В этом месяце в китайском профильном журнале Acta Aeronautica Sinica появились первые детали проекта будущего сверхзвукового пассажирского лайнера C949 государственной китайской авиастроительной компании Commercial Aircraft Corporation of China (COMAC). Самолёт C949 будет летать чуть медленнее легендарных «Конкордов», но станет делать это намного тише, что сильно мешало эксплуатации первых сверхзвуковых лайнеров. Однако C949 ещё предстоит дождаться.

Источник изображения: COMAC

Согласно планам компании COMAC, сверхзвуковой лайнер C949 должен быть сдан в эксплуатацию к 2049 году. Он запланирован как подарок к столетнему юбилею Коммунистической партии Китая. Но дело не только в подарке к празднику. Очевидно, что разработка и производство гражданского воздушного судна для полётов на скорости значительно выше скорости звука требует немало времени и средств.

В то же время в мире возрождается интерес к гражданским полётам на сверхзвуковой скорости. История «Конкордов» и Ту-144 может возродиться на новом технологическом уровне с учётом всех недостатков, допущенных на её первом витке. В частности, новые проекты сверхзвуковых гражданских судов от самолёта NASA X-59 до Boom Supersonic и других, включая китайский COMAC C949 — это борьба за снижение уровня шума во время полёта и экономию топлива.

Обводы COMAC C949 сделаны так, чтобы гасить ударные волны при преодолении звукового барьера и шум от полёта на сверхзвуковой скорости. Это тот же удлинённый нос и специальный профиль средней части, что роднит все подобные проекты. В дополнение к этому, к управлению судном в воздухе должен быть подключён ИИ, чтобы быстро реагировать на «экстремальную нелинейность аэродинамики и компенсировать потерю устойчивости при боковом воздействии». Например, COMAC C949 будет иметь семь топливных баков, 42 тонны горючего, между которыми будет постоянно перераспределяться топливо для удержания заданного центра тяжести.

Самолёт COMAC C949 будет невозможен, говорят конструкторы, если им не удастся создать двигатели, оптимизированные для полёта на разных скоростях. В режиме крейсерской скорости лайнер сможет разгоняться до 1,6 Маха, а в режиме экономии на высоте 16 км будет разгоняться до 1,7 Маха. «Конкорды» разгонялись до скорости примерно 2 Маха. Шум от полёта COMAC C949 будет в 20 раз меньше, чем от «Конкордов», считают инженеры компании. Это позволит COMAC C949 летать над заселёнными территориями, что было запрещено для «Конкордов».

Благодаря увеличенной на 50% дальности полёта по сравнению с предшественниками, лайнер COMAC C949 будет способен за 5 часов без пересадки долететь из Шанхая до Лос-Анджелеса. Бизнес-салон лайнера сможет вместить от 28 до 48 пассажиров. По оценкам аналитиков, в подобной скоростной авиации будет потребность у 45 млн пассажиров в год (1% от общего потока авиапассажиров). Гражданская сверхзвуковая авиация будет востребована, но появятся ли для неё самолёты — этот вопрос пока остаётся открытым.

10 февраля компания Boom Supersonic провела очередные испытания прототипа сверхзвукового самолёта XB-1. Он трижды преодолел звуковой барьер без привычного всем звукового удара. Это явление обычно наблюдается на скорости 1,1–1,3 Маха и когда-то стало причиной запрета полётов гражданских сверхзвуковых самолётов над территорией США. Разработчикам XB-1 удалось устранить этот эффект, что открывает перспективы для возрождения гражданских сверхзвуковых перелётов.

Источник изображений: Boom Supersonic

Лётные испытания XB-1 начались в марте 2024 года, а преодоление звукового барьера впервые состоялось в январе 2025 года. Разработчик постепенно увеличивал нагрузку на самолёт, оценивая влияние аэродинамики на его конструкцию. Полёт 10 февраля стал вторым, в ходе которого XB-1 преодолел 1 Мах. На этот раз на земле были установлены микрофоны, предназначенные для фиксации шума при преодолении звукового барьера. Ни один из микрофонов не зафиксировал акустического удара, несмотря на то, что XB-1 трижды прошёл звуковой барьер.

«Мы преодолели звуковой барьер не один раз, не два, а целых три раза — и каждый раз без слышимого звукового удара, — сообщил генеральный директор Boom Блейк Шолл (Blake Scholl). — Речь идёт о том, как именно вы управляете самолётом».

Этот момент требует пояснения. Самолёт действительно произвёл акустический удар, но его не было слышно на земле благодаря особым атмосферным условиям. Ещё в 2012 году американские военные во время испытаний F-18 выяснили, что при определённых перепадах температуры и давления в атмосфере формируются восходящие потоки воздуха, создающие барьер отсечки. Этот воздушный слой отражает звук акустического удара вверх, предотвращая его распространение к поверхности земли.

Задача разработчиков XB-1 и будущего пассажирского сверхзвукового лайнера состоит в том, чтобы бортовое оборудование самолёта могло обнаруживать такие явления и разрешать преодоление звукового барьера только на оптимальной высоте. В Boom Supersonic называют этот режим «безударного круиза» (boomless cruise).

Ожидается, что гражданский лайнер Overture (рассчитанный на 64 пассажира) будет использовать boomless cruise при достижении высоты 10 000 м, преодолевая звуковой барьер без слышимого шума на земле. Однако он всё же будет громче, чем обычные дозвуковые самолёты. Именно поэтому в последние годы учёные, инженеры и предприниматели обращаются в Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) с просьбой пересмотреть нормы звукового загрязнения в небе над Америкой. Они предлагают не запрещать гражданский сверхзвук, а определить допустимые уровни шума.

Overture будет летать на скорости 1,7 Маха, что почти вдвое сократит время перелётов, что особенно важно для дальних маршрутов. Прототип XB-1 уже доказал свою способность летать в «тихом» режиме даже при преодолении звукового барьера. Пассажирский Overture унаследует эти технологии.

На данный момент компания Boom Supersonic завершает разработку самолёта Overture и ожидает, что к марту 2025 года будет завершена работа над его двигателями (их создаёт консорциум отраслевых компаний). Через 18 месяцев планируется начать сборку первого прототипа Overture, а его производство должно быть завершено в течение трёх лет.

28 января 2025 года в 09:04 по местному времени прототип сверхзвукового лайнера Boom Supersonic XB-1 впервые преодолел скорость звука, став первым американским сверхзвуковым гражданским самолётом. Прототип с лётчиком-испытателем на борту четыре минуты удерживал скорость 1,1 Маха, преодолев эту отметку ещё дважды до приземления.

Прототип Supersonic XB-1 в воздухе. Источник изображений: Boom

До этого момента лишь два гражданских самолёта преодолевали скорость звука — это франко-британские «Конкорды» и советские Ту-144. Компания Boom намерена создать сверхзвуковую гражданскую авиацию в США и, что интересно, у неё фактически нет конкурентов.

Испытательные полёты прототипа Supersonic XB-1 начались весной 2024 года. На границу сверхзвука самолёт вышел 10 января 2025 года. После анализа собранных данных пилоту-испытателю дали разрешение преодолеть звуковой барьер во время следующего вылета, что с успехом было выполнено.

Конечной целью компании Boom является создание 64-местного сверхзвукового самолёта Overture. Он будет летать на скорости 1,7 Маха. Самолёт должен быть достаточно тихим при преодолении звукового барьера и при движении на сверхзвуковой скорости, чтобы ему разрешили летать над заселённой территорией (у «Конкордов» и Ту-144 с этим были проблемы).

Визуализация 64-местного сверхзвукового лайнера «Увертюра»

До конца года компания Boom обещает впервые запустить реактивные двигатели Overture. Прототип летает на серийном или слегка модифицированном двигателе GE J85-15. Для лайнера компания разрабатывает двигатели самостоятельно. Авиационные компании отказались выполнить эту работу. У компании Boom есть некоторые совместные проекты с Пентагоном, но проект «Увертюра» вне всяких военных контрактов.

«Речь идет об американских рабочих местах, об американском лидерстве в авиации, о построении будущего, об улучшении взаимодействия людей разных культур, — сказал глава компании, комментируя первый полёт прототипа на сверхзвуковой скорости. — Честно говоря, я думаю, что здесь есть чему порадоваться».

Китайская компания Sichuan Lingkong Tianxing Technology представила в Чэнду модель гиперзвукового беспилотника Cuantianhou (одно из имён Царя обезьян). Полуторатонный семиметровый аппарат с двумя прямоточными детонационными реактивными двигателями сможет разгоняться до скорости свыше 4 Маха, что в два раза быстрее легендарных Ту-144 и «Конкордов». Первые испытания планировались на 2027 год, однако разработчик объявил, что проведёт их на год раньше.

Источник изображений: Sichuan Lingkong Tianxing Technology

Ускорить проведение испытаний помогли успешные запуски ранних прототипов и собранные в ходе проверок данные. Так, только прошлой осенью компания провела два испытания с реальными запусками двигателей на простых моделях (фактически — в виде ракет). Всего же за последние шесть лет было проведено 88 испытаний в сочетании с компьютерным моделированием.

Всё это позволяет говорить о том, что гиперзвуковая гражданская авиация уже на горизонте. Прототип гиперзвукового пассажирского самолёта Da Sheng компания Sichuan Lingkong Tianxing Technology планирует поднять в воздух в 2030 году.

«Благодаря достижениям в области шумоподавления, материаловедения и систем управления полётом, эра сверхзвуковых пассажирских рейсов уже на горизонте», — сказал на пресс-конференции главный инженер компании Дэн Фань (Deng Fan).

Разработчик отметил сходство Cuantianhou с американским самолётом-разведчиком SR-71 Blackbird из 60-х годов прошлого века. «Он очень похож на американский SR-71 Blackbird, но его двигательная установка, высота полёта и скорость существенно отличаются», — подчеркнул Дэн. Самолёт SR-71 Blackbird развивал скорость 3,32 Маха, тогда как Cuantianhou на высоте 20 км будет разгоняться до 4,2 Маха.

Американские компании, такие как Boom Supersonic и Hermeus, используют разные технологические подходы при проектировании гражданских сверхзвуковых самолётов. При этом последняя планирует запустить гиперзвуковой самолёт со скоростью 5 Маха, в то время как первая собирается достичь скромной планки скорости в 1,7 Маха. Есть ещё швейцарский стартап Destinus, который изучает гиперзвуковые реактивные самолёты на водородном топливе. Однако до сих пор нигде, кроме Китая, не появился ни один прорывной коммерческий продукт. Все они отстают от графика как минимум на три года, считают китайские разработчики.

Также на выставке компания Sichuan Lingkong Tianxing Technology показала модернизированный детонационный двигатель. Ранее в испытаниях принимали участие двигатели Jindou-400. В июне прошлого года был создан двигатель Jindou-400S с намного лучшими характеристиками и улучшенным соотношением веса к тяге. Так, Jindou-400 весил 300 кг при длине 2,6 м и тяге 2,5 кН. Двигатель Jindou-400S весит 100 кг, имеет длину 1,9 м и развивает тягу 4 кН. Оба они работают на авиационном керосине. На беспилотнике Cuantianhou будет два таких двигателя.

Принцип работы ротационного детонационного реактивного двигателя

Отдельно впечатляет экономия при работе двигателей. На 50 км полёта на скорости 4 Маха расход топлива составил 6 кг. Это одно из преимуществ детонационных реактивных двигателей. Фронт ударной волны при взрывной детонации топлива создаёт более мощную реактивную струю, чем при прямом сжигании топлива в обычных реактивных двигателях.

10 января 2025 года прототип сверхзвукового лайнера Boom Supersonic XB-1 впервые достиг границы сверхзвуковой скорости, разогнавшись до 0,95 Маха. Формально он ещё не преодолел звуковой барьер, однако динамическая нагрузка воздушной среды на корпус самолёта была эквивалентна движению на скорости 1,1 Маха. После анализа данных этого полёта будет принято решение о преодолении звукового барьера или проведении ещё одного дозвукового испытания.

Источник изображений: Boom Supersonic

Прототип Supersonic XB-1 компании Boom изготовлен в масштабе 1:3 по отношению к будущему 64-местному лайнеру Overture. На данный момент он совершил 11 тестовых вылетов, каждый раз поднимаясь всё выше и увеличивая скорость. Это необходимо для изучения поведения планера самолёта на различных скоростях, чтобы плавно подойти к преодолению звукового барьера и со временем достичь скорости 1,7 Маха.

За штурвалом самолёта находится лётчик-испытатель, и рисковать его жизнью, а также целостностью прототипа, недопустимо. Вполне возможно, что данных по 11-му полёту будет достаточно, чтобы следующий вылет стал ключевой вехой в испытаниях. Прототип начал полёты во второй декаде марта 2024 года и почти за год вышел на границу сверхзвука.

Знаменитые «Конкорды» прекратили полёты чуть более 21 года назад, а Ту-144 ещё в 1978-м. С тех пор гражданские сверхзвуковые перелёты прекратились. Компания Boom и другие игроки рынка пытаются возродить это направление авиации на новом уровне, предлагая низкий уровень шума при полётах на сверхзвуковой скорости и приемлемую стоимость билетов.

Новозеландский стартап Dawn Aerospace 12 ноября 2024 года совершил знаковые испытания прототипа сверхзвукового космоплана Mk-II Aurora. Модель длиной 4,8 м с ракетным двигателем, работающим на горючем из перекиси водорода и керосина, впервые преодолела скорость звука, разогнавшись до 1,1 Маха. Это был 57-й полёт прототипа, который с каждым разом демонстрирует всё более высокие возможности и нацелен в будущем выйти в космос.

Источник изображений: Dawn Aerospace

В рамках очередного испытания беспилотный аппарат поднялся на высоту 25 150 м. Масса прототипа составляет 200 кг. В окончательной версии это будет многоразовый космоплан, способный стартовать два раза в сутки и достигать высот от 35 км до 100 км. Также он сможет выводить грузы на низкую околоземную орбиту в одноразовой версии с использованием верхней ступени.

Высоты от 35 км до 100 км не обслуживаются ни самолётами, ни аэростатами, ни спутниками. Это создает для Dawn Aerospace уникальные бизнес-возможности. Космоплан Aurora сможет доставлять научные грузы на целевые высоты и проводить эксперименты в условиях микрогравитации по сравнительно низкой цене.

«Это достижение подчёркивает огромный потенциал самолётов с ракетным двигателем для достижения ранее недостижимых характеристик, — отметил Стефан Пауэлл (Stefan Powell), генеральный директор Dawn Aerospace. — Проведя 57-е лётное испытание, мы устранили последний серьёзный технический риск в программе Aurora — проверку динамики аппарата в околозвуковом режиме. Теперь мы подтвердили, что Aurora обладает самой высокой скоростью подъёма среди всех когда-либо созданных воздушных средств. Эта веха закладывает основу для превращения Aurora в самый высотный и быстролетающий самолёт в мире, открывая путь к созданию первого эксплуатируемого гиперзвукового самолёта, который переопределит возможности авиации».

Звучит пафосно, но может быть подтверждено делами. Компания рассчитывает покорить отметку в 3 Маха примерно через год. Ждать осталось недолго.

Американский стартап Astro Mechanica провёл первые испытания революционного реактивного двигателя, который одинаково эффективно ведёт себя как на дозвуковых скоростях, так и на скоростях много выше скорости звука. Если бы такие двигатели стояли на «Конкордах», они могли бы летать на 61 % дальше, заявляют разработчики. В планах создать оснащённый такими двигателями самолёт и совершить на нём перелёт из Сан-Франциско в Токио.

Источник изображений: Astro Mechanica

Традиционные турбовентиляторные и турбореактивные авиационные двигатели оптимизированы каждый для своей области. Первые эффективны для полётов на дозвуковых скоростях, а вторые — на сверхзвуковых. Но в каждом из них есть система подачи воздуха через компрессор для создания условий эффективного сгорания топлива и образования реактивной струи. И в каждом случае компрессия создаётся за счёт набегающего потока воздуха и работы соответствующих механизмов двигателей.

На разных скоростях объёмы потока воздуха разные — для турбовентиляторного двигателя избыточные на сверхзвуковых скоростях, а для турбореактивного двигателя недостаточные на дозвуковых. Идея Astro Mechanica в том, чтобы поручить работу по накачке гибридного двигателя воздухом компрессору на отдельных электрических двигателях, подобных тем, которые устанавливаются в электромобили (такие электродвигатели сегодня самые эффективные из выпускаемых промышленностью). В схеме Astro Mechanica адаптивный гибридный двигатель работает с участием двух независимых электродвигателей: для вентилятора в турбовентиляторном блоке и для компрессора для турбореактивной части двигателя.

Как нетрудно понять, электродвигатели могут создавать оптимальные режимы работы для турбовентиляторного блока и турбореактивного вне зависимости от развиваемой самолётом скорости. За счёт этого двигатели могут работать в трёх режимах: на дозвуковой скорости, на сверхзвуковой и даже на гиперзвуковой, когда они фактически становятся прямоточными реактивными двигателями. Недостаток или избыток воздуха компенсируются работой электродвигателей. Такая адаптивная схема подстройки режимов позволит эффективно использовать топливо на протяжении всего полёта от рулёжки к ВПП до взлёта и приземления. «Конкорды» тратили по две тонны топлива только на перемещение от места посадки к полосе для взлёта.

Некоторое время назад Astro Mechanica провела тестовый запуск третьего поколения своего адаптивного реактивного двигателя с увеличением мощности до 30 % от номинальной. В перспективе компания намерена создать прототип реактивного самолёта с четырьмя двигателями собственной разработки и двумя двигателями GE CT7 для совершения беспосадочного сверхзвукового перелёта из Сан-Франциско в Токио. Компания создана всего три года назад и насчитывает восемь сотрудников, но её амбициям позавидуют даже матёрые разработчики авиационных двигателей.

Реактивный самолет Boom Supersonic XB-1 установил новый рекорд скорости во время 7-го испытательного полета. Воздушное судно разогналось до 1012 км/ч или 0,82 Маха. Ещё три дозвуковых полёта — и XB-1 попытается преодолеть звуковой барьер. Компания Boom Supersonic не спешит с этим — все пробные полёты преследуют цель проверить надёжность конструкции самолёта и его управляемость.

Прототип в воздухе. Источник изображения: Boom Supersonic

Пятый и шестой тестовые полёты самолёт XB-1 совершил в октябре. Полёты XB-1 — прототипа будущего сверхзвукового лайнера Overture в масштабе 1:3 — начались весной 2024 года. По сути, компания испытывает планер. Необходимого для создания гражданского сверхзвукового самолёта двигателя у неё пока нет. В прототипе установлен переделанный турбореактивный двигатель GE J85-15.

Рендер лайнера Overture на 60-80 пассажиров

Каждый тестовый полёт XB-1 сопровождается проверкой на устойчивость конструкции к вибрациям. Самолёт специально вводят в такие режимы полёта, чтобы проверить надёжность выбранных инженерных решений. Также полёты становятся каждый раз выше и выше, чтобы убедиться в герметичности кабины. Во время 7-го полёта XB-1 поднялся на рекордную для себя высоту 7015 м. Преодолевать скорость звука он будет на высоте 9144 м. Этот момент не за горами. Не исключено, что знаковое событие состоится до конца текущего года.

В минувшее воскресенье китайская компания Space Transportation (Lingkong Tianxing Technology) сообщила об успешных лётных испытаниях прототипа сверхзвукового пассажирского самолёта Yunxing. Продемонстрированные прототипом характеристики позволяют рассчитывать на первый полёт полноразмерного сверхзвукового воздушного судна уже в 2027 году. Лайнер сможет за 2 часа доставить пассажиров из Пекина в Нью-Йорк на скорости в 4 раза быстрее скорости звука.

Источник изображений: Space Transportation

Испытания прототипа состоялись в субботу, 26 октября 2024 года. Оценка состояния двигателя будет произведена в ноябре. Судя по изображению Yunxing, у него два двигателя неизвестной конструкции. Компания не дала на этот счёт разъяснений. Можно ожидать, что планы покорить отметку 4 Маха включают использование чего-то типа прямоточных реактивных двигателей и, возможно, даже ротационных детонационных.

Полёт со скоростью более 4 Маха будет означать, что самолёт Yunxing будет двигаться со скоростью в два раза больше, чем могли обеспечить советские Ту-144 и британо-французские «Конкорды». Это серьёзный вызов в авиастроении, особенно для гражданской авиации, которая потребует окупаемости полётов. Именно сверхдорогая экономика полётов Ту-144 и «Конкордов» погубила их в первую очередь, а остальное было мелочью.

Новое поколение сверхзвуковых пассажирских самолётов разрабатывается также в США и России. Об американских проектах известно больше. В частности, в NASA на прототипе X-59 испытывает конструкторские находки, которые помогли бы уйти от одной из проблем гражданского сверхзвука — громких звуков при преодолении звукового барьера и при движении на сверхзвуковой скорости. Ряд частных компаний непосредственно заняты разработкой двигателей и планеров для создания сверхзвуковых лайнеров нового поколения. Значительных успехов пока нет ни у кого. Что касается прототипа Yunxing китайской Space Transportation, то на данный момент неизвестно, что было показано — компьютерная модель или настоящая фотография прототипа.

7 октября 2024 года демонстратор сверхзвукового реактивного самолета Boom XB-1 совершил свой пятый испытательный полет с авиабазы Мохаве, установив при этом несколько новых рекордов. Boom XB-1 — это платформа для испытания систем будущего самолета Overture, которая втрое меньше финального варианта. Конечная цель проекта — возвращение коммерческой сверхзвуковой гражданской авиации, прекратившей существование 20 лет назад.

Прототип в воздухе. Источник изображений: Boom

Прототип Supersonic XB-1 был допущен к испытательным полётам весной 2024 года. Программа предусматривает 20 полётов на дозвуковой скорости, пятый из которых самолёт совершил на днях. В воздухе XB-1 с пилотом-испытателем разогнался до нового потолка скорости — 791 км/ч. Также был установлен рекорд по высоте подъёма, составивший 5425 м. Во время 50-мин полёта самолёт искусственно вводили в режим вибраций, чтобы при достижении сверхзвуковых скоростей недостаточная прочность корпуса не стала сюрпризом.

Способность будущего сверхзвукового самолёта Boom Overture на 60–80 пассажиров уверенно себя чувствовать на дозвуковых скоростях решит две проблемы сверхзвуковой гражданской авиации — это раскаты грома при преодолении звукового барьера, что неприемлемо для полётов над обжитой территорией, а также необходимость в сверхдлинных взлётно-посадочных полосах. На крейсерской скорости самолёт будет разгоняться до 1,7 Маха.

Художественное представление сверхзвукового самолёта Boom Overture

Добавим, испытания Supersonic XB-1 — это фактически проверка планера. На прототипе установлен штатный либо незначительно переделанный турбореактивный двигатель GE J85-15. Для Overture компания разрабатывает собственный двигатель, а это задача сложная даже для гигантов отрасли. Поэтому будущее проекта всё ещё под вопросом, хотя надо отдать ему должное — он развивается и следует плану.

Демонстратор сверхзвукового самолёта XB-1 компании Boom Supersonic выполнил второй испытательный полёт, пишет ресурс New Atlas. 26 августа прототип XB-1 под управлением главного лётчика-испытателя Тристана Бранденбурга (Tristan Brandenburg) в течение 15 минут находился в воздухе над пустыней Мохаве в Калифорнии.

Источник изображений: Boom Supersonic

Взлетев из аэрокосмического порта Мохаве, прототип XB-1 набрал высоту 3170 м и развил скорость 445 км/ч. В своём первом испытательном полёте демонстратор набрал высоту 2170 м и достиг такой же скорости в 445 км/ч.

Список задач в нынешнем тестовом полёте впервые включал уборку и выпуск шасси, а также проверку управляемости прототипа и активацию новой цифровой системы повышения устойчивости для гашения крена, чтобы помочь сохранить контроль в условиях сваливания. Кроме того, правое крыло XB-1 было оснащено пучками тканевых волокон для контроля направления и силы воздушного потока над крылом.

Конечная цель испытаний XB-1 — создание сверхзвукового авиалайнера Overture, который станет преемником снятого с производства Concorde. Новая модель получила конструкцию фюзеляжа, которая позволит избежать звукового удара при переходе на сверхзвуковой режим полёта, что обеспечит возможность его использования в Соединённых Штатах. Сообщается, что будущий авиалайнер также будет иметь оптимизированную аэродинамику, корпус из углеродных композитов, усовершенствованные воздухозаборники сверхзвуковых двигателей и систему дополненной реальности для навигации при взлёте и посадке.

Как сообщает Boom Supersonic, лётные испытания XB-1 будут включать примерно 10 дозвуковых полётов на более высоких высотах и ​​скоростях, в ходе которых будет произведена проверка всех систем и обеспечения безопасности аппарата при входе в трансзвуковые и сверхзвуковые режимы. Когда XB-1 достигнет сверхзвуковых скоростей, испытания будут проводиться в сверхзвуковом коридоре Black Mountain на авиационной базе ВВС «Эдвардс» в Калифорнии.

Стартап Boom Supersonic сообщил, что Федеральное управление гражданской авиации (FAA) выдало разрешение на первый полёт демонстратора XB-1 с превышением скорости звука. Полёт состоится в неопределённом будущем на базе ВВС США «Эдвардс» по двум утверждённым коридорам. Первый полёт с преодолением скорости звука станет авансом разработчикам от FAA или актом доверия, чтобы упрочить положение компании в сфере возрождения гражданской сверхзвуковой авиации.

Демонстратор XB-1. Источник изображений: Boom Supersonic

Ранее компания Boom Supersonic сообщала, что прототип XB-1 совершит 20 дозвуковых полётов, прежде чем перейдёт к этапу испытаний на скоростях свыше 1 Маха. Первый в своей истории полёт XB-1 совершил месяц назад. Он пробыл в воздухе 12 мин и разогнался до 455 км/ч. Скорость звука преодолевается на отметке 1224 км/ч. Иначе говоря, прототип должен утроить скорость своего полёта. Для совершенно нового и ещё не испытанного оборудования это станет рискованным мероприятием, ведь не зря запланировано целых 20 дозвуковых полётов, прежде чем XB-1 преодолеет отметку 1 Мах.

«После успешного первого полёта XB-1 я с нетерпением жду его исторического первого сверхзвукового полёта, — сказал Блейк Шолль [Blake Scholl], основатель и генеральный директор Boom Supersonic. — Мы благодарим Федеральное авиационное управление за поддержку инноваций и предоставление возможности XB-1 продолжать выполнять свою важную роль в обеспечении будущего сверхзвуковых полетов».

Первые три сверхзвуковых полёта самолёт XB-1 последовательно совершит на скоростях 1,1, 1,2 и 1,3 Маха. Можно предполагать, что испытания будут проводиться по ранее утверждённому плану и прототип совершит положенные ему 20 дозвуковых испытательных полётов и лишь после этого поднимется в воздух для преодоления планки в 1 Мах.

Рендер пассажирского сверхзвукового самолёта «Увертюра»

На основе испытаний прототипа XB-1 компания Boom Supersonic и её партнёры надеются к концу десятилетия создать гражданской сверхзвуковой самолёт Overture для перевозки примерно 60 пассажиров на скорости до 1,7 Маха. Это вдвое сократит трансатлантические перелёты. Чтобы это стало возможным компания должна не только создать новый планер и двигатели.

Но главное, что новая платформа должна быть достаточно тихой для полётов над сушей. Сейчас этого нет. Прототип XB-1 такой же шумный, как и военные сверхзвуковые самолёты, поэтому FAA сделало для него исключение для проведения первых сверхзвуковых испытаний над территорией США. В будущем гражданские сверхзвуковые самолёты должны летать так же тихо, как их дозвуковые коллеги. И в этом суть нового проекта.

Группа российских учёных из Санкт-Петербургского государственного университета и Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева-КАИ разработала теоретическую модель для описания условий формирования плазмы СВЧ-разрядов в молекулярных газах, что открывает путь к управляемому аэродинамическому полёту на сверхзвуковых скоростях в атмосфере Земли и других планет.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

При движении в плотных слоях атмосферы сверхзвуковое воздушное судно или космический спускаемый аппарат омывается потоками газа на сверхвысоких скоростях. Очевидно, что управляемое изменение плотности газа по курсу судна приведёт к его отклонению в ту или иную сторону. Сделать этот процесс управляемым означает добиться возможности управлять направлением полёта или, по крайней мере, повысить его устойчивость, а значит, безопасность.

Как известно, вблизи движущихся со сверхзвуковой скоростью летательных аппаратов возникают зоны точечного нагрева и изменения плотности газа. Для контроля движения аппарата необходимо уметь управлять потоками нагретого газа. Это возможно сделать с помощью заряженных газовых областей — плазменных структур, которые с помощью сверхвысокочастотных (СВЧ) разрядов будут формироваться на некотором расстоянии от поверхности летательного аппарата.

При этом СВЧ-разряд может возникнуть в двух режимах — в виде диффузного облака заряжённых частиц, либо в виде нитевидного разряда. Нетрудно догадаться, что нитевидный разряд приводит к наибольшему нагреву газа, как более плотное образование, что, в свою очередь, оказывает наибольшее воздействие на плотность набегающего воздушного потока. Плотность воздуха перед аппаратом снижается и это облегчает его движение в атмосфере.

Учёные создали модель для описания физики явления. «Моделирование показало, что диффузный разряд сначала вытягивается в виде “облака” заряжённых и возбуждённых частиц, а затем переходит в форму нитевидного плазмоида — более плотного “сгустка”. При таком переходе резко возрастает концентрация заряжённых частиц преимущественно вдоль центральной оси плазмоида», — говорится в отчёте по работе, опубликованной в журнале Plasma Sources Science and Technology.

Согласно модели, температура плазмоида увеличивается по мере его роста от 185 °С до 830 °С за 10–15 мкс. Это объясняется тем, что при взаимодействии возбуждённых частиц азота выделяется большое количество энергии, которая используется для нагрева газа, что также снижает его плотность. Азот был выбран для моделирования по той причине, что это один из основных компонентов земной атмосферы. При включении в модель молекул кислорода, кстати, процесс ускорялся ещё на 4 мкс. В дальнейшем учёные более плотно займутся влиянием молекул кислорода на формирование СВЧ-разрядов.

Результат моделирования: распределение электрического поля в СВЧ-антенне. Источник изображения: Saifutdinov and Kustova / Plasma Sources Science and Technology, 2023.

«Предложенная модель интересна как с фундаментальной точки зрения, поскольку позволяет описать, как меняются параметры СВЧ-разрядов, и воспроизвести их различные формы, так и с прикладной, потому что помогает прогнозировать оптимальные условия для снижения плотности газа в сверхзвуковых потоках. Это даст возможность управлять скоростью и направлением движения летательных аппаратов, а значит, снизить вероятность их крушения», — пояснил участник проекта доктор физико-математических наук, доцент кафедры общей физики Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева-КАИ Алмаз Сайфутдинов.

Когда-нибудь на сверхзвуковых самолётах появятся формирующие плазменные разряды накладки, экономящие топливо и повышающие управляемость судами, что сегодня кажется образом будущего. Останется только придумать антигравитацию. Но это уже другая история.

Сегодня в 00:00 по московскому времени NASA и Lockheed Martin впервые показали экспериментальный сверхзвуковой самолёт проекта X-59. Самолёт выступил в белой ливрее с красными полосами на крыльях и эмблемой NASA. Это воздушное средство станет полигоном для отработки тихого полёта на сверхзвуковой скорости, что откроет путь к гражданской сверхзвуковой авиации, не создающей звукового загрязнения над городами.

Источник изображений: NASA

Первый полёт самолёта X-59 состоится позже в этом году. До этого он пройдёт всестороннее тестирование бортовых систем и проверку совместимости с наземным оборудованием. Затем будет рулёжка по взлётной полосе и лишь к концу весны или в начале лета состоится первый полёт. В конце испытаний будет выбрано несколько американских городов, над которыми X-59 совершит пробные полёты. Специалисты NASA расставят датчики шума на земле и после полётов проведут опрос местного населения об испытанных ощущениях во время пролётов X-59.

Собранные данные будут переданы в регулирующие органы. Считается, что сверхзвуковая гражданская авиация не смогла развиваться в том числе и по причине высокого уровня шума, создаваемого двигателями при преодолении звукового барьера и во время полётов на сверхзвуковой скорости. Преодоление звукового барьера самолётом X-59 будет не громче хлопка автомобильной дверцей, сообщают в NASA. Будущие сверхзвуковые гражданские самолёты не должны беспокоить слух людей, даже проносясь над их головами.

Самолёт X-59 спроектирован для проверки дизайна, снижающего уровень шума в полёте. Почти треть 30,4-метрового фюзеляжа самолёта занимает нос. По этой причине кабина пилота находится почти в середине самолёта, что делает невозможным обзор по курсу. В этом направлении кабина даже не имеет остекления. Ориентироваться пилоту помогают внешние камеры высокого разрешения. На максимальной скорости X-59 будет развивать 1,4 Маха (1715 км/ч). Это серьёзно не дотягивает до крейсерских скоростей Ту-144 и «Конкордов», но всё равно более чем в два раза быстрее крейсерских скоростей современных авиалайнеров.

Американский стартап Boom Supersonic приступил к рулёжным испытаниям прототипа сверхзвукового самолёта XB-1. Это приближает первый испытательный полёт двухместного самолёта, способного летать на скорости до 1,7 Маха. Ожидается, что первый пилотируемый полёт XB-1 состоится до конца текущего года. Федеральное агентство гражданской авиации США уже выдало компании соответствующее разрешение.

Источник изображения: Boom Supersonic

Прототип XB-1 в три раза меньше будущего сверхзвукового пассажирского лайнера «Увертюра» (Overture), который компания надеется создать для возрождения коммерческой сверхзвуковой авиации. Летом прошлого года компания American Airlines заключила с Boom Supersonic предварительный контракт на изготовление 20 таких самолётов. Но пройдёт ещё много лет, прежде чем они поднимутся в небо. В свой первый полёт прототип XB-1 обещал отправиться в далёком 2017 году, но произойдёт это только сейчас спустя шесть лет после первоначальных планов.

Рендер сверхзвукового самолёта «Увертюра»

Если XB-1 поднимется в небо в этом году, то такое событие станет своего рода данью юбилею последнего полёта «Конкорда». Европейские сверхзвуковые лайнер Concorde вывели из эксплуатации в 2003 году. Целый спектр недостатков «Конкордов» оказался весомее достоинств скоростных гражданских перелётов. Дизайн и конструктивные особенности XB-1 и будущей «Увертюры» ликвидируют один из них — громкий переход на сверхзвуковой режим полёта. Переход звукового барьера у «Увертюры» должен быть не громче хлопка закрывающейся двери автомобиля.

Прототип XB-1 прошёл все наземные испытания (кроме рулёжных) и это позволило FAA выдать компании экспериментальный сертификат лётной годности и, тем самым, открыл ему дорогу в небо. Пилотировать прототип будет лётчик-испытатель компании Тристан «Гепетто» Бранденбург (Tristan «Gepetto» Brandenburg). Вторым пилотом будет лётчик-испытатель Билл «Док» Шумейкер (Bill «Doc» Shoemaker).

Наземные испытания и первые полёты пройдут в аэрокосмическом порту Мохаве (штат Калифорния), где испытывают свои решения множество компаний из США. Прототип XB-1 оснащён тремя двигателями General Electric J85, работающими на экологически чистом авиационном топливе. Для самолёта «Увертюра» разрабатываются свои двигатели, над которыми компании приходится работать самостоятельно. Ведущие разработчики с мировым именем посчитали этот проект неперспективным и отказались работать с Boom Supersonic.

Возможно, первый полёт аппарата изменит отношение гигантов к проекту. Осталось его дождаться и это событие явно не за горами.