Когда сверхзвуковая авиация станет реальностью? Почему, несмотря на современные технологии и материалы, ни одна страна пока не создала такой самолёт? Какими должны быть эти лайнеры? На эти вопросы отвечает Михаил Тяглик, доцент кафедры 106 МАИ, эксперт с опытом более 50 проектов в авиационно-космической отрасли.
Михаил Тяглик пять лет работал над проектом отечественного сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС) в лаборатории «Искусственный интеллект и безопасность полёта» НЦМУ «Сверхзвук». По его словам, ключевой прорыв для создания СПС связан с системами управления.
Ранние сверхзвуковые модели, такие как Ту-144, требовали от пилотов высокого мастерства на взлёте и посадке. Сегодня автоматика компенсирует скольжения, потерю высоты и поддерживает скорость. В российских SJ-100 и МС-21 уже внедрены такие технологии, но для СПС они усложняются из-за широкого диапазона скоростей. Инженеры разрабатывают системы, способные адаптироваться даже к отказам компонентов и сохранять управляемость.
Сверхзвуковым самолётам свойственны особенности в динамике полёта. Взлёт и посадка были сложны для пилотов, а лайнеры были неустойчивы по скорости. Применялся автомат тяги. Тяглик отмечает, что, по словам лётчиков, посадка Ту-144 без автомата тяги напоминала цирковой номер.
Современные требования к устойчивости СПС гораздо выше. Создаются системы, берущие на себя часть функций. Например, при вираже самолёт может скользить и терять высоту. Современная система управления позволяет пилоту сосредоточиться на управлении, а не на компенсации таких эффектов. Такие системы обеспечат хорошие динамические свойства во всём диапазоне скоростей.
Комфорт в самолёте — это удобные кресла, продуманность с точки зрения перегрузок и вибраций. Система управления обеспечивает плавное нарастание перегрузок и парирование ветровых возмущений. Вместе с медиками прорабатываются вопросы шума, вибраций и ощущений при взлёте и посадке.
Однако комфорт должны чувствовать и люди на земле. Снижение шума на местности остаётся главной задачей. Конструкторы используют три подхода: уменьшение габаритов самолётов, полёты на высотах 15-18 км и особую геометрию фюзеляжа для направления ударных волн вверх.
Двигатели размещают над фюзеляжем для снижения шумового воздействия. В демонстраторе XB-1 компании Boom уже тестируют эти решения. Американский проект отказался от опускаемой носовой части, заменив её камерами и экранами для пилотов.
Искусственный интеллект не заменит пилотов в ближайшие годы. Нейросети не гарантируют точности в критических ситуациях, поэтому их роль ограничена диагностикой, поддержкой экипажа и обработкой данных. «Системы управления требуют детерминированных решений, а не приблизительных», — поясняет Тяглик.
Безопасность СПС соответствует стандартам дозвуковой авиации. Вероятность отказа — 10⁻⁹. Однако специфика сверхзвука добавляет сложностей. Например, топливо должно выдерживать высокие температуры, а его производство и логистика требуют перестройки инфраструктуры.
Сроки реализации проектов СПС остаются неопределёнными. Основные сложности — обеспечение спроса и разработка технологий. Китай и США планируют запустить свои СПС к 2030 году. Однако сертификация и испытания займут минимум пять лет. Мировой опыт авиастроения показывает, что сроки разработки часто сдвигаются.
В форсайте развития авиационной отрасли до 2030 года был предусмотрен сверхзвуковой пассажирский самолёт. Программа велась Министерством промышленности и торговли и Министерством высшего образования и науки.
«Сверхзвуковая авиация — это не гонка за скоростью, а комплекс инженерных решений, — резюмирует Тяглик. — Даже если спрос на такие самолёты не вырастет, технологии найдут применение в других отраслях».
Инфраструктура аэропортов уже готова к приёму сверхзвуковых бизнес-джетов. Их малые габариты позволяют использовать существующие взлётно-посадочные полосы. Однако интеграция в систему управления воздушным движением потребует новых протоколов, особенно для полётов на больших высотах.