![]()
Sender
V.I.P. |
Зарегистрирован: 19.05.2006
Сообщений: 3806
|
Обратиться по нику
|
| Sender |
Ответить с цитатой | | |
|
Исследовательские группы из Boeing из Хантигтон-Бич, Lockheed Martin из Пальмдейла и Northrop Grumman из Эль-Сегундо (все — Калифорния, США) потратили весь прошлый год на изучение вопроса о том, какие технологии могут удовлетворить требованиям НАСА по созданию до 2025 года летательного аппарата, тратящего на 50% меньше топлива, дающего на 75% меньше вредных выбросов и зашумляющего на 83% меньшую зону вокруг аэропортов. Все эти цифры отталкиваются от уровня 1998 года, который берётся за отправную точку.
НАСА бросило вызов авиаотрасли, объявив награду в 11 млн долларов трём исследовательским группам за понимание того, какие именно конструкторские и технологические решения помогут достичь столь амбициозных целей. Названные компании только что отчитались перед ведомством о проделанной работе.
Читатель «КЛ», вероятно, уже догадался, что названные стахановские результаты невозможны при использовании классической компоновки самолёта. И впрямь — все три предложенные машины выглядят, на первый взгляд, весьма необычно.
Самолёты могут быть и такими...
Как заявила руководитель НАСА-проекта Environmentally Responsible Aviation (ERA) Фэй Колиэ, агентство сведёт результаты исследований и на основе этой информации примет решение о следующем шаге.
Нетрудно понять: сравнительно небольшое вознаграждение привело к тому, что каждая из команд выдала на-гора уже имеющиеся перспективные разработки своей компании, частью реализованные в существующих прототипах.
Boeing
Концепт продвинутого летательного аппарата Boeing, по сути, представляет собой версию на тему одного из вариантов «летающего крыла», так называемого смешанного крыла, такого же, как на X-48, который совершил свой первый полёт в 2007 году. Это стандартное «летающее крыло», у которого, однако, сохранено вертикальное хвостовое оперение по центру фюзеляжа-крыла, а на концах крыльев есть законцовки.
Недостатки такого решения, опробованного в СССР в 1930-х (хотя и без законцовок), широко известны и являются продолжением его преимуществ. Выступающее хвостовое оперение повышает аэродинамическое сопротивление в сравнении с чистым «летающим крылом». То же относится и к законцовкам. Всё это, разумеется, увеличивает расход топлива. В то же время вертикальное оперение снижает рыскание самолёта на курсе и позволяет чуть упростить механизацию крыла: при такой схеме ей нет нужды помогать в рулении в горизонтальной плоскости и удержании машины на курсе.
Но есть и существенное отличие от X-48: турбовентиляторные двигатели находятся сверху «летающего крыла» и с обеих сторон ограждены вертикальным хвостовым оперением, представленным двумя развитыми рулями направления. Среди других новшеств упомянем использование весьма лёгкого и устойчивого к повреждениям композитного планера; свежие технологии по снижению шума, исходящего от фюзеляжа-крыла; продвинутый автопилот и системы контроля курсовой устойчивости; ламинарный профиль «летающего крыла», что предполагает его низкое аэродинамическое сопротивление; большой размах крыльев, ведущий к снижению удельной нагрузки на крыло и росту аэродинамического качества. Последнее особенно важно для уменьшения расхода топлива.
Lockheed Martin
В Lockheed Martin выбрали самую, пожалуй, необычную компоновку — замкнутого крыла. Первый самолёт такого типа был построен в 1906 году: это Блери III. Впрочем, первая по-настоящему летающая машина появился лишь в 1954-м.
У обычного самолёта воздух из под крыла, где давление выше, постоянно стремится перетечь кверху, где оно ниже. Образуются вихри, из-за которых при интенсивном маневрировании за концами крыльев остаётся видимый белый след. Индуктивное сопротивление при этом ведёт к существенному увеличению расхода горючего. При замкнутом крыле воздух не может завихряться на концах крыльев, так как их при этой схеме просто нет. Более того, такое крыло позволяет достичь значительно бóльших углов атаки без срыва потока — а значит, избежать срыва самолёта в штопор.
Иными словами, самолёт Lockheed Martin должен взлетать под куда более крутыми углами, чем обычный лайнер. Например, экспериментальный российский СОК может подниматься под углом до 50˚, в то время как для традиционных самолётов и 22˚ — рекорд. Очевидно, это снизит и шумовое загрязнение: более крутая траектории взлёта означает, что его низко- и средневысотная части будут проходить над значительно меньшими площадями.
Работы над концептом ведутся уже три десятка лет, однако лишь сегодня, с созданием новых композитных конструкционных материалов, новых шасси, гибридного ламинарного обтекания и пр., корпорация надеется превратить этот смелый проект в жизнеспособную конструкцию. Lockheed Martin также предполагает использовать в этом самолёте Rolls Royce Liberty Works Ultra Fan Engine. Этот новый турбовентиляторный двигатель, по заявлениям разработчика, имеет в пять раз более высокую степень двухконтурности, чем у существующих изделий. И если это так, то речь идёт о революции в авиационном двигателестроении.
Сверху вниз: творения Boeing, Lockheed Martin и Northrop Grumman
Однако схема Lockheed Martin вызывает и вопросы. Как видно на иллюстрации, крыло у машины замкнуто, но его верхняя часть расположена не над нижней, а со смещением назад — у хвоста. А это значит, что зона пониженного давления у хвоста будет под крылом, а повышенного — над ним. Таким образом, прижимная сила в районе хвоста опять, как и у традиционного самолёта, должна бороться с подъёмной силой крыльев. Только теперь между собой будут бороться передняя и задняя части замкнутого крыла. Изменение профиля верхней части теоретически способно решить проблему, но оно обессмыслило бы саму идею замкнутого крыла: воздух с нижней кромки верхней части крыла будет стремиться к верхней кромке нижней части. Думается, такая схема способна работать, только если замкнутое крыло выполнить в виде ленты Мёбиуса, но на рисунке этого не видно - . Как при всём этом можно добиться снижения расхода топлива на 50%? Наверное, лишь с применением новых двигателей Rolls Royce.
Northrop Grumman
О концепте Northrop Grumman мы уже писали. Напомним: речь идёт о классическом «летающем крыле», с четырьмя утопленными в него (для снижения шумности) двигателями с узкими соплами — иными словами, о гражданском клоне стратегического бомбардировщика B-2. Как и на последнем, тут есть управление обтеканием крыла и массовое применение дорогостоящих композитных материалов. Планируются к применению и новые двигатели Rolls Royce. Преимущества «летающего крыла», такие как высокая весовая отдача, большее внутреннее пространство в фюзеляже-крыле, меньшее сопротивление из-за отсутствия хвоста, с лихвой окупаются очень высокой стоимостью и сложностью продвинутой системы механизации крыла и курсовой устойчивости, необходимой из-за отсутствия хвоста и, соответственно, хвостового руля направления. Можно предположить, что это будет нечто вроде BMW семисотой серии по стоимости, с расходом топлива, характерным для Daeweoo Matiz.
В коммерческом смысле проект спорен, в экологическом — почти беспроигрышен. Почти нет сомнений в отработанности технологических решений и надёжности концепта: B-2 за всю его историю знал только одну аварию. К специалистам Northrop Grumman можно обратить лишь один вопрос: до каких пор вы будете использовать традиционное шасси, с его чудовищной стоимостью и весом? Не секрет, что «летающее крыло» имеет огромную площадь в плане — и это позволяет с успехом применять воздушную подушку, обещающую значительные преимущества на самолётах подобной схемы. В конце концов, в СССР такое шасси было реализовано ещё в 1940-х, на пикировщике обычной схемы. Можно лишь предположить, что, как и при создании B-2, перед конструкторами не ставили вопрос об уменьшении стоимости машины.
Требование о снижении выбросов двуокиси азота при взлёте и посадке удалось (по крайней мере на бумаге) выполнить всем командам разработчиков, но все они столь же дружно слегла недотянули до половинного уменьшения расхода топлива. С шумностью, однако, дело обстоит не так хорошо. Собственно говоря, другого и не стоило ожидать: требование снизить этот показатель в шесть раз трудно выполнить даже в теории.
По словам участников проекта ERA, все его цели могут быть достигнуты, если удастся добиться маленьких подвижек по шумности и потреблению горючего. Представленные результаты проливают свет на технологические и конструкторские препятствия, которые предстоит преодолеть авиастроителям, чтобы создать более обтекаемые и «зелёные» машины.
Подготовлено по материалам NASA Langley Research Center.
http://science.compulenta.ru/657693/ |
|
|
|
|
