NASA серьезно хочет вернуть сверхзвуковые самолеты
Сегодня на самолетах не летает только ленивый. Каждую минуту в воздухе нашей планеты находятся сотни тысяч пассажирских самолетов. Но у всех у них есть одна особенность: они дозвуковые. Космическое агентство NASA с тоской вспоминает об экспериментальных полетах 20 века и, чтобы не тосковать, занимается разработкой нового поколения самолетов. Сегодня современный человек, привыкший летать на «Боингах» и «Аэробусах», легко может предположить, что самолеты всегда были такими. Потому что никто не знает о «самолетах X» NASA — серии экспериментальных самолетов, запущенных в 1940-х годах. Многие из них были настолько продвинутыми, что вы удивитесь, почему современные самолеты настолько скучные. Самолеты без крыльев. Самолеты без хвостов. Без пилотов. Самолеты, способные делать разворот на 180 градусов в небе. Реактивные самолеты. Не было ничего, о чем бы не подумали самые амбициозные инженеры.
Самолеты X возвращаются: NASA объявило новую 10-летнюю экспериментальную программу, направленную на разработку воздушного судна, которое будет тише, чище и намного, намного быстрее. В их планах создать настолько тихий сверхзвуковой самолет, что его сверхзвуковой бум — преодоление звукового барьера — будет подобен сильному хлопку дверью автомобиля по соседству. И это только начало.
Рождение авиации
Возможно, вы захотите узнать, какое отношение все это имеет к космической деятельности NASA. NASA появилось из NACA, Национального консультативного комитета по аэронавтике, который был основан в начале 20 века.
Программа X началась после Второй мировой войны, когда NACA объединился с ВВС США, чтобы преодолеть звуковой барьер. Вместе они создали Bell X-1 и в 1947 году, после запуска над пустыней в Южной Калифорнии, пилот Чак Йегер стал первым человеком, достигшим скорости в 1 мах.
За следующие 60 лет программа X породила невероятные самолеты, побила бесчисленные рекорды скорости, высоты и дизайна и проложила путь следующему поколению воздушных путешествий.
Одним из самых интересных проектов был X-13. ‘Vertijet’, как его называли, мог взлетать вертикально, парить, летать подобно обычному самолету и вертикально садиться на площадку для приземления. Чтобы вершить эти подвиги без остановки или потери управления, самолет был оснащен «векторной тягой» — турбореактивными двигателями, которые могли направлять летательный аппарат в любую сторону.
За ним был X-31A, суперподвижный военный корабль, который мог разворачиваться в воздухе на 180 градусов. Там, где другие самолеты начинали неконтролируемое вращение, поворачиваясь под острым углом, X-31 был способен на акробатические трюки, которым позавидовали бы многие птицы.
Стоит упомянуть также и X-43A с ГПВРД (гиперзвуковым двигателем), который достигал ракетных скоростей и не нуждался в собственном кислороде для зажигания своего топлива. Вместо этого X-43 высасывал его из атмосферы по мере движения. Это был самый быстрый самолет на Земле, способный двигаться в девять раз быстрее скорости звука на собственной ударной волне. Следующая модель, беспилотный X-51A, в настоящее время удерживает рекорд самого длинного сверхзвукового полета.
В своей новой программе NASA вознамерилось воплотить эти громовые скорости в виде сверхзвуковых самолетов бизнес-класса. Есть только она проблема: сверхзвуковые самолеты невероятно шумные. Когда вы летите над Атлантикой, это ничего, но если вы летите над землей, жалоб будет очень много. В 50-60 годах американцы подали порядка 40 000 жалоб на ВВС после серии испытаний сверхзвуковых самолетов. Всего за три месяца в 1967 году исков было подано на 3 800 000 долларов.
В рамках проекта QueSST («Тихой сверхзвуковой технологии», Quiet Supersonic Technology) NASA планирует всерьез заняться сверхзвуковыми путешествиями. Но как?
Чтобы понять, как будет работать технология, для начала нужно понять, что делает ее такой громкой. По мере того как обычный самолет движется через воздух, он создает волны давления, подобно тому, как после брошенного в пруд с водой камня от него расходятся круги. Эти волны движутся на скорости звука, и по мере увеличения скорости самолета они начинают толкать друг друга, поскольку не могут удаляться друг от друга с течением времени. В конечном итоге они сливаются в одну ударную волну, которая начинается на носу самолета и заканчивается у его хвоста.
«Бум» происходит всякий раз, когда происходит изменение давления, так что один самолет приводит к двум громким хлопкам — когда с этим сталкивается нос и когда давление внезапно возвращается к норме, когда проходит хвост.
Недавние исследования в аэродинамических трубах показали, что, экспериментируя с формой самолета, можно было бы спроектировать ударную волну, которая не так будет бить по ушам. NASA пока не делится подробностями, но изначальные проекты включали замену «птичьего» дизайна нынешних самолетов (тела с крыльями) крыльями, которые вытекают из тела (представьте себе ската и поймете, о чем речь).
И это не всё. NASA надеется, что новые X-самолеты сократят углеродный след воздушных перевозок, снизят потребление топлива в два раза и сократят выбросы на 75%. X-57, представленный в этом месяце, станет одним из первых в мире полностью электрических самолетов, с двигателями на 14 аккумуляторах, которые можно будет перезаряжать, используя возобновляемую энергию. Самолет назвали «Максвелл» в честь Джеймса Клерка Максвелла, известного физика, отца современной физики. Даже новый сверхзвуковой самолет будет экологически чистым.
Для NASA эта новая исследовательская программа представляет собой возможность раздвинуть границы авиации. Для авиационных энтузиастов это возрождение многовековой традиции, которая захватывала воображение десятилетиями. Возможно, начнется новая сверхзвуковая гонка. Возможно, самолеты больше уже никогда не будут прежними.