CC BY
115
МАКС® Новые разработки
Центральный аэрогидродинамический институт имени Н. Е. Жуковского (ФГУП «ЦАГИ») известен во всем мире своими исследованиями и разработками в области аэродинамики летательных аппаратов. Институт базируется в Жуковском почти 100 лет и по праву может считать себя не гостем, а хозяином МАКС. В стенах института работали выдающиеся авиаконструкторы. В подтверждение своей славы ЦАГИ представил на МАКС-2017 уникальные проекты новых перспективных самолетов, создание которых приведет к глобальным изменениям не только в мировой авиации, но и в экономике, бизнесе, глобальной политике. О самых грандиозных разработках института журналу «ВКС» рассказал инженер отдела аэродинамики летательных аппаратов ФГУП «ЦАГИ» Александр Крутов.
ЛЕТУЧИЙ
КОРАБЛЬ-КОНТЕЙНЕРОВОЗ
- Абсолютное большинство грузов перевозятся сегодня по морю огромными судами-контейнеровозами, с которыми по вместимости не может соревноваться ни один существующий на сегодняшний день грузовой самолет. Маршрут кораблей ограничен морем, да и скорость их невелика. Все это отрицательно сказывается на мировом товарообороте, а значит, тормозит рост экономики. Несомненно, в будущем создадут самолеты, которые будут конкурировать в грузоподъемности с кораблями. Начало этому процессу положил наш институт.
Я говорю о перспективном проекте дозвукового тяжелого транспортного самолета с взлетной массой около 1000 тонн. Самолет предназначен для перевозки контейнерных грузов общей массой до 500 тонн со скоростью 500 км/ч на расстояние более 600 км. Для него не нужно будет строить специальные взлетно-посадочные полосы. Он взлетает и садится с традиционных аэродромов класса А, которые принимают «Аэробус А380». Самолет сможет лететь над морем на малой высоте, используя экранный эффект на крейсерском режиме, благодаря чему достигается экономичность (за счет повышения эффективности аэродинамики). Он будет лететь на высоте до 3000 м, огибая препятствия, обходя грозовые фронты. В качестве топлива тут может использоваться сжиженный природный газ, бак с которым разместится в центроплане самолета. Прорабатываются варианты пилотируемые и непилотируемые.
- Когда этот самолет сможет совершить свой первый полет?
- Не ранее 2030 года. Нужно еще решить большой комплекс проблем, связанных с системой управления таким аппаратом, с силовой установкой. На нем должны быть очень мощные двигатели. На «Боинге-777» установлен двигатель |90 с тягой до 50 тонн. Здесь нужна такая же взлетная тяга, но, так как самолет будет летать на малой высоте, двухконтурные двигатели не будут эффективными. У них повышенный расход топлива, следовательно, нужны будут винтовые двигатели. Возникают проблемы с передачей мощности от газотурбинного генератора винту. Нужен редуктор, который выдержал бы такие мощности. Для этого самолета должны быть созданы новые перспективные материалы, скорее всего, композитные.
- В чем преимущество вашего аппарата?
- Хотелось бы еще раз подчеркнуть, что основные его конкуренты - не самолеты, а суда-контейнеровозы. Мы предполагаем, что наш аппарат предоставит новые логистические возможности для транспортных компаний. Это возможность перевезти большие (по сравнению с грузовыми самолетами) партии товара на значительно большей скорости, чем суда-контейнеровозы, и с большей безопасностью. Ведь нередко корабли теряют контейнеры из-за волнений на море. Они очень зависимы от погодных условий, кроме того, выбрасывают в атмосферу огромное количество вредных веществ.
Основные габариты тяжелого транспортного самолета интегральной схемы (ТТС-ИС):
Взлетная масса - 1000 тонн
Грузоподъемность - 500 тонн
Скорость - 500 км/ч
Размах крыла - 95 м
Длина - порядка 74 м
Колея шасси - 16 м
Самолет не будет взлетать с воды, как
традиционные экранопланы, а значит,
ему не потребуется преодолевать
ее высокое сопротивление, чтобы
разогнаться.
Макет тяжелого транспортного самолета интегральной схемы (ТТС-ИС)
САМОЛЕТ БИЗНЕСА И НЕ ТОЛЬКО
- Сегодня мы наблюдаем новую волну интереса к сверхзвуковым бизнесджетам. Ведь многим бизнесменам требуется оперативность передвижения, тратить время и силы на многочасовые межконтинентальные перелеты на обычных самолетах им не хочется. В мире есть несколько частных компаний, которые пытаются сделать подобный аппарат. Проводятся исследования в NASA, в JAXA - японском агентстве аэрокосмических исследований.
ЦАГИ не отстает в разработках сверхзвукового лайнера. Наш проект межконтинентального сверхзвукового самолета рассчитан на перевозку пассажиров со скоростью до 2100 км/ч на дальность до 8000 км. Его форма обусловлена созданием минимального звукового удара на земле.
Проекты Ту-144 и «Конкорд» потерпели экономическое фиаско, потому что им запрещали летать над землей со сверхзвуковой скоростью. Наш самолет будет выполнен без недостатков своих именитых предшественников. Его вытянутая форма и стреловидное крыло типа «чайка», согласно исследованиям, должны существенно уменьшить уровень звукового давления на земле. Скорее всего, этот самолет будет предназначен для перевозки пассажиров бизнес-класса - 20 мест, но нами предусмотрена и компоновка экономкласса вместимостью до 80 пассажиров.
Макет сверхзвукового пассажирского самолета
Габариты перспективного сверхзвукового бизнесджета
Скорость - 2100 км/ч
Дальность перелета - до 8000 км
Конфигурация пассажирского салона:
Бизнес-класс - 20 мест Экономкласс - 80 мест
РЕЙС МОСКВА - СИДНЕИ. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛЕТА - ТРИ ЧАСА
- Международный проект, в котором принимают участие Евросоюз, Россия, Австралия, направлен на создание высокоскоростного гражданского самолета с гиперзвуковой скоростью более 8000 км/ч. На этом самолете можно будет прилететь из Москвы в Сидней за три часа. Предположительно, самолет будет летать на жидком водороде.
ТОПЛИВО БУДУЩЕГО
- В Советском Союзе в 1988 году создали летающую лабораторию Ту-155, питающуюся жидким водородом и сжиженным природным газом. Принципиальная возможность создания такого самолета подтверждена. Идет отработка эксплуатации такого топлива. Жидкий водород - это криогенное топливо. Температура его хранения составляет -260 °С. Нужна очень хорошая теплоизоляция баков и всей топливной системы, системы контроля, системы проверки герметичности баков, целостности теплоизоляции. Особые эксплуатационные требования: заправка очень сложна.
Цены на традиционное горючее - керосин - рано или поздно поползут вверх. Запасы нефти будут иссякать, интерес к водороду - увеличиваться. Сейчас двигатели на водородном топливе активно продвигаются в автомобилестроении. Постепенно и мы придем к водородной экономике. Сейчас разрабатываются электрические генераторы на водороде. Все это в зачаточных технологиях уже существует. Осталось просто развить до приемлемого уровня.
- У самолета очень необычная носовая часть фюзеляжа. Непонятно, где же располагается кабина пилотов?
- Это воздухозаборник. На гиперзвуковой скорости традиционные турбореактивные двигатели уже не работают. Здесь прямоточный воздуш-
Манет гиперзвукового пассажирского самолета, работающего на жидком водороде
но-реактивный двигатель с особой конфигурацией воздухозаборного устройства, которое создает необходимые параметры уже в камере сгорания двигателя.
При гиперзвуковой скорости сильно нагревается конструкция аппарата. Использование жидкого водорода позволит охлаждать конструкцию - это бонус от использования криогенного топлива. Где будут сидеть пилоты - не столь важно. Сегодня уже есть системы электронного зрения. Для этого аппарата придумают специальную систему технического зрения, без необходимости создания традиционного фонаря кабины. ЦАГИ занимается экспериментальным исследованием аэродинамической модели, исследованием течения воздухозаборников. Пока это перспективное исследование. В 2050 году такой самолет сможет существовать.
