРД работают эффективнее турбореактивных на высоких скоростях, но их можно использовать только на сверхзвуковых скоростях, поскольку они не всасывают воздух механически, а делают это исключительно за счет сильного воздушного потока во время полета.
На высоких скоростях воздушно-реактивный двигатель J58 обеспечивал около 80 процентов тяги. Это означало, что по мере приближения самолета к запланированной максимальной скорости в 3,2 Маха расход топлива снижался на больших расстояниях, в отличие от более низких скоростей. Недостатком было то, что управление этим двухрежимным двигателем было очень сложным и подверженным ошибкам. Поэтому SR-71 требовал очень высокого уровня обслуживания.
На схеме показан поток воздуха и работа J58 на разных скоростях. Фото: Inductiveload/Wikimedia Commons
Китайские чипы и ИИ улучшают тягу
Китайские исследователи хотят решить эту проблему с помощью своего гибридного привода, использующего современную электронику и искусственный интеллект. По словам ученых, это было непростой задачей, поскольку двигатель должен был соответствовать текущим требованиям китайской армии: не разрешалось использовать западные компьютерные чипы или другие компоненты. Если бы произошел вооруженный конфликт или торговая война, эмбарго на такие детали означало бы, что производство двигателей больше невозможно.
Кроме того, процессоры, необходимые для управления компонентами двигательной установки, должны выдерживать суровые условия, возникающие во время полетов на скорости 4 Маха. Найдя нужные чипы, исследователи разработали «улучшенную, адаптивную модель с высоким числом Маха». Это позволяет в режиме реального времени корректировать параметры двигателя в соответствии с текущими условиями полета, что должно обеспечить более высокие скорости и более эффективное использование топлива.
Модель китайского двигателя со скоростью 4 Маха — SR-71. Его использовали не только военные США, но и НАСА в исследовательских целях. Фото: НАСА
Разница между оптимальными и реальными условиями
По словам исследователей, эта модель необходима, поскольку существуют различия между расчетами компьютера относительно того, как должен вести себя двигатель, и тем, как он ведет себя на самом деле.
Несоответствие может оказать существенное влияние на управление и, следовательно, на производительность двигателя. Это происходит из-за того, что при производстве и сборке привода возникают минимальные отклонения, которые не были учтены в первоначальных расчетах. Отклонения также могут увеличиваться из-за нагрева и вибраций во время использования, что приводит к еще большему расхождению.
Итак, в ходе экспериментов с двигателем были выявлены ошибки и проблемы. На основе этих данных был обучен ИИ. В результате ученые создали алгоритм, которым были оснащены компьютерные чипы. Созданная таким образом модель должна не только отслеживать параметры производительности и работоспособности двигателя в режиме реального времени и оптимизировать управление, но и делать точные прогнозы. Это позволит сократить расходы на техническое обслуживание в будущем. Кроме того, можно избежать более длительных простоев, если, например, заблаговременно заказать запасную часть для привода на основе прогноза и своевременно заменить ее, а не ждать, пока он действительно сломается.
Технологию можно использовать и для других авиационных двигателей, производимых в Китае. Решение также может снизить расход топлива в полете и объем работ по техническому обслуживанию гражданских самолетов.
Возможное использование в J-20 или новых истребителях-невидимках
Где именно будет использоваться новый двигатель, пока неизвестно. Например, в следующем году Китай планирует выпустить прототип, который по совпадению напоминает SR-71 и, как ожидается, будет летать со скоростью 4 Маха. Однако в нем используется вращающийся детонационный двигатель, а не турбореактивный.
Несмотря на то, что новый двигатель может быть использован в гражданских самолетах (в преемнике Concorde), основное внимание, скорее всего, будет уделяться его военному применению. Об этом свидетельствует не только тот факт, что двигатель был построен в соответствии со спецификациями для вооруженных сил Китая. Среди прочих и Национальная лаборатория Тайхан участвовала в исследованиях и разработках двигателей J-20.
J-20A использует двигатели WS15, которые предположительно позволяют ему развивать скорость до 2 Махов. Помимо J-20, есть и другие аппараты, которые могли бы подойти для нового двигателя. В конце 2024 года в Китае были замечены три новых самолета-невидимки. Особый интерес представляет модель с подвижными законцовками крыла, которая имеет обозначение J-XDS (настоящее название пока неизвестно).
J-XDS Если Китай действительно построит истребитель, способный развивать скорость до 4 Махов с этим двигателем, он станет уникальным в мире. На данный момент ни одна армия не имеет на вооружении истребитель, способный развивать скорость более 3 Махов.
Последним самолетом, преодолевшим этот рубеж, стал российский МиГ-25. Самолет, введенный в эксплуатацию в 1970 году, смог достичь скорости 3,2 Маха, однако это создало такую нагрузку на двигатели, что впоследствии их пришлось заменить. Поэтому пилотам было дано указание не летать со скоростью, превышающей 2,83 Маха.
В России МиГ-25 был снят с эксплуатации из-за высоких эксплуатационных расходов. Другие страны также вывели из эксплуатации свои МиГ-25.
Самый быстрый самолет в мире
Рекорд самой быстрой машины принадлежит X-43. Экспериментальный самолет НАСА является беспилотным и оснащен гиперзвуковым воздушно-реактивным двигателем, который 16 ноября 2004 года достиг скорости 9,66 Маха (10 617 км/ч).
За ним следует X-15. Этот экспериментальный самолет был пилотируемым, но использовал ракетный двигатель, поэтому его нельзя считать реактивным. 3 октября 1967 года он достиг скорости 6,72 Маха (7274 км/ч) на высоте 31 км.