초음속 항공기는 음속을 초과하는 속도로 비행할 수 있는 항공기입니다(마하 수 M = 1.2-5).

이야기

1940년대 제트 전투기의 출현으로 설계자들은 속도를 더욱 높일 수 있었습니다. 증가된 속도는 폭격기와 전투기의 성능을 향상시켰습니다.

초음속 시대의 선구자는 미국의 테스트 파일럿인 Chuck Yeager였습니다. 1947년 10월 14일 XLR-11 로켓 발전소로 실험 항공기 Bell X-1을 비행하면서 그는 통제된 비행에서 음속을 극복했습니다.

개발

초음속 항공의 급속한 발전은 60-70년대에 시작되었습니다. XX 세기. 그런 다음 항공기의 공기 역학적 효율성, 조종성 및 안정성 문제가 해결되었습니다. 높은 비행 속도로 인해 폭격기와 정찰기가 편안한 높이인 20,000m 이상으로 실제 천장을 높일 수 있었습니다.

목표물을 타격할 수 있는 대공 미사일 설치 및 복합 단지가 출현하기 전에 높은 고도, 폭격 작전의 주요 원칙은 폭격기를 유지하는 것이었습니다. 최대 높이그리고 속도. 그런 다음 정찰 폭격기, 요격기, 전투기, 요격 폭격기 등 다양한 목적을 위한 초음속 항공기가 제작되어 연속 생산되었습니다. Convair F-102 Delta Dagger는 최초의 초음속 정찰기였으며 Convair B-58 Hustler는 최초의 초음속 장거리 폭격기였습니다.

현재 새로운 항공기의 설계, 개발 및 생산이 진행 중이며 그 중 일부는 레이더와 시각적 가시성을 줄이는 특수 기술인 "스텔스"를 사용하여 생산됩니다.

승객용 초음속 항공기

항공 역사에서 정기 비행을 수행하는 2 대의 승객 초음속 항공기 만 만들어졌습니다. 첫 비행 소련 항공기 Tu-144는 1968년 12월 31일에 발생했으며 작동 시간은 1975-1978년입니다. Anglo-French 항공기 "Concorde"는 1969년 3월 2일 첫 비행을 했으며 1976-2003년에 대서양 횡단 방향으로 운영되었습니다.

이러한 항공기를 이용하면 장거리 비행시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 라이너가 고도 9~12km를 사용하는 시기에 고고도(약 18km)에서 비어있는 항공노선을 사용할 수 있게 됐다. 무거운 짐을 지고 있었다. 또한, 초음속 항공기는 항로 밖에서(직항로) 비행을 했다.

천음속 및 초음속 항공기(SSBJ, Tu-444, Tu-344, Tu-244, Lockheed L-2000, Boeing Sonic Cruiser, Boeing 2707)의 여러 프로젝트가 실패하고 두 개의 구현된 프로젝트가 서비스에서 제외되었음에도 불구하고 개발 현대 극초음속 여객기 프로젝트(예: SpaceLiner, ZEHST) 및 수륙양용(군사 수송) 신속 대응 항공기 프로젝트가 계속됩니다. Aerion AS2 초음속 비즈니스 제트기가 생산에 착수했습니다.

이론적인 질문

초음속의 아음속 비행과 비교할 때 항공기가 음속에 도달하면 흐름 패턴의 변화가 발생하여 결과적으로 장치의 운동 가열이 증가하고 공기 역학적 항력이 증가하기 때문에 다른 법칙에 따라 수행됩니다. , 공기역학적 초점의 변화가 관찰된다. 이 모든 것이 전체적으로 항공기의 조종성과 안정성의 저하에 영향을 미칩니다. 지금까지 알려지지 않은 파도 저항 현상도 나타났습니다.

따라서 음속 도달 시 효율적인 비행을 위해서는 엔진 출력의 증가뿐만 아니라 새로운 설계 솔루션의 도입이 필요합니다.

따라서 그러한 항공기는 외관이 변경되었습니다. 아음속 항공기의 "부드러운"모양과 비교하여 날카로운 모서리와 특징적인 직선이 나타납니다.

현재까지 진정으로 효율적인 초음속 항공기를 만드는 작업은 해결되지 않았습니다. 제작자는 정상적인 이착륙 특성을 유지하는 것과 속도를 높이기 위한 요구 사항 사이에서 절충안을 찾아야 합니다.

따라서 높이와 속도 측면에서 현대 항공의 새로운 개척지 달성은 새로운 추진 시스템 및 레이아웃 계획의 도입뿐만 아니라 비행 기하학의 변화와도 관련이 있습니다. 이러한 변경은 저속에서의 성능을 손상시키지 않으면서 고속으로 비행할 때 항공기의 품질을 개선해야 하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 디자이너는 실용적인 천장의 요구 사항을 달성 할 수 있다면 최근 날개 면적과 프로파일 두께 감소, 스위프 각도 증가, 큰 상대적 두께 및 낮은 스위프의 날개로 돌아가는 것을 포기했습니다. 그리고 속도.

초음속 항공기는 저속에서 우수한 성능을 발휘하고 고속, 특히 지상 고도에서 항력에 저항하는 것이 중요합니다.

항공기 분류:

하지만

비

에

G

디

그리고

에게

엘

영형

피

아르 자형

1968년 12월 31일 세계 최초의 초음속 여객기 Tu-144의 시험 비행을 했습니다. 3년 후인 1971년 여름, 그는 파리에서 열린 국제 항공 전시회의 주최자와 손님에게 놀라운 인상을 남겼습니다. "소련 새"의 기능을 보여주기 위해 개발자는 오전 9시에 모스크바에서 비행기를 보냈고 동시에 오전 9시에 불가리아 수도에 착륙했습니다.

초음속 항공기 Tu - 144의 설계.

Tu-144는 1960년대 투폴레프 설계국에서 개발한 소련의 초음속 항공기입니다. 콩코드와 함께 항공사에서 상업적 목적으로 사용한 단 2대의 초음속 여객기 중 하나입니다.
60 년대에 미국, 영국, 프랑스 및 소련의 항공계는 최대 속도 2500-3000 km / h, 비행 범위가 최소 6-8000 인 승객 초음속 항공기 제작 프로젝트에 대해 적극적으로 논의했습니다. km. 1962년 11월, 프랑스와 영국은 콩코드 공동 개발 및 건설에 관한 협정에 서명했습니다(동의).

초음속 항공기의 제작자.

소련에서는 학자 Andrey Tupolev의 설계 국이 초음속 항공기 제작에 참여했습니다. 1963년 1월 설계국의 예비 회의에서 Tupolev는 다음과 같이 말했습니다.
"한 대륙에서 다른 대륙으로 사람이 이동하는 항공 운송의 미래에 대해 생각하면 확실한 결론에 도달하게 됩니다. 초음속 여객기는 의심할 여지 없이 필요하며 그들이 삶에 올 것이라는 데 의심의 여지가 없습니다 ..."
학자의 아들인 Alexei Tupolev가 프로젝트의 수석 디자이너로 임명되었습니다. 다른 조직의 1000명 이상의 전문가가 그의 디자인 부서와 긴밀히 협력했습니다. 창조는 아날로그 비행 중 풍동 및 자연 조건에서의 수많은 테스트를 포함하는 광범위한 이론 및 실험 작업이 선행되었습니다.

콩코드와 Tu-144.

개발자는 최적의 기계 레이아웃을 찾기 위해 많은 노력을 기울여야 했습니다. 설계된 라이너의 속도는 2500km/h 또는 3000km/h로 근본적으로 중요합니다. 콩코드가 2500km/h로 설계되었다는 사실을 알게 된 미국인들은 6개월 만에 강철과 티타늄으로 만든 승객용 보잉 2707을 출시하겠다고 밝혔습니다. 이 재료들만이 파괴적인 결과 없이 3000km/h 이상의 속도로 공기 흐름과 접촉하는 구조의 가열을 견뎠습니다. 그러나 견고한 강철 및 티타늄 구조는 여전히 심각한 기술 및 작동 테스트를 거쳐야 합니다. 이것은 오랜 시간이 걸릴 것이며 Tupolev는 2500km / h의 속도를 기반으로 두랄루민으로 초음속 항공기를 만들기로 결정합니다. 미국 보잉 프로젝트는 이후 완전히 폐쇄되었습니다.
1965년 6월, 이 모델은 연례 파리 에어쇼에서 선보였습니다. Concord와 Tu-144는 서로 놀라울 정도로 유사한 것으로 판명되었습니다. 소비에트 디자이너는 말했습니다 - 놀라운 것은 아닙니다. 일반적인 모양은 공기 역학의 법칙과 특정 유형의 기계에 대한 요구 사항에 의해 결정됩니다.

초음속 항공기의 날개 모양.

그러나 날개의 모양은 무엇이어야합니까? 우리는 문자 "8"의 형태로 앞 가장자리의 윤곽이 있는 얇은 삼각형 날개에 정착했습니다. 무미익 구조(이러한 항공모함 설계로 불가피한)는 초음속 라이너를 모든 비행 모드에서 안정적이고 잘 제어할 수 있게 했습니다. 4개의 엔진이 축에 더 가까운 동체 아래에 위치했습니다. 연료는 케이슨 윙 탱크에 넣습니다. 동체와 날개 돌출부의 뒤쪽에 위치한 균형 탱크는 아음속 비행 속도에서 초음속 비행 속도로 전환하는 동안 무게 중심의 위치를 ​​변경하도록 설계되었습니다. 코는 날렵하고 매끄럽게 만들어졌습니다. 그러나 이 경우 조종사에게 전방 전망을 제공하는 방법은 무엇입니까? 그들은 탈출구를 찾았습니다 - "코 굽히기". 원형 동체에는 이륙 시 12도, 착륙 시 17도 각도로 아래쪽으로 휘어진 조종석 노즈 콘이 있습니다.

초음속 비행기가 하늘로 이륙합니다.

1968년의 마지막 날, 최초의 초음속 항공기가 하늘을 날다. 이 기계는 테스트 파일럿 E. Yelyan이 운전했습니다. 여객기로서 그는 1969년 6월 초 고도 11km에서 세계 최초로 음속을 극복했습니다. 초음속 항공기는 1970년 중반에 고도 16.3km에 두 번째 음속(2M)을 취했습니다. 초음속 항공기는 많은 설계 및 기술 혁신을 통합했습니다. 여기서 나는 전면 수평 꼬리와 같은 결정에 주목하고 싶습니다. PGO 사용 시 비행 기동성이 향상되었으며 착륙 접근 시 속도가 소멸되었습니다. 국내 초음속 항공기는 20여 개 공항에서 운항할 수 있는 반면, 착륙 속도가 빠른 프랑스-영국 콩코드는 인증된 공항에서만 착륙할 수 있었다. Tupolev Design Bureau의 디자이너들은 엄청난 일을 했습니다. 예를 들어 날개의 필드 테스트를 수행하십시오. 그들은 미래의 초음속 항공기 날개의 디자인과 장비를 테스트하기 위해 특별히 변환 된 비행 실험실 인 MiG-21I에서 열렸습니다.

개발 및 수정.

기본 설계 "044"의 개발 작업은 두 가지 방향으로 진행되었습니다. RD-36-51 유형의 새로운 경제적인 비연소 터보제트 엔진 생성과 공기 역학 및 초음속 항공기 설계의 상당한 개선입니다. 그 결과 초음속 비행 범위에 대한 요구 사항을 충족했습니다. RD-36-51이 장착된 초음속 항공기의 변형에 대한 소련 내각 위원회의 결정은 1969년에 채택되었습니다. 동시에 MAP-MGA의 제안에 따라 RD-36-51을 만들고 초음속 항공기에 설치할 때까지 특정 연료 소비가 감소한 NK-144A로 6대의 초음속 항공기를 만들기로 결정했습니다. . NK-144A를 장착한 직렬 초음속 항공기의 설계는 RD-36-51의 초음속 순항 모드 시리즈에서 8 이상의 Kmax를 받은 공기역학의 중요한 변화를 수행하기 위해 크게 현대화되어야 했습니다.

현대화 된 초음속 항공기의 건설.

사전 생산 현대화된 Tu-144("004")의 건설은 1968년 MMZ "Experience"에서 시작되었습니다. NK-144 엔진(Cp = 2.01)으로 계산된 데이터에 따르면 추정된 초음속 범위는 3275km, NK-144A( Ср=1.91)로 3500km 초과 순항 모드 M=2.2에서 공기역학적 특성을 향상시키기 위해 날개 형상을 계획에서 변경(선단을 따라 휘어진 부분을 76으로 축소 °, 베이스는 57°로 증가), 날개 모양은 "고딕"에 가까워졌으며, "044"에 비해 날개 면적이 증가하여 날개 끝의 더 강렬한 원추형 비틀림이 도입되었습니다. 날개의 공기 역학에서 중요한 혁신은 날개 중간 부분의 변경으로 순항 모드에서 자체 균형을 제공했습니다. 최소한의 손실이 모드에서 날개의 비행 변형에 대한 최적화를 고려한 품질. 150명의 승객을 수용할 수 있도록 동체 길이를 늘리고 활 모양을 개선하여 공기 역학에도 긍정적인 영향을 미쳤습니다.

"044"와 달리 공기 흡입구가 있는 쌍발 엔진 나셀의 각 쌍의 엔진이 떨어져서 동체의 아래쪽 부분을 자유롭게 이동하여 온도 및 진동 부하 증가로부터 동체를 내리면서 날개의 아래쪽 표면을 변경했습니다. 계산 된 흐름 압축 영역의 위치, 날개의 아래쪽 표면과 공기 흡입구의 위쪽 표면 사이의 간격 증가 -이 모든 것이 입구에서 공기 흡입구로의 흐름을 미리로드하는 효과를보다 집중적으로 사용할 수있게했습니다. Kmax보다 "044"에 탈 수있었습니다. 엔진 나셀의 새로운 레이아웃에는 섀시 변경이 필요했습니다. 주 랜딩 기어는 엔진 나셀 아래에 배치되었으며 엔진의 공기 채널 사이 내부를 청소하고 8륜 보기로 전환했으며 청소 계획은 다음과 같습니다. 기수 착륙 장치도 변경되었습니다. "004"와 "044"의 중요한 차이점은 비행 중 전면 다중 섹션 개폐식 불안정화 날개의 도입으로, 이 날개는 이륙 및 착륙 모드에서 동체에서 확장되었으며 편향된 엘레본으로 필요한 균형을 제공할 수 있게 했습니다. -플랩. 설계 개선, 탑재량 및 연료 공급 증가로 이륙 중량이 증가하여 190톤("044"-150톤)을 초과했습니다.

사전 생산 Tu-144.

시제품 초음속 항공기 No. 01-1 (꼬리 번호 77101)의 건설은 1971 년 초에 완료되었으며 1971 년 6 월 1 일 첫 비행을했습니다. 공장 테스트 프로그램에 따르면 이 기계는 338시간 동안 231회의 비행을 완료했으며 그 중 55시간은 초음속 비행을 했습니다. 이 기계에서 다양한 비행 모드에서 발전소의 상호 작용에 대한 복잡한 문제가 해결되었습니다. 1972년 9월 20일, 자동차는 모스크바-타슈켄트 노선을 따라 비행했으며, 노선은 1시간 50분 만에 완료되었으며 비행 중 순항 속도는 2500km/h에 달했습니다. 사전 생산 기계는 Voronezh에서 대량 생산 배치의 기초가되었습니다. 항공기 공장(VAZ)는 정부의 결정에 따라 일련의 초음속 항공기 개발을 위임 받았습니다.

직렬 Tu-144의 첫 비행.

NK-144A 엔진을 장착한 직렬 초음속 항공기 No. 01-2(꼬리 번호 77102)의 첫 비행은 1972년 3월 20일에 이루어졌습니다. 시리즈에서는 시제품 기계의 테스트 결과에 따라 날개의 공기 역학을 수정하고 면적을 다시 약간 증가 시켰습니다. 시리즈의 이륙 중량은 195톤에 달했습니다. 직렬 기계의 작동 테스트 시점까지 NK-144A의 특정 연료 소비는 엔진 노즐을 최적화하여 1.65-1.67 kg/kgf hour로, 나중에는 최대 1.57 kg/kgf hour로 증가하는 동안 비행 범위 각각 3855-4250km와 4550km로 증가해야 했습니다. 실제로 1977년까지 Tu-144 및 NK-144A 시리즈의 테스트 및 개선 중에 추력 5000kgf의 초음속 순항 모드에서 Cp = 1.81kg/kgf hour, 이륙 애프터버너 추력 모드 20,000에서 Cp = 1.65kg/kgf hour kgf, Ср=0.92 kg/kgf 시간은 3000 kgf의 순항 아음속 추력 모드 및 천음속 모드의 최대 애프터버너 모드에서 11800 kgf를 받았습니다. 초음속 항공기의 파편.

테스트의 첫 번째 단계.

프로그램에 따라 짧은 기간 동안 초음속 모드에서 430시간 이상을 포함하여 총 739시간의 비행 시간으로 395회의 비행이 수행되었습니다.

테스트의 두 번째 단계.

2단계 운항시험에서 항공산업부장관과 합동명령에 따라 민간 항공 1977년 9월 13일자 No. 149-223, 민간 항공 시설 및 서비스의 보다 적극적인 연결이 있었습니다. 민간 항공 B.D. 차관이 이끄는 새로운 테스트 위원회가 구성되었습니다. 거친. 위원회의 결정에 따라 1977년 9월 30일 - 10월 5일의 공동 명령에 의해 확인된 승무원은 운영 테스트를 수행하도록 임명되었습니다.
첫 번째 승무원: 조종사 B.F. Kuznetsov(모스크바 민간 항공 교통국), S.T. Agapov(ZhLIiDB), 내비게이터 S.P. Khramov(MTU GA), 비행 엔지니어 Yu.N. Avaev(MTU GA), Yu.T. Seliverstov(ZhLIiDB), 수석 엔지니어 S.P. 아바키모프(ZhLIiDB).
두 번째 승무원: 조종사 V.P. 보로닌(MGU GA), I.K. Vedernikov(ZhLIiDB), 네비게이터 A.A. Senyuk(MTU GA), 비행 엔지니어 E.A. 트레분초프(MTU GA) 및 V.V. 솔로마틴(ZhLIiDB), 수석 엔지니어 V.V. Isaev (GosNIIGA).
세 번째 승무원: 조종사 M.S. Kuznetsov(GosNIIGA), G.V. Voronchenko(ZhLIiDB), 네비게이터 V.V. Vyazigin(GosNIIGA), 비행 엔지니어 M.P. Isaev(MTU GA), V.V. 솔로마틴(ZhLIiDB), 수석 엔지니어 V.N. 포클라드(ZhLIiDB).
네 번째 승무원: 조종사 N.I. Yurskov(GosNIIGA), V.A. Sevankaev(ZhLIiDB), 내비게이터 Yu.A. Vasiliev(GosNIIGA), 비행 엔지니어 V.L. Venediktov(GosNIIGA), 최고의 엔지니어 I.S. 메이보로다(GosNIIGA).

테스트를 시작하기 전에 특정 요구 사항을 "상쇄하기 위해" 사용하기 위해 받은 모든 자료를 검토하는 데 많은 작업이 수행되었습니다. 그러나 이것에도 불구하고 일부 민간 항공 전문가들은 수석 엔지니어 A.M. Teteryukov의 지도하에 1975년 GosNIIGA에서 개발된 "초음속 항공기의 작동 테스트 프로그램"의 구현을 주장했습니다. 이 프로그램은 실제로 MGA 노선에서 이전에 완료된 비행을 750회(1200시간 비행)에 반복해야 했습니다.
두 단계에 대한 운영 비행 및 테스트의 총량은 835 비행 시간으로 445 비행에 달할 것이며 그 중 475 시간은 초음속 모드입니다. 모스크바-알마-아타 노선에서 128편의 비행이 수행되었습니다.

최종 단계입니다.

테스트의 마지막 단계는 기술적인 측면에서 어렵지 않았습니다. 일정에 따라 리듬 작업이 심각한 실패 및 주요 결함 없이 제공되었습니다. 엔지니어링 및 기술 팀은 여객 운송을 준비하면서 가정용 장비를 평가하는 "재미"를 받았습니다. 시험에 참가한 승무원들과 국가민간항공연구원 관련 전문가들은 기내에서 승객에게 서비스를 제공하는 기술을 개발하기 위해 지상 훈련을 실시하기 시작했습니다. 소위. "농담"과 승객과의 두 가지 기술 비행. '추첨'은 1977년 10월 16일 행선지 공항에서 항공권 체크인, 수하물 체크인, 여객 탑승, 실시간 비행, 여객 하차, 수하물 체크인의 완벽한 시뮬레이션으로 진행되었습니다. "승객"(Design Bureau, ZhLIiDB, GosNIIGA 및 기타 조직의 최고 직원)은 끝이 없었습니다. "비행"에서의 다이어트는 최고 수준일등석 메뉴부터 인정을 받은 만큼 모두가 아주 맛있게 먹었다. "무승부"를 통해 여객 서비스의 많은 중요한 요소와 세부 사항을 명확히 할 수 있었습니다. 1977년 10월 20일과 21일에 모스크바-알마-아타 노선을 따라 승객을 태운 두 번의 기술 비행이 이루어졌습니다. 첫 번째 승객은 초음속 항공기의 제작 및 테스트에 직접 관련된 많은 조직의 직원이었습니다. 오늘날에는 선내 분위기를 상상하기조차 어렵습니다. 기술 인력이 절대적으로 익숙하지 않은 일류 서비스를 배경으로 기쁨과 자부심, 발전에 대한 큰 희망이있었습니다. 첫 번째 비행에는 주요 기관 및 조직의 모든 수장이 탑승했습니다.

여객 통행의 도로가 열려 있습니다.

기술 비행은 심각한 발언 없이 통과했으며 초음속 항공기의 완전한 준비태세와 지상 서비스의 모든 준비를 보여주었다. 정기 운송. 1977년 10월 25일 소련 민간 항공부 장관 B.P. Bugaev 및 소련 항공 산업 장관 V.A. Kazakov는 긍정적 인 결론과 결론으로 ​​"NK-144 엔진이 장착 된 초음속 항공기의 작동 테스트 결과에 관한 법률"이라는 주요 문서를 승인했습니다.
1977년 10월 29일에 소련 민간 Tu-144에 대한 임시 감항 표준의 요구 사항을 준수하는 Tu-144의 표를 기반으로, 국가 및 작전 테스트에 대한 행위를 포함하여 제시된 증거의 전체 양 소련 I.K.의 국가 항공 등록부 Mulkidzhanov는 결론을 승인하고 NK-144A 엔진을 장착한 초음속 항공기에 대한 소련 최초의 감항 인증서 유형 번호 03-144에 서명했습니다.
도로 여객 교통열렸습니다.

여객 통행의 도로가 열렸습니다.
초음속 항공기는 소련 내 18개 공항에서 이착륙이 가능한 반면 이착륙 속도가 15% 빨라진 콩코드는 공항마다 별도의 착륙증명서가 필요했다.

초음속 항공기의 두 번째 연속 사본.

1973년 6월, 제30회 파리 국제 에어쇼가 프랑스에서 개최되었습니다. 세계 최초의 초음속 항공기인 소련 정기 여객기 Tu-144로 인한 관심은 엄청났습니다. 6월 2일 파리 교외 르 부르제에서 열린 에어쇼를 관람하기 위해 수천 명의 방문객이 출구를 지켜보았다. 통로초음속 항공기의 두 번째 연속 사본. 4개 엔진의 포효, 강력한 이륙 - 이제 자동차가 하늘을 날 수 있습니다. 라이너의 날카로운 코는 곧게 펴져 하늘을 겨냥했습니다. Kozlov 대위가 조종하는 초음속 Tu는 파리 상공을 처음으로 시연 비행했습니다. 필요한 높이를 얻은 자동차는 수평선 너머로 갔다가 돌아와 비행장 위로 원을 그리게 되었습니다. 비행은 일반 모드에서 진행되었으며 기술적인 문제는 발견되지 않았습니다.
다음날 소련 승무원은 새로운 승무원이 할 수있는 모든 것을 보여주기로 결정했습니다.

시위 중 재난.

6월 3일의 화창한 아침은 문제를 예고하는 것 같지 않았습니다. 처음에는 모든 것이 계획대로 진행되었습니다. 청중은 고개를 들고 일제히 박수를 쳤습니다. "최고 등급"을 보여준 초음속 항공기가 추락했습니다. 그 순간 프랑스 미라지 전투기가 공중에 나타났습니다 (나중에 밝혀진 바와 같이 그는 에어쇼를 촬영하고있었습니다). 충돌은 불가피해 보였다. 비행장과 관중에게 충돌하지 않기 위해 승무원 사령관은 더 높이 올라가기로 결정하고 핸들을 자신쪽으로 당겼습니다. 그러나 높이가 이미 손실되었고 구조에 큰 하중이 생성되었습니다. 결과적으로 오른쪽 날개가 부러지고 떨어졌습니다. 그곳에서 불이 시작되었고 몇 초 후 타오르는 초음속 항공기가 지상으로 돌진했습니다. 파리 교외 Goosenville의 한 거리에 끔찍한 착륙이 발생했습니다. 경로에 있는 모든 것을 파괴하는 거대한 기계는 땅에 추락하고 폭발했습니다. 전체 승무원(6명)과 지상에 있던 8명의 프랑스인이 사망했습니다. Goosenville도 피해를 입었습니다. 여러 건물이 파괴되었습니다. 무엇이 비극을 일으켰습니까? 대부분의 전문가에 따르면 재난의 원인은 Mirage와의 충돌을 피하기 위해 초음속 항공기 승무원이 시도한 것입니다. 착륙할 때 Tu는 French Mirage 전투기에서 깨어났습니다.

사진에는 ​​닐 암스트롱(Neil Armstrong) 달에 착륙한 최초의 우주비행사, 우주비행사 조지 티모피비치 베레고보이(Georgy Timofeevich Beregovoy)와 모든 죽은 승무원들의 서명이 담겨 있다. 르 부르제 에어쇼에서 시범 비행 중 초음속 항공기 No. 77102가 추락했습니다. 6명의 승무원(소련의 명예 시험 조종사 영웅 M.V. Kozlov, 시험 조종사 V.M. Molchanov, Navigator G.N. Bazhenov, 수석 설계자, 엔지니어 소령 V.N. Benderov, 수석 엔지니어 B.A. Pervukhin 및 비행 엔지니어 A.I. Dralin) 전원이 사망했습니다.

A.N. Tupolev Design Bureau 직원에 따르면 재해의 원인은 부적절하게 조정된 아날로그 제어 시스템 장치의 연결로 인해 파괴적인 과부하가 발생했다고 합니다.
조종사에 따르면 거의 모든 비행에서 비상 상황이 발생했습니다. 1978년 5월 23일, 초음속 항공기의 두 번째 충돌이 발생했습니다. 라이너의 개선된 실험 버전 Tu-144D(No. 77111), 연료 라인의 파괴로 인한 3차 발전소의 엔진 나셀 영역에서 연료 화재, 객실 내 연기 승무원에 의한 두 대의 엔진 차단으로 Yegoryevsk시에서 멀지 않은 Ilyinsky Pogost 마을 근처의 들판에 비상 착륙했습니다.
착륙 후 승무원 사령관 V.D. Popov, 부조종사 E.V. Elyan 및 항해사 V.V. Vyazigin은 조종석 창을 통해 라이너를 떠났습니다. 캐빈에 있던 엔지니어 V. M. Kulesh, V. A. Isaev, V. N. Stolpovsky는 정문을 통해 라이너를 떠났습니다. 비행 엔지니어 O. A. Nikolaev와 V. L. Venediktov는 착륙 중 변형된 구조물에 작업장에서 붙잡혀 사망했습니다. (편향된 노즈 콘이 먼저 지면에 닿았고, 불도저 칼처럼 작동하여 지면을 확보하고, 배 아래로 회전하여 동체에 들어갔습니다.) 1978년 6월 1일, Aeroflot는 초음속 여객기 비행을 영구적으로 중단했습니다.

초음속 항공기의 개선.

초음속 항공기 개선 작업은 몇 년 동안 계속되었습니다. 5개 출시 생산 항공기; 5개가 더 건설 중이었습니다. Tu-144D(장거리)라는 새로운 수정 사항이 개발되었습니다. 그러나 새로운 엔진(더 경제적인)인 RD-36-51을 선택하려면 항공기, 특히 발전소의 상당한 재설계가 필요했습니다. 이 영역의 심각한 디자인 격차로 인해 새 라이너의 출시가 지연되었습니다. 1974년 11월에 일련의 Tu-144D(꼬리 번호 77105)가 이륙했고 첫 비행 후 9년이 지난 1977년 11월 1일에 초음속 항공기가 감항 인증서를 받았습니다. 같은 날 여객기가 개업했다. 짧은 운항 기간 동안 라이너는 3194명의 승객을 태웠습니다. 1978년 5월 31일, 비행이 중단되었습니다. 일련의 Tu-144D 중 하나에서 화재가 발생하고 라이너가 추락하여 비상 착륙 중에 추락했습니다.
파리와 예고리예프스크의 재앙은 프로젝트에 대한 국가의 관심이 감소했다는 사실로 이어졌습니다. 1977년부터 1978년까지 600개의 문제가 확인되었습니다. 그 결과 이미 80년대에 이르러 초음속 항공기를 철거하기로 결정하면서 "음향 장벽을 넘을 때 사람들의 건강에 나쁜 영향을 미친다"고 설명했다. 그럼에도 불구하고 생산 중인 Tu-144D 5대 중 4대가 완성되었습니다. 나중에 그들은 Zhukovsky에 기반을 두고 비행 연구소로 공중에 떠올랐습니다. 총 16대의 초음속 항공기가 제작되어(장거리 개조 포함) 총 2556회 출격했습니다. 90년대 중반까지 그 중 10개가 살아남았습니다. 4개는 박물관에 있습니다(Monino, Kazan, Kuibyshev, Ulyanovsk). 하나는 그것이 지어진 Voronezh의 공장에 남아있었습니다. 다른 하나는 4대의 Tu-144D와 함께 Zhukovsky에 있었습니다.

그 후 Tu-144D는 모스크바와 하바롭스크 간의 화물 운송에만 사용되었습니다. 전체적으로 초음속 항공기는 Aeroflot 깃발 아래 102번의 비행을 했으며 그 중 55번은 여객기였습니다(3,194명의 승객이 탑승했습니다).
나중에 초음속 항공기는 세계 기록을 세우는 것을 목표로 시험 비행과 몇 번의 비행 만했습니다.
Tu-144LL에는 Tu-160, 다양한 센서, 테스트 제어 및 기록 장비에 사용된 것과 유사한 서비스 가능한 NK-144 또는 RD-36-51이 없기 때문에 NK-32 엔진이 설치되었습니다.
Tu-144 정기 여객기는 총 16척을 건조하여 총 2,556회 출격하여 4,110시간을 비행했습니다(이 중 77144대가 가장 많이 비행하여 432시간). 4개의 추가 라이너 건설은 완료되지 않았습니다.

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  요즘에는 스텔스 가시성 감소 기술을 사용하여 만든 항공기를 포함하여 새로운 항공기가 등장하고 있습니다.

  승객용 초음속 항공기

  1968년 12월 31일에 첫 비행을 하여 1978년부터 1978년까지 운용되어 두 달 후인 3월 2일에 첫 비행을 한 소련 항공기 Tu-144만이 정규 비행을 수행한 것으로 알려져 있습니다. 1969 - 2003년부터 2003년까지 대서양 횡단 비행을 한 프랑스 "Concorde"(fr. Concorde - "동의")의 첫 비행. 그들의 작전으로 장거리 비행의 비행 시간을 크게 단축할 수 있을 뿐만 아니라 높은 고도(≈18km)에서 무부하 공역을 사용할 수 있게 되었으며, 여객기가 사용하는 주요 공역(고도 9-12km)은 이미 그 해에로드되었습니다. 또한 초음속 항공기는 직선 경로(기도 외부)를 따라 비행했습니다.

  초음속 및 천음속 여객기(Boeing 2707, Boeing Sonic Cruiser, Douglas 2229, Lockheed L-2000, Tu-244, Tu-344, Tu-444, SSBJ 등)의 여러 이전 및 기존 프로젝트의 실패에도 불구하고 구현 된 두 프로젝트의 항공기 운영 중단은 이전에 개발되었으며 극초음속 (궤도 이하 포함) 여객기 (예 : ZEHST, SpaceLiner) 및 군용 수송 (착륙) 신속 대응 항공기의 현대 프로젝트가 있습니다. 개발 중인 Aerion AS2 여객 비즈니스 제트기는 2015년 11월 총 24억 달러에 20대에 대한 확정 주문을 받았으며 2023년부터 인도가 시작됩니다.

  이론적 문제

  아음속과 달리 초음속 비행은 항공기가 음속에 도달하면 주변 흐름의 공기 역학이 질적으로 변하기 때문에 공기 역학적 항력이 급격히 증가하고 운동 가열로 인해 다른 공기 역학 조건에서 진행됩니다. 고속에서 공기 흐름의 마찰로 인한 구조의 구조도 증가하고 공기 역학적 초점이 이동하여 항공기의 안정성과 제어성을 상실하게 됩니다. 또한 최초의 초음속 항공기 제작 이전에는 알려지지 않은 "파동 항력"과 같은 현상이 나타났습니다.

  따라서 단순한 엔진 출력 증가로 인해 음속과 거의 및 초음속에서 효과적인 안정적인 비행을 달성하는 것이 불가능했으며 새로운 설계 솔루션이 필요했습니다. 결과적으로 항공기의 외관이 변경되었습니다. 아음속 항공기의 "부드러운" 형태와 대조적으로 특징적인 직선과 날카로운 모서리가 나타났습니다.

  효율적인 초음속 항공기를 만드는 문제는 지금까지 해결된 것으로 간주될 수 없다는 점에 유의해야 합니다. 제작자는 속도를 높이고 허용 가능한 이착륙 특성을 유지해야 하는 요구 사항 사이에서 타협해야 합니다. 따라서 속도 및 고도 측면에서 항공이 새로운 개척지를 달성하는 것은 보다 발전된 또는 근본적으로 새로운 추진 시스템의 사용 및 항공기의 새로운 구조적 배치뿐만 아니라 비행 중 기하학의 변화와도 관련이 있습니다. 이러한 변경은 고속에서 항공기 특성을 개선하는 반면 저속에서는 품질을 악화시키지 않아야 하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 최근에 제작자는 날개 면적과 프로파일의 상대적 두께를 줄이는 것을 거부하고 가변 형상을 가진 항공기에 대한 날개의 스윕 각도를 늘리는 것을 거부하고 만족스러운 경우 작은 스윕과 큰 상대 두께의 날개로 돌아갑니다. 속도와 실용적인 한도는 이미 달성되었습니다. 이 경우 초음속 항공기는 특히 저고도에서 저속에서 우수한 성능을 발휘하고 고속에서 낮은 항력을 갖는 것이 중요하다고 간주됩니다.

  항공 및 운송 산업의 모든 전문가의 가장 중요한 작업 중 하나는 초음속 여객기. 이미 존재하는 초음속 여객기의 분석을 통해 근본적으로 새롭고 비용 효율적이며 환경 표준을 충족하는 개발을 가능하게 했습니다. 초음속으로 현대 항공 복도 외부의 비행 고도에서 사용할 수 있는 범용 초음속 여객기를 만드는 것을 목표로 하는 여러 발명품을 고려하십시오.

  Korabef Johann과 Prampolini Marko가 설계한 초음속 항공기는 Concorde 및 Tupolev TU-144 항공기의 성능을 향상시켰습니다. 특히, 방음벽 극복에 수반되는 소음 수준의 감소.

  본 발명은 전방 섹션 또는 노즈(CN), 중간 섹션 또는 승객 캐빈(P) 및 후방 섹션에 의해 형성되는 동체(도 1)를 포함한다. 항공기의 동체는 일정한 단면을 가지고 있으며, 이는 객실 섹션에서 시작하여 항공기의 후방 방향으로 점차적으로 팽창하고 좁아집니다.

  

  그림 1. 초고속 항공기의 종단면도

  동체 후면 내부에는 액체 산소 R01이 있는 하나 이상의 탱크와 로켓 엔진에 동력을 공급하도록 설계된 액체 또는 슬러지 형태 Rv의 수소 탱크가 있습니다.

  항공기에는 (그림 2)와 같이 삼각형 고딕 날개가 있으며, 그 뿌리는 전방 동체의 확장이 시작되는 수준에서 시작됩니다. 델타 날개는 동체의 양쪽에 2개의 플랩이 장착되어 있습니다.

  

  그림 2. 초고속 항공기의 투시도

  원통형 부품의 도움으로 작은 날개 a1,a2가 델타 날개의 후행 가장자리의 각 바깥쪽 끝에 고정됩니다. (도 3)에는 본 발명이 예시되어 있다.

  

  그림 3. 원근감 있는 작은 날개

  움직일 수있는 작은 날개는 원통형 부분의 양쪽에 위치한 두 개의 사다리꼴 모양 요소로 구성됩니다. 축이 동체의 축과 평행한 원통형 부분은 항공기의 속도에 따라 축을 중심으로 회전하여 작은 날개를 설치할 수 있습니다. 작은 날개의 위치는 1 Max 이하의 속도에서는 수평이고 1 Max 이상에서는 수직입니다. 모든 항공기 속도에서 무게 중심과 추력 중심 적용을 결합하는 문제를 해결하려면 작은 날개의 위치를 ​​변경하는 것이 필요합니다.

  항공기에는 엔진 시스템이 장착되어 있습니다(그림 1). 이 시스템은 2개의 터보제트 엔진 TB1(TB2), 2개의 램제트 엔진 ST1(ST2) 및 로켓 엔진 Mf를 포함합니다.

  2개의 터보제트 엔진 TB1(TB2)은 객실 P와 후방 동체 섹션 사이의 전환 영역에 위치합니다. Turbojet 엔진은 항공기의 지상 활주 단계와 이륙 단계를 위해 설계되었습니다. 천음속 비행 영역에 진입하기 직전에 터보제트 엔진이 꺼지고 동체 내부로 수축됩니다. 항공기의 착륙 단계가 시작되고 항공기 속도가 1 Max 아래로 떨어지자 마자 터보제트 엔진이 확장되고 점화됩니다. 이 솔루션을 통해 기존 터보제트 엔진에 비해 터보제트 엔진의 크기와 무게를 크게 줄일 수 있습니다.

  이륙 단계에서 항공기는 TB1(TB2) 터보제트 엔진뿐만 아니라 로켓 엔진에 의해 추진됩니다. 로켓 엔진은 (그림 4) 추력이 부드럽게 변하는 단일 엔진이거나 주 엔진 Mp와 별도의 추력을 가진 여러 보조 엔진 Ma1, Ma2의 조합일 수 있습니다.

  

  그림 4. 로켓 엔진의 후면 모습

  동체 후면에 위치한 로켓 엔진은 (그림 5)와 같이 항공기 후면 해치(P)를 이용하여 동체 내부를 개폐하는 기능을 가지고 있다.

  

  그림 5. 초고속 항공기 후면

  이륙 단계에서는 해치가 완전히 열려 있지만 기체가 켜져 있는 즉시 높은 고도, 로켓 엔진이 꺼지고 해치가 닫혀 동체에 유선형 모양이 제공됩니다. 순항 속도로 비행 단계가 시작됩니다.

  순항 속도에서의 비행 단계는 램제트 엔진 ST1(ST2)을 켜고 로켓 엔진 Mf를 끌 때 발생합니다. 2개의 램제트 엔진은 항공기의 세로축을 중심으로 대칭적으로 배치되며 순항 속도를 생성하도록 설계되었습니다. Scramjet 엔진은 질량을 줄이고 설계를 단순화하는 고정된 형상을 가지고 있습니다. 램제트 엔진의 추력은 비행 중 수소의 유속을 변경하여 조절됩니다.

  본 발명에 따른 항공기는 약 20명의 승객을 태울 수 있다. 항공기의 비행 고도는 30,000m에서 35,000m이며 마하 4에서 마하 4.5의 속도에 도달할 수 있습니다.

  특히 관심을 끄는 것은 "오리" 공기역학적 구성에 따라 수행되도록 제안된 초음속 여객기입니다. 청구된 기술 솔루션에 따라 항공기는 (그림 6)과 같이 인플럭스 2를 사용하여 날개 1과 연결된 동체를 포함합니다. 동체의 중앙 부분에는 승객실. 단면에서 동체의 기수와 중앙 부분은 둥글다. 동체의 꼬리 부분에 홈이 있습니다.

  

  그림 6. 항공기의 일반적인 모습

  항공기에는 엔진 나셀(3)에 배치된 엔진이 장착되어 있으며 두 개의 공기 흡입구(4)가 있는 "패키지"로 결합됩니다. 이 "패키지"는 후방 동체의 심화 뒤에서 위에서 설치되어 선박의 항력을 줄이고 하나의 엔진이 고장난 경우 균형을 향상시킵니다.

  후방 동체의 심화는 공기 흡입구에 공급되는 초음속 흐름의 불균일성을 줄이는 데 목적이 있습니다. 이 기술 솔루션은 (도 7)에 도시된 바와 같이 제1 플랫폼(6)과 한 쌍의 제2 플랫폼(7)으로 제한된다.

  

  그림 7. 후면 동체의 평면도

  평평하게 만들어진 제1 플랫폼(6)은 동체의 비스듬한 절단부를 형성합니다. 사이트는 예각으로 선박의 공기 흡입구에 대한 공기 공급 방향으로 향할 수 있으며 그 값은 2도에서 10도 사이입니다. 동체 스킨을 사용하면 첫 번째 플랫폼이 부드러운 전환 없이 비스듬히 연결되어 플랫폼과 스킨의 교차점에 날카로운 모서리 9가 존재하여 조인트의 날카로운 모서리를 따라 소용돌이 흐름을 형성합니다. 소용돌이 초음속 흐름은 패드의 주변 영역과 동체에서 떨어진 유출물에서 패드 위의 흐름 이동으로 인해 형성되는 성장하는 경계층을 제거합니다.

  평평하게 만들어진 두 번째 플랫폼(7)은 공기 흡입구(4)와 첫 번째 플랫폼(6) 사이에 배치됩니다. 그들은 서로에 대해 비스듬히 위치하므로 150도 이상을 선택하는 것이 좋습니다. 공기저항의 증가를 방지하기 위하여 공기흡입구로의 공기공급방향과 제2플랫폼(10)의 연결 모서리 사이의 각도는 20도를 초과하지 않아야 한다.

  두 번째 사이트가 있으면 강렬한 소용돌이의 형성으로 인해 항공기의 대칭 평면에 가까운 영역에서 경계층을 제거할 수 있습니다. 두 번째 플랫폼 사이의 핀 배치 영역에 강렬한 소용돌이 흐름이 형성됩니다. 항공기의 대칭면에 가까운 영역에서 경계층을 제거하면 공기 흡입구에 들어가기 전에 경계층의 두께를 줄일 수 있습니다.

  공기 흡입구 절단 직전의 경계층 제거는 이 절단 너머로 두 번째 플랫폼을 확장함으로써 보장된다는 점에 유의해야 합니다. (그림 8)은 이 솔루션을 보여줍니다.

  

  그림 8. 공기 흡입구 섹션 너머로 확장된 위치의 두 번째 평평한 영역 중 하나의 보기

  Valeriy Nikolayevich Sirotin의 특허와 다른 특허의 차이점은 비상 구조 모듈이 있는 역방향 날개가 있는 승객용 초음속 항공기를 제안한다는 것입니다(그림 9 참조).

  특허에 따르면 항공기는 조종석(11)이 있는 활 부분에 동체(1)를 포함하고 있으며, 중간 부분에는 단열재로 인해 동체의 외부 윤곽을 형성하는 비상 구조 모듈(2)이 위치합니다. 벽. 초음속 항공기는 또한 동체 축에 대해 회전 가능한 왼쪽 및 오른쪽 날개(3)를 포함합니다. 본 발명의 동력 장치는 4개의 터보제트 엔진(9)을 포함한다.

  

  그림 9. 오른쪽 및 왼쪽 날개를 동체 고정 그립으로 돌리기 전 위에서 본 항공기의 모습

  항공기에 수직 6개와 수평 7개의 안정판이 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 특수 엔진의 도움으로 전면 수평 꼬리 8은 동체의 수평을 따라 축을 중심으로 회전 할 수 있도록 설치됩니다.

  좌우 날개(3)는 모두 동체 수평축을 중심으로 회전 가능하게 부착되어 있으며, 좌우 날개의 위치를 ​​초음속으로 고정하기 위해 동체 하부에 고정 그립이 있다. 날개 회전을 위한 특수 모터가 제공됩니다. 날개의 회전량은 동체의 수평축에 대해 53도입니다. 이 값은 흐름 실속이 날개 끝에서 루트로 시작되는 영역의 이동을 제공합니다.

  (그림 10) 이륙하는 동안 메커니즘 15의 엔진이 동체 방향으로 오른쪽 및 왼쪽 날개를 53도 각도로 돌리고 전면 수평 꼬리 어셈블리가 85도 각도로 회전하는 방법을 보여줍니다. 학위. 이 전방으로 향하는 공기역학적 구성을 통해 항공기가 이륙할 수 있습니다.

  

  그림 10. 날개 회전 메커니즘 다이어그램의 평면도

  높은 아음속 속도에 도달하면 메커니즘의 엔진이 날개를 동체 축 쪽으로 안쪽으로 돌리고 고정 그립으로 고정됩니다. 회전과 전면 수평 꼬리가 있습니다. 이러한 동작으로 인해 항공기는 공기역학적 구성을 변경하여(그림 11) 초음속을 개발할 수 있습니다.

  

  그림 11. 좌우 날개를 동체의 홀딩 그립으로 돌린 후 위에서 본 항공기의 모습

  비상시 선박에는 구조 모듈이 제공됩니다(그림 12). 각 모듈에는 조종사의 명령에 따라 작동되는 사출 장치(21), 낙하산(22), 착륙 장치(23) 및 자율 전원 공급 시스템이 장착되어 있습니다.

  

  그림 12. 거주 가능 모듈의 하강

  특허 번호 2391254의 저자는 "GO와 함께 꼬리가없는"공기 역학 계획에 따라 만들어진 초음속 선박을 제공합니다. 특허에 따르면 (그림 13)과 같이 항공기는 동체 1을 포함하고 있으며 그 전면에는 조종석과 승객 실 8이 포함되어 있습니다. 동체의 기수가 평평하다는 사실에 특별한주의를 기울여야합니다. 7. 수직면에서는 반경 0, 1 ... 5mm, 수평면 300 ... 1500mm로 만들어집니다.

  

  그림 13. 항공기의 일반적인 모습

  최소한의 소닉붐은 원형에 가까운 단면형상에서 전면 동체의 반경이 증가함에 따라 달성된다.

  이 특허에 따르면 종방향 제어의 고효율을 보장하고 초음속에서 유리한 피칭 모멘트를 생성하기 위해 동체의 하단 꼬리 부분이 가로 방향으로 평평한 표면으로 부드럽게 통과합니다. 동체의 하단 꼬리 부분은 엘리베이터로 끝납니다.

  흐름 방해와 파도 저항을 최소화하기 위해 저자는 날개와 동체 14의 교차점에서 스위프 날개의 루트 섹션에 78 ... 84 정도의 큰 스위프 각도를 만들 것을 제안합니다. 그리고 날개의 부피와 최대 허용 받음각 값을 늘리기 위해 앞 가장자리 9의 프로파일은 5 ... 40mm의 곡률 반경으로 만들어야 합니다.

  날개 루트의 상부 표면 위의 동체 측면에 위치한 엔진 공기 흡입구 4에 특별한주의를 기울여야합니다. 이는 소닉 붐의 크기에 대한 악영향을 줄입니다. 공기 흡입구 앞에서 흐름이 느려지기 때문에 경계층은 공기 흡입구 앞의 평면과 그 자체에 만들어진 천공 된 섹션 16 (그림 14 참조)을 통해 배수됩니다.

  

  그림 14. 공기 흡입구 앞에 날개(동체)를 미리 장전하는 방식과 경계층을 우회하는 방식

  이 경계층의 배출은 배수 덕트(17)를 통해 동체와 날개의 상부 표면에서 발생합니다. 그러나 다양한 모드에서 필요한 양의 공기를 공급하기 위해 초음속 공기 흡입구에는 경계층에서 제어된 공기 바이패스(18) 메커니즘이 포함되어 있습니다. 공기 흡입구에서 엔진으로의 공기 덕트 채널(19)로의 배수 채널.

  에 구현됨 주어진 시간이러한 이유로 초음속 항공기는 사용이 중단되었습니다. 이 기사에서 제시된 발명은 높은 비행 성능과 환경 성능을 가진 초음속 항공기를 만드는 것을 목표로 합니다.

  이러한 장치를 만들기 위한 주요 기술 작업은 다음과 같습니다.

  선박의 공기역학적 항력 감소;

  사운드 장벽을 깨는 데 수반되는 소음 수준을 줄입니다.

  공기 흡입구의 성능을 향상시켜 연료 소비를 줄임으로써 대기 중으로 유해 물질의 배출을 줄입니다.

  대부분의 특허 받은 초음속 항공기는 기존 여객기보다 고도가 높습니다. 이 장점은 비행이 정상적인 조종에 영향을 미치는 기상 현상이 없는 고도에서 수행되기 때문에 거의 모든 기상 조건에서 항공기를 사용할 수 있게 해줍니다.

  서지:

  1. Babulin A.A., Vlasov S.A., Subbotin V.V., Titov V.N., Tyurin S.V. 가볍게 두드리기. 제2517629호(RF). IPC B 64 D 33/02, B 64 D 27/20, B 64 C 30/00. 항공기.
  2. Bakhtin E.Yu., Zhitenev V.K., Kazhan A.V., Kazhan V.G., Mironov A.K., Polyakov A.V., Remeev N.Kh. 가볍게 두드리기. 2391254(RF). IPC B 64 D 33/02, B 64 D 27/16, B 64 C 3/10, B 64 C 1/38, B 64 C30. 초음속 항공기(옵션).
  3. Korabef Johann, Prampolini Marco, 특허 번호 2547962(RF). IPC B 64 C 30/00, B 64 D 27/020, B 64 C 5/10, B 64 C 5/08. 초고속 항공기 및 이에 상응하는 공기 이동 방법
  4. 시로틴 V.N. 가볍게 두드리기. 2349506(RF). IPC B 64 C 3/40, B 64 C30. 역방향 날개와 구조 모듈을 갖춘 승객용 초음속 항공기.

  정확히 15년 전 영국 항공사 콩코드의 마지막 3대의 초음속 여객기 영국항공작별 비행을 했다. 2003년 10월 24일, 저고도에서 런던 상공을 비행하던 이 항공기가 히드로 공항에 착륙하면서 짧은 초음속 여객기 역사가 막을 내렸다. 그러나 오늘날 전 세계 항공기 설계자들은 파리에서 뉴욕까지 3.5시간 만에, 시드니에서 로스앤젤레스까지 6시간 만에, 런던에서 도쿄까지 5시간 만에 빠른 비행의 가능성에 대해 다시 한 번 생각하고 있습니다. 그러나 초음속 항공기가 국제 여객 노선으로 복귀하기 전에 개발자는 많은 문제를 해결해야 합니다. 그 중 가장 중요한 것 중 하나는 고속 항공기의 소음을 줄이는 것입니다. 항공기.

  빠른 비행의 짧은 역사

  여객 항공은 1910년대에 형태를 갖추기 시작했는데, 이때 공기를 통해 사람을 수송하기 위해 특별히 설계된 최초의 항공기가 등장했습니다. 이들 중 첫 번째는 Bleriot Aeronautique의 프랑스 Bleriot XXIV 리무진이었습니다. 그것은 유람 비행에 사용되었습니다. 2년 후, 러시아 기사 중폭격기 Igor Sikorsky를 기반으로 제작된 S-21 Grand가 러시아에 등장했습니다. 그것은 러시아 발트해 운송 공장에서 건설되었습니다. 그런 다음 항공은 비약적으로 발전하기 시작했습니다. 먼저 도시 간 비행이 시작된 다음 국가 간 비행이 시작된 다음 대륙 간 비행이 시작되었습니다. 비행기를 이용하면 기차나 배보다 더 빨리 목적지에 도착할 수 있습니다.

  1950년대에는 제트 엔진 개발이 크게 가속화되었고 짧은 기간 동안에도 전투기에 초음속 비행이 가능해졌습니다. 초음속은 일반적으로 음속보다 최대 5배 빠른 이동이라고 하며 전파 매체와 온도에 따라 다릅니다. 해수면의 정상적인 대기압에서 소리는 초당 331미터 또는 시속 1,191킬로미터의 속도로 이동합니다. 고도가 높아지면 공기의 밀도와 온도가 낮아지고 음속도 느려집니다. 예를 들어 고도 20,000미터에서 이미 초당 약 295미터입니다. 그러나 이미 약 25,000 미터의 고도에서 50,000 미터 이상으로 상승함에 따라 대기의 온도는 하층에 비해 점차적으로 상승하기 시작하고 그에 따라 국부적인 음속이 증가합니다.

  이러한 고도에서의 온도 상승은 무엇보다도 대기 중 오존 농도가 높아서 오존 보호막을 형성하고 일부를 흡수하기 때문에 설명됩니다. 태양 에너지. 결과적으로 해발 30,000미터 고도에서 음속은 초당 약 318미터, 고도 50,000-초에 거의 330미터입니다. 항공에서 마하 수는 속도를 측정하는 데 널리 사용됩니다. 간단히 말해서 특정 고도, 공기 밀도 및 온도에 대한 국부적인 음속을 나타냅니다. 따라서 해수면에서 2개의 마하 수와 동일한 기존 비행 속도는 시속 2383킬로미터, 고도 10,000미터에서 시속 2157킬로미터가 됩니다. 1947년 미국 조종사인 척 예거(Chuck Yeager)가 고도 12,200미터에서 처음으로 마하 1.04(시속 1066킬로미터)의 음속 장벽을 극복했습니다. 이것은 초음속 비행의 발전을 향한 중요한 단계였습니다.

  1950년대에 전 세계 여러 국가의 항공기 설계자들은 초음속 여객기 설계 작업을 시작했습니다. 그 결과 1970년대에는 프랑스의 콩코드와 소련의 Tu-144가 등장했다. 이들은 세계 최초이자 지금까지 유일한 승객용 초음속 항공기였습니다. 두 가지 유형의 항공기 모두 장기 초음속 비행에 최적화된 기존 터보제트 엔진을 사용했습니다. Tu-144는 1977년까지 운용되었습니다. 비행기는 시속 230만 킬로미터의 속도로 비행했으며 최대 140명의 승객을 태울 수 있었습니다. 그러나 비행기 표는 평소보다 평균 2.5-3 배 더 비쌉니다. 빠르고 값 비싼 비행에 대한 수요가 낮고 Tu-144의 운영 및 유지 관리에 대한 일반적인 어려움으로 인해 단순히 여객기에서 제외되었습니다. 그러나 항공기는 NASA와의 계약을 포함하여 테스트 비행에서 한동안 사용되었습니다.

  콩코드는 2003년까지 눈에 띄게 더 오래 사용되었습니다. 프랑스 라이너의 항공편도 비싸고 인기가 없었지만 프랑스와 영국은 계속 운항했습니다. 그러한 비행의 티켓 한 장 가격은 오늘날 가격으로 환산하면 약 2만 달러였습니다. 프랑스 콩코드는 시속 2,000km가 넘는 속도로 비행했습니다. 비행기는 파리에서 뉴욕까지의 거리를 3.5시간 만에 이동할 수 있습니다. 구성에 따라 Concorde는 92명에서 120명까지 수용할 수 있습니다.

  콩코드의 역사는 예기치 않게 그리고 빠르게 끝났다. 2000년에는 113명이 사망한 콩코드 여객기 추락 사고가 발생했습니다. 1년 후 여객 항공 운송 2001년 9월 11일 테러 공격으로 인한 위기 시작(테러리스트에 의해 납치된 승객을 태운 2대의 비행기가 세계의 쇼핑 센터뉴욕에서 세 번째는 알링턴 카운티의 펜타곤을, 네 번째는 펜실베니아 주 샹크스빌 근처의 들판에서 떨어졌습니다. 그 다음으로 수행된 콩코드 항공기의 보증기간은 에어버스. 이러한 모든 요소가 함께 초음속 여객기의 운영을 극도로 수익성이 없게 만들었으며 2003년 여름과 가을에 항공사 에어프랑스와 영국항공은 교대로 모든 콩코드를 폐기했습니다.

  
  

  2003년 콩코드 프로그램이 종료된 후에도 초음속 여객기가 서비스를 재개할 수 있다는 희망이 있었습니다. 설계자들은 초음속 비행을 경제적으로 만들 수 있는 새로운 연료 효율적인 엔진, 공기역학적 계산 및 컴퓨터 지원 설계 시스템을 원했습니다. 그러나 2006년과 2008년에 국제민간항공기구(International Civil Aviation Organization)는 새로운 항공기 소음 기준을 채택했으며, 무엇보다도 평시 동안 인구가 밀집된 육지를 비행하는 모든 초음속 비행을 금지했습니다. 이 금지는 군용 항공에 특별히 할당된 항공 회랑에는 적용되지 않습니다. 새로운 초음속 항공기 프로젝트에 대한 작업은 느려졌지만 오늘날 다시 추진력을 얻기 시작했습니다.
  

  조용한 초음속

  오늘날 전 세계 여러 기업과 정부 기관에서 초음속 여객기를 개발하고 있습니다. 특히 이러한 프로젝트는 러시아 기업인 Sukhoi와 Tupolev, Zhukovsky의 이름을 딴 Central Aerohydrodynamic Institute, 프랑스 Dassault, 일본 항공 우주 연구소, 유럽 기업인 Airbus, 미국 Lockheed Martin 및 Boeing 등이 수행하고 있습니다. Aerion 및 Boom 기술을 포함한 여러 신생 기업. 일반적으로 디자이너는 조건부로 두 진영으로 나뉩니다. 첫 번째 대표자는 가까운 장래에 아음속 여객기에 해당하는 "조용한"초음속 항공기를 개발할 수 없을 것이라고 생각합니다. 즉, 허용되는 초음속. 첫 번째 캠프의 설계자들은 이러한 접근 방식이 여전히 한 지점에서 다른 지점으로의 비행 시간을 단축할 것이라고 믿습니다.

  두 번째 캠프의 디자이너는 주로 충격파와의 싸움에 중점을 두었습니다. 초음속 비행에서 항공기의 기체는 많은 충격파를 생성하며, 그 중 가장 중요한 것은 기수와 꼬리 부분에서 발생합니다. 또한 충격파는 일반적으로 날개의 앞 가장자리와 뒷 가장자리, 꼬리의 앞 가장자리, 흐름의 소용돌이 영역 및 공기 흡입구 가장자리에 나타납니다. 충격파는 매체의 압력, 밀도 및 온도가 날카롭고 강한 점프를 경험하는 영역입니다. 지상의 관찰자들은 큰 쾅 또는 폭발과 같은 파도를 감지합니다. 이 때문에 토지의 인구 밀집 지역에 대한 초음속 비행이 금지됩니다.

  폭발 또는 매우 큰 팝의 효과는 폭탄이 폭발할 때 또는 초음속 전투기의 기체에 형성되는 소위 N형 충격파에 의해 생성됩니다. 압력 및 밀도 증가 그래프에서 이러한 파도는 파면에서 압력이 급격히 증가하고 그 이후에 급격한 압력 강하와 후속 정규화로 인해 라틴 알파벳의 문자 N과 유사합니다. 일본 항공 우주 탐사국의 연구원들은 실험실 실험에서 글라이더의 모양을 변경하면 충격파 그래프의 피크를 부드럽게 만들어 S형 파동으로 바꿀 수 있다는 것을 발견했습니다. 이러한 파동은 N파만큼 중요하지 않은 부드러운 압력 강하를 가지고 있습니다. NASA 전문가들은 관찰자들이 S파를 자동차 문을 세게 쾅쾅 두드리는 소리로 인식할 것이라고 믿고 있습니다.

  
  

  초음속 기체의 공기역학적 최적화 전 N파(빨간색)와 최적화 후 S파 유사성

  2015년, 일본 디자이너들은 D-SEND 2 무인 글라이더를 조립했는데, 이 무인 글라이더의 공기역학적 형태는 생성되는 충격파의 수와 강도를 줄이도록 설계되었습니다. 2015년 7월 개발자는 스웨덴의 Esrange 미사일 사거리에서 기체를 테스트했으며 새 기체 표면에서 생성되는 충격파 수가 크게 감소한 것을 확인했습니다. 테스트 중 엔진이 장착되지 않은 D-SEND 2는 열기구 30.5 천 미터의 높이에서. 추락하는 동안 길이 7.9m의 글라이더는 마하 1.39의 속도로 다른 높이에 위치한 마이크가 장착된 밧줄로 묶인 풍선을 지나 날아갔습니다. 동시에 연구진은 충격파의 강도와 횟수뿐 아니라 대기 상태가 충격파의 조기 발생에 미치는 영향도 분석했다.

  일본 기관에 따르면 D-SEND 2 계획에 따라 제작된 콩코드 초음속 여객기와 비슷한 크기의 항공기에서 발생하는 소닉 붐은 초음속으로 비행할 때 이전의 절반 수준이 될 것이라고 합니다. 일본 D-SEND 2는 활의 비대칭 배열에서 기존의 현대 항공기 글라이더와 다릅니다. 장치의 용골은 선수로 이동하고 수평 꼬리 장치는 전체 이동하고 기체의 세로 축에 대해 음의 설치 각도를 갖습니다. 즉, 날개 끝이 부착 지점 아래에 있으며, 평소와 같이 위가 아닙니다. 기체 날개는 정상적인 스윕을 가지고 있지만 계단식으로 만들어집니다. 동체와 부드럽게 짝을 이루고 앞전의 일부가 동체에 대해 예각에 위치하지만 뒷전으로 가까울수록 이 각도가 급격히 증가합니다.

  비슷한 계획에 따르면 미국의 초음속 스타트업 에어리온(Aerion)이 현재 나사(NASA)의 발주로 록히드마틴(Lockheed Martin)에서 만들어지고 개발되고 있다. 충격파의 수와 강도를 줄이는 데 중점을 두고 러시아(초음속 비즈니스 항공기/초음속 여객기)도 설계 중입니다. 일부 고속 여객기 프로젝트는 2020년 상반기에 완료될 예정이지만 그때까지 항공 규정은 여전히 ​​개정되지 않습니다. 이것은 새 항공기가 처음에는 물 위에서만 초음속 비행을 수행할 것임을 의미합니다. 사실 인구 밀집 지역에 대한 초음속 비행에 대한 제한을 제거하기 위해 개발자는 많은 테스트를 수행하고 그 결과를 미국 연방 항공청 및 유럽 항공 안전국을 포함한 항공 당국에 제출해야 합니다.

  
  

  S-512/스파이크 항공우주

  새로운 엔진

  대량 생산된 승객용 초음속 항공기 제작에 있어 또 다른 심각한 장애물은 엔진입니다. 오늘날 설계자들은 터보제트 엔진을 10년 또는 20년 전보다 더 경제적으로 만드는 여러 가지 방법을 찾았습니다. 여기에는 엔진의 팬과 터빈의 단단한 커플링을 제거하는 기어박스의 사용, 발전소의 고온 영역에서 온도 균형을 최적화하기 위한 세라믹 복합 재료의 사용 및 추가 - 세 번째 도입이 포함됩니다. - 이미 존재하는 2개의 내부 및 외부에 공기 회로 외에. 경제적인 아음속 엔진을 만드는 분야에서 설계자는 이미 놀라운 결과를 얻었으며 지속적인 새로운 개발은 상당한 비용 절감을 약속합니다. 우리 자료에서 고급 연구에 대해 자세히 읽을 수 있습니다.

  그러나 이러한 모든 발전에도 불구하고 초음속 비행을 경제적이라고 하기는 여전히 어렵습니다. 예를 들어, Boom Technologies 스타트업의 유망한 초음속 여객기는 Pratt & Whitney의 JT8D 제품군 또는 GE Aviation의 J79 터보팬 엔진 3개를 받게 됩니다. 순항 비행에서 이러한 엔진의 특정 연료 소비는 시간당 킬로그램 힘당 약 740g입니다. 동시에 J79 엔진에는 애프터버너가 장착될 수 있으며, 이는 연료 소비를 시간당 킬로그램 힘당 최대 2킬로그램까지 증가시킵니다. 이러한 비용은 예를 들어 승객 수송과 작업이 크게 다른 Su-27 전투기의 엔진 연료 소비와 비슷합니다.

  비교를 위해 우크라이나 An-70 수송기에 설치된 세계 유일의 직렬 D-27 터보프롭팬 엔진의 특정 연료 소비량은 시간당 킬로그램 힘당 140g에 불과합니다. 보잉 및 에어버스 라이너의 "클래식"인 미국식 CFM56 엔진은 시간당 킬로그램 힘당 545g의 특정 연료 소비를 가지고 있습니다. 이것은 제트 항공기 엔진의 대대적인 재설계 없이는 초음속 비행이 널리 채택될 만큼 충분히 저렴해지지 않고 비즈니스 항공에서만 수요가 있을 것이라는 것을 의미합니다. 높은 연료 소비는 더 높은 티켓 가격으로 이어집니다. 초음속 항공 운송의 높은 비용을 부피로 줄이는 것도 불가능합니다. 오늘날 설계되는 항공기는 8명에서 45명의 승객을 태울 수 있도록 설계되었습니다. 일반 비행기는 100명 이상을 수용할 수 있습니다.

  하지만 올해 10월 초 GE항공은 신형 어피니티 터보팬 제트엔진을 내놨다. 이 발전소는 Aerion의 유망한 초음속 여객기 AS2에 탑재될 예정입니다. 새로운 발전소는 제트 엔진의 특징을 전투기용 낮은 우회비와 높은 우회비를 가진 여객기의 발전소의 특징을 구조적으로 결합한 것입니다. 동시에 Affinity에는 새롭고 획기적인 기술이 없습니다. 새로운 GE Aviation 엔진은 중간 바이패스 동력 장치로 분류됩니다.

  엔진의 기본은 수정된 CFM56 터보팬 가스 발생기이며, 이는 구조적으로 B-1B Lancer 초음속 폭격기의 발전소인 F101의 가스 발생기를 기반으로 합니다. 발전소는 모든 책임을 지는 현대화된 전자-디지털 엔진 관리 시스템을 받게 됩니다. 개발자는 유망한 엔진의 설계에 대한 세부 정보를 공개하지 않았습니다. 그러나 GE Aviation은 Affinity 엔진의 특정 연료 소비가 기존의 아음속 여객기의 최신 터보팬 엔진 연료 소비보다 훨씬 높거나 비슷하지 않을 것으로 예상합니다. 초음속 비행에서 이것이 어떻게 달성될 수 있는지는 분명하지 않습니다.

  
  

  붐 / 붐 테크놀로지스

  프로젝트

  세계의 많은 초음속 여객기 프로젝트 (러시아 대통령 블라디미르 푸틴이 제안한 Tu-160 전략 폭격기를 여객 초음속 여객기로 변환하는 비현실적인 프로젝트 포함)에도 불구하고 미국 스타트업 Aerion의 AS2, S-512 , 비행 테스트 및 소규모 생산에 가장 가까운 것으로 간주 될 수 있습니다.Spanish Spike Aerospace 및 American Boom Technologies Boom. 첫 번째는 마하 1.5, 두 번째는 마하 1.6, 세 번째는 마하 2.2로 비행할 예정입니다. 록히드마틴이 NASA의 주문으로 만든 X-59 항공기는 기술 실증기이자 비행 연구소가 될 것이며 시리즈로 출시할 계획은 없다.

  Boom Technologies는 이미 초음속 비행을 매우 저렴하게 만들려고 노력할 것이라고 말했습니다. 예를 들어, 뉴욕에서 런던까지의 비행 비용은 Boom Technologies에서 5,000달러로 추산되었습니다. 이것은 오늘날 일반 아음속 여객기의 비즈니스 클래스에서 이 노선의 비행 비용입니다. 붐 라이너는 인구가 많은 육지를 아음속 속도로 비행하고 바다를 초음속으로 비행합니다. 길이 52m, 날개 폭 18m의 이 항공기는 최대 45명의 승객을 태울 수 있습니다. 2018년 말까지 Boom Technologies는 금속 구현을 위해 몇 가지 새로운 항공기 프로젝트 중 하나를 선택할 계획입니다. 항공기의 첫 비행은 2025년으로 예정되어 있습니다. 회사는 이 기한을 연기했습니다. Boom은 원래 2023년에 방영될 예정이었습니다.

  예비 계산에 따르면 8-12명의 승객을 위해 설계된 AS2 항공기의 길이는 51.8미터, 날개 폭은 18.6미터가 될 것입니다. 초음속 항공기의 최대 이륙 중량은 54.8톤이다. AS2는 마하 1.4-1.6의 순항 속도로 물 위를 날고 육지에서는 마하 1.2로 감속합니다. 기체의 특수한 공기역학적 형태와 결합된 약간 더 낮은 지상 비행 속도는 개발자가 예상한 대로 충격파의 형성을 거의 완전히 피할 것입니다. 마하 1.4의 속도에서 항공기의 비행 범위는 마하 0.95의 속도로 7.8,000km와 10,000km가 될 것입니다. 항공기의 첫 비행은 2023년 여름, 같은 해 10월 첫 번째 대서양 횡단 비행이 계획되어 있습니다. 개발자는 Concorde의 마지막 비행 20 주년과 일치합니다.

  마지막으로 Spike Aerospace는 늦어도 2021년까지 S-512 전체 프로토타입의 비행 테스트를 시작할 계획입니다. 첫 번째 생산 항공기를 고객에게 인도하는 것은 2023년으로 예정되어 있습니다. 프로젝트에 따르면 S-512는 최대 마하 1.6의 속도로 최대 22명의 승객을 태울 수 있습니다. 이 항공기의 비행 범위는 11.5,000km입니다. 지난 10월부터 Spike Aerospace는 여러 소형 초음속 항공기 모델을 보유하고 있습니다. 그들의 목적은 설계 솔루션과 비행 제어의 효율성을 테스트하는 것입니다. 세 대의 유망한 여객기는 모두 초음속 비행 중에 발생하는 충격파의 강도를 줄이는 특별한 공기역학적 형태에 중점을 두고 만들어지고 있습니다.

  2017년에는 전 세계적으로 40억 명의 항공 승객이 있었고 그 중 6억 5천만 명이 장거리 비행길이는 3.7 ~ 13,000km입니다. 7200만 명의 "장거리" 승객이 퍼스트 및 비즈니스 클래스를 이용했습니다. 초음속 여객기 개발자가 평소보다 약 절반의 시간을 공중에서 보낼 수있는 기회에 기꺼이 약간의 돈을 기꺼이 지불 할 것이라고 믿으면서 7200 만 명의 초음속 여객기 개발자가 먼저 목표로 삼고 있습니다. 그러나 초음속 여객 항공, 아마도 2025년 이후에 활발히 개발되기 시작할 것입니다. 사실 X-59 연구소의 연구 비행은 2021년에만 시작되어 몇 년 동안 지속될 것입니다.

  이상을 포함하여 X-59 비행 중에 얻은 연구 결과 정착- 자원 봉사자(주민들은 평일에 초음속 항공기를 비행하는 데 동의했으며 비행 후 관찰자들은 연구원들에게 소음에 대한 인식에 대해 말할 것입니다), 미국 연방 항공국에 제출할 예정입니다. 예상대로 기반에 따라 인구 밀집 지역에 대한 초음속 비행 금지를 수정할 수 있지만 2025년까지는 일어나지 않을 것입니다.

  
  

  바실리 시체프