Апошняе

“Канкорд” можа вярнуца: новыя тэхналогіі НАСА вырашаюць праблемы звышгукавых палетаў

Заспакаенне гукавага ўдару падчас пачатку палета – асноўнай праблемы звышгукавых самалетаў – можа дапамагчы вярнуць палеты на далекія адлегласці, спыненныя шмат гадоў таму

Акрамя далікатнага штуршка ў спіну, калі пілоты адкрылі дроселі на чатырох рухавіках “Ролс-Ройс Алімпус”, у пасажыраў не было адчування, што “Канкорд” прарваўся праз гукавы бар’ер.  Аднак для тых, хто на зямлі, гэта было досыць непрыемнай з’явай. Гукавы ўдар, адстаючы ад самалёта, бразгатаў у  вокны дамоў і выбіваў чарапіцу ў Дэвоне і Корноулле, двух заходніх брытанскіх графствах на траекторыі палёту з Лондана ў Нью-Йорк – падарожжа, якое займала крыху больш за 3 гадзіны.

Звышгукавыя пасажырскія рэйсы скончыліся  ў 2003 годзе з-за спаду на рынку авіяпералётаў  і страшэннай аварыі ў Парыжы за 3 гады да таго. Але “Канкорд”, тэхналагічны цуд свайго часу, насамрэч ніколі не меў камерцыйнага поспеху: 14 самалётаў, якія ажыцяўлялі пералёты, у значнай ступені існавалі за кошт брытанскіх і французскіх падаткаплацельшчыкаў; у іх быў абмежаваны дыапазон і яны трацілі шмат паліва, лётаючы на скорасці меньш гукавой (яны ў значнай ступені вымушаны рабіць гэта па прычыне менавіта гукавога ўдару). Тым не менш, ідэя прыемніка Канкорда ніколі зусім не сыходзіла. Аде, калі звышгукавыя самалёты зноў будуць лётаць, іх шумны след трэба неяк прыглушыць.

Група інжэнераў НАСА, агенцтва аэранаўтыкі Амерыкі, лічыць, што знайшла спосаб гэта зрабіць. Lockheed Martin, амерыканская аэракасмічная кампанія, па замове НАСА распрацоўвае дызайн невялікага з нізкім узройнем шуму эксперыментальнага звышгукавога самалета. Калі ўсё пайдзе па плану, то ў 2019 пройдзе тэставы палёт, а потым і серыя выпрабаванняў, каб паглядзець ці можна пераўтварыць дакучлівыя выбухі звышгукавой бруі ў мяккі стук на адлегласці.

 

Барацьба з паветрам

Звышгукавы ўдар  Канкорда, і ў гэтым дачыненні ўсіх падобных на яго самалетаў: ад рэактыўных знішчальнікаў да Space Shuttle, быў выкліканы не адной ударнай хваляй, але ўзаемадзеяннем шэрагу ўдарных хваляў, разыходзячыхся ад розных частак самалёта, калі ён рухаецца хутчэй скорасці гука – прыкладна 1240 км/ч на ўзроўні мора. (Мноства гэтых ударных хваляў, якія адыходзяць ад звышгукавога рэактыўнага самалёта можна ўбачыць на малюнку, які зроблены фатаграфічным метадам, які ўлоўлівае змены ў шчыльнасці вадкасці або газу).

Ніжэй узроўня хуткасці гука  (Mach 1) малекулы паветра ў пярэдняй частцы самалёта выштурхоўваюцца ў бок, прыкладна як лодка, калі падарожнічае па вадзе,  стварае насавую і кармавую хвалі. Пасля таго як самалёт разганяецца да межы скорасці гуку, малекулы паветра не могуць дастаткова хутка уйсці са шляху і назапашваюцца ў пэўных кропках самалёта. Гэта прыводзіць да імгненнага змянення ціску, што стварае ўдарную хвалю, якая змяшчае вялізарную колькасць гукавай энергіі.

Першая ўдарная хваля з’яўляецца на носе паветранага судна, а іншыя ў такіх месцах як пярэднія беражкі крылаў і ўваходныя адтуліны рухавікоў. У задняй частцы самалёта ўтвараецца “рэкампрэсійны ўдар”, калі хуткая змена паветранага ціску перамыкаецца назад у нармальный атмасферны ўзровень. Паколькі яны выпраменьваюць у бок, хвалі зліваюцца, і ўтвараецца дзве асноўныя хвалі. Вось чаму, калі звышгукавая бруя праходзіць над галавой, яна часта гучыць як своеасаблівы двайны ўдар.

Калі адлюстраваць гэта на графіку, то два пікі ціску ад гукавога ўдару ў часе нагадваюць “N”. Ідэя НАСА ў тым, што паляпшаючы дызайн рознымі спосабамі можна будзе зглаздзіць “N”-хвалю гукавога буму такім чынам, каб яна нагадвала больш мяккую форму “U”.

“Мы не тыкаем пальцам у неба” – кажа Пітэр Коен, кіраўнік камерцыйнага звышгукавога тэхналогічнага даследчага цэнтра НАСА Лэнглі ў Хэмптане, штат Вірджынія. У ранейшых выпрабаваннях агенцтва выкарыстоўвала мадыфікаваны знішчальнік F-5, які быў абсталяваны пашыранай насавой формай, нагадваючай пелікана, каб дапамагчы паменшыць шум гукавога ўдару. У выпрабаваннях тасама выкарыстоўваюць сімулятары гукавога буму, каб вызначыць, якія віды гукаў людзі знаходзяць менш дакучлівымі.

Новы дызайн разпрацоўваюць для аднамеснага аднаматорнага самалёта. Яго найбольш відавочная асаблівасць – гэта тонкі і доўгі трохкутны нос, які патрэбен каб змяніць форму ударнай хвалі ў пярэдняй частцы самалёта і дапамагчы разагнаць яго. Іншыя канструктыўныя асаблівасці ўключаюць паветразаборнік рухавіка, высечаны на верхнім крыле, каб паменьшыць ударную хвалю, якая фарміруецца там. Каб быць яшчэ цішэй, самалёт таксама будзе ляцець трохі павольней, чым “Канкорд”, які меў крэйсерскую хуткасць Mach 2.

Каб вызначыць раптоўны шум гукавога ўдару, НАСА выкарыстоўвае шкалу, якую называюць узроўнем успрымання дэцыбел ці PLdB. Коэн кажа, што эксперыментальны самалёт з нізкім узроўнем шуму павінен вырабляць гукавы ўдар са ўзроўнем шуму ніжэй за 70 PLdB, у параўнанні з 100 PLdB “Канкорда”. У выніку, дадае ён, атрымаецца больш шырокі і мяккі гук, які будзе досыць прымальным для людзей на зямлі, калі яны ўвогуле заўважаць яго на фоне какафоніі сучаснага жыцця. Доказ яны шукаюць у тым,  як людзі рэагуюць на шум падчас выпрабавальных палётаў.

Калі цішэйшы бум самалёта сапраўды будзе ўспрымальным, то яго гукавы “подпіс” можа стаць сертыфікацыйным стандартам, з якім прыйдзецца сутыкнуцца любому будучаму звышгукавому пасажырскаму самалёту. Але ці ёсць рэальная магчымасць, што звышгукавыя паветраныя падарожжы калі-небудзь змогуць вярнуцца?

Коэн лічыць, што пачнецца ўсё з невялікіх звышгукавых самалётаў бізнэс-класа. Шматлікія групы маюць планы на такія паветраныя судна на розных стадыях развіцця. Сярод іх Aerion, кампанія, якая базуецца ў Невадзе і распрацоўвае рэактыўны самалёт, які мае хуткасць Mach 1.5 пад назвай AS2. Airbus, гіганцкая еўрапейская аэрабудаўнічая кампанія акрэдытавала сваіх інжэнераў на дапамогу Aerion. Па іх плане, прататып для тэставых палётаў будзе гатовы ў 2019.

Звышгукавы пасажырскі самалёт не менш чым з сотняй месцаў камерцыйна будзе больш рызыкоўным. Але тэхналогіі рухаюцца далей. Зніжэнне шуму гукавога ўдару стала магчыма дзякуючы выкарыстанню вылічальных гідрадынамікаў, якія абапіраюцца на магутныя камп’ютарныя сістэмы. “Канкорд” нарадзіўся ў эпоху лагарыфмічных лінеек. Новыя спосабы стварэння легкіх самалётаў з вугляроднага валакна таксама былі распрацаваны.

У канчатковым рахунку, незалежна ад тэхналагічных дасягненняў, рынак павінен быць дастаткова вялікім. Калі ёсць некалькі пасажыраў, якія, здаецца, і цяпер гатовыя шчодра плаціць за супер-раскошны першы клас і нават невялікія кабіны-кватэры падчас далёкіх рэйсаў, то трапіць на другі канец свету ўсяго за шэсць гадзін можа стаць для некаторых павабнай прапановай.

About Інна Пракапеня (19 Articles)
Інна Пракапеня вывучала беларускую мову і літаратуру ў Мінску і Варшаве. Цікавіцца палітыкай, сучаснай літаратурай і кулінарыяй. Мае намер працягнуць сваю кар'еру і галіне журналістыкі і новых медыя

Спадабалася? Пакінь каментар

Твой імейл не будзе апублікаваны


*


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.