Америкалық аэродинамик Леонард Грин дыбыстан жоғары дыбыссыз ұшақтың дизайнын патенттеді. Бұл жаңалық мамандар арасында бомба тәрізді әсер тудырды. Инженерлер ұзақ уақыт бойы шуылмен күрескен. Бұл тек XV-XVII ғасырларда. көп шу, тіпті машинаның шуы оның күшімен байланысты болды.; Қазіргі уақытта сарапшылар кез келген қозғалтқышты, автокөлікті, ұшақты мүмкіндігінше тыныш етуге тырысады, әр түрлі глушительдердің дизайны мен өндірісіне көп еңбек сіңіреді.
Леонард Грин ұсынған жаңа лайнер Конкордтың дауылындай шу шығармай, АҚШ -тың бүкіл аумағын 90 минут ішінде ауадағы дыбыстың таралу жылдамдығынан үш есе жылдамдықпен өте алады. Мұндай ұшақтар, Гриннің пікірінше, қарапайым ұшақтарды алыс қашықтықтан тез ығыстырады, өйткені олар ұшу ұзақтығын едәуір қысқартады. Алайда, өнертапқыш өзінің тапсырмасын қалай жеңе алғаны туралы әлі бірде -бір сөз айтқан жоқ.
Реактивті қозғалтқыштың шуын қалай төмендетуге болады?
Әуе кемелерінің реактивті қозғалтқыштарының шуы, ең алдымен, олардың көп тізбекті конструкциясына байланысты төмендейді. Бір компрессордың орнына - ең шулы қондырғы - турбоагрегатта бірнеше орнатылған. Сонымен қатар, олардың жұмыс режимдері тетіктерден шыққан шу белгілі бір дәрежеде өтеледі және бір -бірін күшейтпейтін етіп таңдалады. Техникада мұндай нәрсе болуы мүмкін екен - шу шуды басады.
Сонымен қатар шуды төмендететін белсенді жүйелер бар. Олардың мәнін былайша түсіндіруге болады. Микрофон жұмыс істейтін және сәйкесінше шулы қондырғының шығуына қойылады. Ол жазған шу арнайы өңдеуге ұшырайды. Бүкіл спектр синусоидальды компоненттерге ыдырайды, содан кейін олардың әрқайсысы бастапқы шудың құрамдас бөліктерінің үстіне қойылған кезде, әрбір қабаттасқан қисықтың «өркеші» түпнұсқаның «түсу» орнында болатындай етіп ауыстырылады. бір. Физика заңдарына сәйкес, акустикалық толқындардың интерференциясы және олардың өзара жойылуы болуы керек. Сонымен теория жүреді. Алайда, іс жүзінде қабаттасу кезінде аздап қателесу жеткілікті, ал шу бір -бірін сөндірудің орнына жалпы какофонияны арттырады. Осы уақытқа дейін ешкім синусоидальды компоненттердің бір-бірінің үстіне дәл орналастырылуын жасай алатын дәл және тез әрекет ететін анализаторларды әзірлей алмады. Тіпті өзара әсер ету арқылы шуды ішінара басуды жетістік деп санауға болады.
Әуе кемесінің конструкторлары шуды басатын дәстүрлі жүйелермен айналысуы керек. Олар қозғалтқыштың диффузоры мен саптамасына дыбыссыздатқыштарды қояды, шу мен дірілді бәсеңдететін тығыздағыштар мен қозғалтқыш насельдеріне арналған жабындарды қолданады. Алайда, бұл серпіннің толық төмендеуіне байланысты. Егер біз Леонард Грин шынымен 100% шуды кетіретін глушитель жасай алды деп ойласақ та, бұл мұндай қозғалтқыштың тартылуы іс жүзінде нөлге тең екенін білдіреді! Ал ол мұндай адамға кімге керек?
Сонымен, үнсіз ұшақтың құпиясы неде?
Аэродинамик үшін тыныш лайнер - бұл жаңалық емес. Оның өмір сүруінің негізгі мүмкіндігін теоретиктер әлдеқашан көрсетті. Мұны істеу үшін сізге соққы толқынының ұшақтың корпусынан түсуіне жол бермеу керек. Бұл құбылыстың физикалық бейнесі осылай көрінеді. Кез келген жылдам ұшатын дене дыбыс шығарады. Снарядтар мен снарядтар ысқырады, ысқыштан ысылған тас … Бұның себебі - тез қозғалатын дене шығаратын акустикалық толқындар немесе ауаның микроскопиялық тығыздалуы. Алға ұмтылу кезінде ол ауа молекулаларын бір жаққа итеріп жіберетін сияқты, және олар судың үстінде жылдам жүріп бара жатқан қайықтың «мұрты» тәрізді екі жаққа қарай бұрылып, құлықсыздықпен берілді.
Кез келген акустикалық тығыздау атмосферада дыбыс жылдамдығымен таралады. Ал дене субсоникалық жылдамдықпен ұшып бара жатқанда, оның әсерінен ауа ортасының бұзылуы атмосферада біртіндеп таралады. Бірақ объектінің жылдамдығы артты, ол дыбысты қуып жетті. Осы сәтте барлық кішігірім итбалықтар монолитті фронтқа бірігеді - олардың бұзылу көзінен қашып кетуге уақыты жоқ. Мұндай фронт (сығылған ауаның қабырғасы) соққы толқыны деп аталады.
Бұл қабырғаны бұзуға, дыбыстық тосқауылдан секіруге кез келген әрекет, әдетте, қорқынышты шуылмен бірге жүреді. Соққы толқыны жерге қатты әсер етеді, ұшақ төмен биіктікте дыбыс кедергісін еңсергенде үйлердің шатырларын ұшырып, адамдарды аяғынан құлап түседі. Жылдамдық жоғарылаған сайын ұшақ дыбысты басып озады және үнсіз елес сияқты ұшып өте алады. Бірақ бұл сізге найзағай бірнеше минуттан кейін түседі дегенді білдіреді.
Соған қарамастан, соққы толқынын, негізінен, қолға үйретуге болады. Бұл үшін ұшақтың аэродинамикалық пішінін таңдау қажет, ол дыбыс кедергісін ине жұқа матадан оңай өтетін етіп тесіп өтеді. Сонымен қатар, мұнда тігу ұқсастығы бір қарағанда қарағанда тереңірек. Назар аударыңыз, дыбыстан тез ұшатын көптеген ұшақтарда инелер тәрізді мұрындары мен өткір қанаттары бар. Сондықтан оларға дыбыстық тосқауылды «тесу» оңайырақ. Бірақ тәжірибелі; Тігінші біледі: белгілі бір матаны тігу кезінде тігін машинасын реттеу қажет - әйтпесе ұн болады, жұмыс емес. Ұшақты белгілі бір ұшу режиміне «баптау» қиынырақ, бірақ бұл әлі де мүмкін - Бұл жағдайда дыбыс конусы тегіс болады, соққы толқыны соншалықты өткір болмайды, сондықтан қатты болады. Дегенмен, акустика - бұл нәзік нәрсе. Мысалы, скрипкашы әр спектакль алдында аспапты қайта баптауға мәжбүр болады, оны басқа залдардың сипаттамаларына, белгілі бір атмосфералық жағдайларға бейімдейді.
Ұшақты қалай «баптау» керек?
Айнымалы қанат геометриясы, реттелетін ауа қабылдағыштар мен бекітілген саптамалар - бұл шешімнің бір бөлігі ғана. Кәсіби мамандардың айтуынша, акустиканың аэродинамикамен үйлесуі соншалықты күрделі, сондықтан Леонард Грин дыбыссыздыққа, дәлірек айтқанда, төмен шуылға қол жеткізе алады, тек қатаң белгіленген ұшу режимімен. Ал нақты дизайн тәжірибесі оның шешімі қаншалықты табысты болатынын көрсетеді.
Әлемдік авиация тарихы мұндай жолаушылар лайнерін ешқашан білмеген
Британдық және американдық мамандар - Кембридж университеті мен Массачусетс технологиялық институтының 40 адамнан тұратын тобы - үш жылдық дамудан кейін SAX -40 жаңа жолаушылар ұшағының жобасын ұсынды. Аэродинамиканың жұмбақтарынан алыс адамдар үшін лайнер ең алдымен формаларымен таң қалдырады. Бұл ұғым ресми түрде Blended Wing Body деп аталады. Жаңа көліктің құйрығы жоқ фигурасы контурдағы жарғанаққа ұқсайды. Сонымен қатар, ұшу кезінде шығатын дыбыс, Reuters агенттігінің хабарлауынша, кір жуғыш машинадан гөрі қатты болмайды.
Құйрықсыз ұшу - бұл тек жолаушылар лайнерлеріне ғана емес, сонымен қатар орбиталық ұшақтарға да қолайлы идея
«Революциялық жолаушылар ұшағының жобасы құпиясыздандырылды, оның іскерлік сипаттамалары басталғандарға көп нәрсе айтпайды», - деді Н. И. Н. Е. Циолковский, ұшақтардың аэродинамикасы саласындағы сарапшы Валентин Белокон. - Стартта 150 тонналық автокөлік 215 жолаушыны алып, шамамен 900 км / сағ жылдамдықпен ұшады. Бұл ерекше ештеңе емес. Рас, ауқымы лайықты - шамамен 9500 км ».
Сонымен, шын мәнінде, жаңа жобаның революциялық сипаты қандай?
Ең алдымен, SAX-40 қолданыстағы ең жақсы ұшақтармен салыстырғанда отынды 35% үнемдейді. Қазірдің өзінде бұл факт бізді жаңа көлік туралы азаматтық авиацияның құтқарушысы ретінде атмосфераға ұшақтар шығаратын парниктік газдарға «жасыл» салықтан құтқарушы ретінде айтуға мәжбүр етеді.
Валентин Белокон: «Сөзсіз, мұндай бірегей тиімділікке қарапайым түрде қол жеткізілді»,-деп атап көрсетеді. - Бұл қанатты фюзеляжмен интеграциялау қағидаты бойынша жасалған бірінші жолаушылар ұшағы. Авиацияда мұндай нәрселер өте байсалды, өте байсалды күш -жігермен алынады. Суперкомпьютерлерді қолданудағы үлкен прогресс SAX-40-тың жобалау уақытын қысқартуға септігін тигізгеніне күмәнім жоқ. Ұшақ дайын формулалармен жасалмаған, бұл көп жағдайда компьютерлік эксперимент күшімен көбейтілетін өнер туындысы ».
Бірақ бұл шын мәнінде тривиальды емес нәтиже: әдеттегідей жоғары тиімділікке (ең үнемді Boeing 787 ұшағынан үштен біршама жоғары, бірақ ол әлі ұшпайды) дамудың үш жылында қол жеткізілді. Дыбыстан жоғары жылдамдықтағы Concorde жолаушысы шамамен жеті жылға, стандартты түрдегі Airbus А-380-13 жылға арналған. Валентин Белокон: «Бұл жерде интригалар бар. - Бұл машина екі идеологияның симбиозы: 1944 жылы неміс ARADO компаниясы ұсынған орақ қанаты; және біздің Су-27 сыныбындағы жауынгерлер-Су-34, олар қанаттың фюзеляжмен интеграциялануында маңызды қадам болды (1969-1981 жылдары дамыған). SAX-40-бұл шешімдерді шебер бейімдеу. Осылайша, үш жылда небәрі 40 адамнан тұратын қарапайым команда осындай революциялық ұшақты қалай құрастырғаны түсінікті болады ».
Жаңа көліктің құйрығы жоқ фигурасы контурдағы жарғанаққа ұқсайды. 1 - ұшақ жақтауы; 2 - қозғалтқыштар; 3 - саптамалар; 4 - шасси; 5 - қанаттың артқы жиегі; 6 - қанаттың алдыңғы шеті
Әуе кемелерінің фюзеляжының қанатпен осындай күрделі интеграциясы - қанаттың қайда аяқталатыны және фюзеляждың қайдан басталатыны белгісіз - біздің сарапшымыздың пікірінше, ұшақтың бірегей жоғары аэродинамикалық сапасына қол жеткізуге мүмкіндік берді. итеру үшін көтеріңіз). «Конкорде мен біздің Ту-144 үшін бұл көрсеткіш 7, 5-ке жетеді; Боинг 747–787 ұшақтарында шамамен 20 бар. SAX -40 -та 25–27 бар, - деп атап көрсетеді Белокон. «Оған дейін бүкіл әлемде ұқсас аэродинамикалық сапаға ие бір сериялық ұшақ - біздің стратегиялық барлаушы М -55 ұшағы (Геофизика, Мясищевтің конструкторлық бюросы): оның аэродинамикалық сапасы шамамен 25 болды».
Біздің сұхбаттасушы Конкорде де, Ту -144 те құйрықсыз болғанын түсіндірді - олардың қанаттарына өте жақын орналасқан тек қана киелі болған; бірақ тұрақтандырғыштар жоғалып кетті. SAX-40 ұшағының жобасында кильдер қанаттардың ұштарына дейін айырылған және ауыстырылған.
Тағы да атап өтейік: әлемдік авиация тарихы мұндай жолаушылар лайнерін әлі білмеген.
SAX-40 қанатының ұзындығы 67,5 м, бұл 400 тонналық Boeing 747 ұшақтары сияқты өте кішкентай ұшақтар үшін шамадан тыс болып көрінеді. Қанаттың артқы жағында реактивті реттелетін қозғалтқыштары бар үш инновациялық қозғалтқыш бекітілген.
Басқа да көптеген шешімдер. Мысалы, қону кезінде шасси есіктерден шығады, бірақ олардың өздері тартылуды да, шуды да азайтатын перделермен жабдықталған. Жерге 350-400 км / сағ жылдамдықпен жақындай отырып, ұшақ мұрнын қатты көтереді. Кәдімгі заманауи әуе кемесінде көтергіштігін күрт арттыратын тақтайшалар бар. Бұл ұшақта тақталар жоқ, бірақ тұмсығымен бүктелген арнайы профиль жылдамдықты тақталарсыз жеткілікті қауіпсіз деңгейге дейін төмендетуге мүмкіндік береді.
Ғалымдар мен дизайнерлердің барлық күш -жігерінің басты мақсаты әлеуетті жолаушылардың қиялына әсер ету емес. «Ұшақтың бұл формасы - аэродинамикадағы тамаша жетістік», - дейді Валентин Белокон.«Форма екі мақсатқа қызмет етеді: круиз, өте үнемді ұшу және жақсы қауіпсіз қону».
Әуе кемесін жасаушылардың өздері, егер өндірушілер жаңа дизайнды мақұлдаса да, біз 2025–2030 жылдары SAX-40-ке ең жақсы жағдайда мінетінімізді баса айтады: мүлдем жаңа ұшақты шығару-өте қымбат және қауіпті тәуекел. Сонымен қатар, бұл процесс жаңа өндіріс орындарының құрылысын қажет етеді.
Ресей космонавтика академиясының академигі Валентин Белокон: «2025 - бұл консервативті бағалау», - дейді. - Іргелі істер шешілген кезде, әрине, бәрі субсидияға байланысты. Мен бұл мерзімді 2015 жылға дейін қысқартуға болады деп ойлаймын. Бұған қоса, SAX-40 әзірлеушілері барлық карталарды әлі шығармағанына күмәнім жоқ. Әрине, олар қазірдің өзінде ең жеңіл, 150 тонналық SAX-40-тан бастап, кемінде 1000 тонналық ұшаққа дейін ұшақтар класын ойлап тапты немесе белсенді түрде жобалап жатыр ».
