Разработчики снизят шумность сверхзвукового самолета почти на треть

Американская компания Lockheed Martin совместно с NASA провели продувочные испытания модели перспективного «тихого» сверхзвукового пассажирского самолета X-59A. Как пишет Aviation Week, по итогам исследований разработчики пришли к выводу, что с помощью новой формы планера им удастся снизить шумность нового самолета чуть больше, чем на 31 процент по сравнению с французским Concorde. При этом шум от пролетевшего над наблюдателями самолета будет восприниматься как глухой удар, а не как взрыв.

Гражданских сверхзвуковых самолетов сегодня не существует. В 1970-х годах были введены в эксплуатацию советский Ту-144 и французский Concorde. Первый в пассажирских перевозках использовался чуть меньше года. Последний полет Concorde состоялся в октябре 2003 года по маршруту Нью-Йорк — Лондон. Оба самолета были списаны в том числе из-за высокой стоимости билетов на перелет. Однако сегодня несколько компаний из разных стран мира занимаются разработкой новых сверхзвуковых самолетов. Подробнее об этих проектах читайте в нашем материале «Включите сверхзвук».

В настоящее время общемировые авиационные правила запрещают сверхзвуковые полеты над населенной частью суши. Однако они могут быть разрешены, если воспринимаемый уровень шума сверхзвуковых самолетов не будет превышать комфортных для человеческого слуха 75 децибел. По громкости это примерно соответствует захлопывающейся автомобильной двери. По итогам продувочных испытаний модели X-59A разработчики пришли к выводу, что благодаря его конструкции возможно будет снизить воспринимаемый уровень шума сверхзвукового самолета до 75 децибел.

Воспринимаемый уровень шума — условная численная величина, позволяющая оценивать субъективное восприятие воздействия авиационного шума на человека. Для его вычисления используются несколько показателей, в первую очередь частотный состав шума, наличие дискретных составляющих в спектре и продолжительность. Для пассажирского самолета Concorde, пролетающего на сверхзвуковой скорости, этот показатель составлял 109 децибел.

Для уменьшения воспринимаемого уровня шума X-59A получит значительно удлиненную и заостренную носовую часть. Это будет сделано для снижения лобового сопротивления и уменьшения количества резких перепадов на планере, на которых может происходить переход волн сжатия в ударные волны, которые наблюдателями и воспринимаются как взрыв. Планер X-59A получит фюзеляж и крыло, внешне напоминающие перевернутый самолет.

Кроме того, на демонстратор «тихого» сверхзвукового самолета X-59A, установят обычный вертикальный киль и горизонтальные рули для маневрирования на малой скорости полета. Однако на верхушке киля будет установлено небольшое Т-образное оперение. В полете оно должно будет «разбивать» ударные волны от носовой части и фонаря кабины пилотов. В целом, такие решения, используемые в планере перспективного самолета, позволят преобразовать образующиеся на нем N-образные ударные волны в S-образные.

N-образная ударная волна представляет собой резкий скачок давления на фронте и резкое его падение в задней части волны с последующей нормализацией. S-образная ударная волна будет иметь меньшую интенсивность и будет отличаться плавным перепадом давления. Эксперименты с N- и S-волнами и влиянием на их образование формы планера сверхзвукового самолета в 2015 году проводило японское агентство JAXA. Японские исследователи также подтвердили, что изменением формы планера летательного аппарата можно добиться снижения его шумности на сверхзвуковой скорости полета.

Демонстратор «тихого» сверхзвукового самолета X-59A будет иметь в длину 28,6 метра и размах крыла 8,9 метра. Перспективный пассажирский самолет на базе X-59A должен будет выполнять крейсерские полеты на высоте 16,8 тысячи метров на скорости в 1,5 тысячи километров в час. Согласно договору NASA с Lockheed Martin, 2021 год определен как ранний срок начала летных испытаний, который может быть сдвинут, но не позже чем на середину 2022 года.

В 2023 году новый сверхзвуковой самолет X-59 начнет выполнять сверхзвуковые испытательные полеты над населенными пунктами — добровольцами. Задачей жителей этих населенных пунктов станет субъективная оценка шумности пролета демонстратора. Результаты исследований и оценки наблюдателей планируется передать в Федеральное управление гражданской авиации США. На их основе ведомство может пересмотреть запрет на сверхзвуковые полеты над населенной частью суши, но случится это не раньше 2025 года.

Василий Сычёв