В середине ноября министр транспорта РФ Виталий Савельев в рамках «Транспортной недели — 2023» заявил, что Россия имеет все необходимые наработки для создания нового сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144.
Наша страна уже имеет опыт соответствующих разработок и, что важно, опыт эксплуатации сверхзвукового самолета Ту-144. Да, эта машина опередила свое время, и сегодня для создания такого лайнера на новой технологической базе у нас все необходимые наработки, сказал он и отметил, что в данный момент России с её огромными территориями не обойтись без развития сверхзвуковой гражданской авиации.
Надо признать, что слышать из уст Виталия Савельева, прекрасно осведомленного о состоянии отечественного гражданского авиастроения, такие заявления несколько забавно. Однако не вызывает смеха тот факт, что многие авиапроизводители сегодня на полном серьезе озаботились созданием сверхзвуковых гражданских самолетов нового поколения. Так что заявление о реинкарнации Ту-144 (на деле оказавшегося достаточно сырой и не самой удачной машиной туполевского КБ), по меньшей мере, сейчас в тренде.
Сверхзвуковая гонка
Первый в мире сверхзвуковой пассажирский самолет (СПС) — все тот же советский Ту-144 поднялся в небо 31 декабря 1968 года. Через два месяца взлетел англо-французский «Конкорд», продержавшийся в небе почти 35 лет. О том, почему советский самолет так быстро сошел с дистанции и по какой причине западные авиапроизводители надолго отошли от идеи СПС, мы поговорим в другой раз. Сейчас же мы попробуем проанализировать тренд к возрождению гражданского сверхзвука, имеющиеся на данный момент разработки в этом направлении, а главное — перспективы появления СПС нового поколения.
Прошло уже более полувека с начала эксплуатации Ту-144 и «Конкорда», а СПС нового поколения так и не появились ни в России, ни за рубежом, хотя разработки в этой области ведут все развитые страны и время от времени возникают вполне, казалось бы, готовые для реализации проекты. Спрос на СПС в 2025–2040 годах может составить от 2850 до 4110 самолетов. Тем не менее при бурном развитии военной сверхзвуковой авиации до новых СПС дело пока не дошло.
Прожекты, прожекты, прожекты…
Западные и отечественные эксперты считают, что во всем мире в настоящее время разрабатываются минимум пять проектов сверхзвуковых пассажирских самолетов второго поколения с выходом в свет в 2030 году. А в 2040–2050-х возможна конкуренция СПС с гиперзвуковыми самолетами.
Одним из таких вариантов будет сверхзвуковой пассажирский лайнер «Конкорд-2», который был недавно запатентован компанией Airbus. Предполагается, что «Конкорд-2» будет способен летать со скоростью, в 4,5 раза превышающей скорость звука. Это в три раза быстрее, чем мог разогнаться его предшественник. Лайнер способен долететь из Лондона до Нью-Йорка за час. В конструкции задействованы три разных типа двигателей: прямоточный воздушно-реактивный, турбореактивный и ракетный.
Предполагается, что самолет будет летать по «выделенке» — специально отведенным воздушным коридорам на высоте более 30 километров. Примечательно, что стартовать такой самолет будет вертикально, подобно ракете. Однако похвастаться пассажировместимостью «Конкорд-2» вряд ли сможет — в его салоне смогут разместиться менее 20 пассажиров. Будут ли совершаться на нем коммерческие рейсы, неизвестно.
Проект нового сверхзвукового восьмиместного пассажирского самолета для космического туризма разрабатывается и в российском МАИ под рабочим названием Fanstream. Он вобрал в себя лучшие советские технологии и призван стать универсальной машиной не только для межконтинентальных бизнес-полетов, но и для суборбитальных путешествий.
Скорость суборбитальной версии «Фанстрима» составит примерно шесть махов, то есть полтора-два километра в секунду, работать в атмосфере он будет на четырёх воздушно-реактивных двигателях. По словам разработчиков, для «Фанстрима» подойдут двигатели из семейства АЛ-31Ф от истребителей «Су-27» и «Су-34». Ракетный участок полета будет осуществляться с помощью дополнительного керосино-кислородного ЖРД.
В безвоздушном пространстве воздушно-реактивные двигатели на аппарате отключаются. Запускаются они уже во время возвращения в атмосферу на высоте около десяти километров. Кстати, для подъёма «Фанстриму» не требуется длинная взлётная полоса, взлетает он как истребитель. С торможением у этого самолета сложнее — у его двигателей нет реверса, зато имеются тормозные парашюты. С их помощью летательный аппарат будет останавливаться как бомбардировщик или истребитель.
На «Фанстриме» предполагается установить спасаемую кабину, которая позволит катапультироваться на всех режимах, даже при нулевой скорости и высоте. Элементы катапультного кресла К-36 будут использоваться в конструкции системы спасения на «Фанстриме», на котором будет встроен контейнер с парашютами.
При опасной ситуации система расстыковывает носовую часть самолёта с бронекапсулой для пассажиров, она «планирует» до высоты четырех километров, где срабатывает парашютная система.
Кроме того, пассажирские кресла и кресла пилотов снабжены индивидуальными спасательными парашютами, а кабина имеет аварийные сбрасываемые люки в пассажирском салоне и кабине пилотов. Самолёт сможет применяться и в качестве сверхзвукового пассажирского лайнера.
Частоту рейсов рационально планировать на уровне 50 полетов в год. Предварительно проект «Фанстрим» оценивается в миллиард долларов при парке в 10–12 самолетов. Время выхода в первый рейс — через четыре-пять лет. Ежегодный налет одного составит до 1000 часов. Срок службы (ресурс) по планеру — 20 лет. Замена или ремонт двигателей — через 1000 часов. Билет для полета через Атлантику обойдется в 30 тысяч долларов, стратосферный прыжок — в 50 тысяч, а суборбитальный полет — в 200 тысяч. «Фанстрим» может быть использован для запуска небольших спутников
А нужен ли нам СПС?
Как водится, ни одна бочка меда не возможна без ложки дегтя, способной свести на нет все благие мечтания. В случае с СПС этих ложек не одна и не две. Способны ли они разом покончить со всем этим сверхзвуковым медом, решайте сами.
Первое — это экология, прежде всего воздействие шума и звукового удара на окружающую среду, хотя и влияние вредных выбросов на озоновый слой Земли тоже в поле зрения специалистов.
Во-вторых, низкая эксплуатационная эффективность сверхзвуковых самолетов. По топливной эффективности они в полтора-два раза уступают дозвуковым коммерческим самолетам.
Следующая проблема — цена воплощения тех технологий, которые позволяют удовлетворить первым двум требованиям.
Не меньшую роль играет и проблема безопасности. Одной из главных угроз в процессе эксплуатации авиалайнеров является разгерметизация салона на больших высотах. Поскольку происходит она очень быстро, нужно учитывать возможность экстренного снижения. Поэтому ограничения по высоте могут возникнуть и с точки зрения обеспечения безопасности.
Повышение высоты полета нежелательно и из-за воздействия эмиссии оксидов азота на озоновый слой, максимальная концентрация которого наблюдается на высотах 20–25 километров.
И последняя, но очень важная проблема — сертификация. Для сертификации СПС отсутствуют требования, особенно по звуковому удару и шуму на местности, на которые следует ориентироваться потенциальным разработчикам самолетов.
Таким образом, на сегодня все еще нельзя сказать, смогут ли все известные и неизвестные преимущества СПС перевесить риски и недостатки, связанные с их использованием. Равно как и до сих пор нет ответа на главный вопрос: стоит ли создавать рискованные сверхдорогостоящие проекты, преимуществами которых смогут воспользоваться лишь избранные, тогда как негативные плоды их реализации предстоит пожинать всем остальным?
Валерий Агеев, Авиационный инженер, летчик, журналист
Специально для Ridus.ru