Американский стартап NCTAR запатентовал новую технологию, которая может позволить снизить шумность сверхзвуковых пассажирских самолетов при полете на сверхзвуковой скорости. Как пишет Aviation Week, разработчики предложили использовать реактивные двигатели летательных аппаратов для отражения и перенаправления ударных волн, образующихся на планере самолета при сверхзвуковом полете.
В настоящее время существует несколько проектов сверхзвуковых пассажирских самолетов, которые должны сделать перелеты быстрее и помочь справиться с ростом объемов пассажирских перевозок. При этом сверхзвуковые полеты над населенной частью суши сегодня запрещены, что является одним из серьезных сдерживающих факторов на пути развития сверхзвуковой авиации.
Поводом для запрета сверхзвуковых полетов над населенной сушей является высокая шумность. Дело в том, что на сверхзвуковой скорости на планере самолета образуются ударные волны, которые наблюдателями на земле воспринимаются как взрыв. Существующие сегодня проекты сверхзвуковых самолетов предполагают оптимизацию конструкции планеров летательных аппаратов таким образом, чтобы на них образовывалось как можно меньше ударных волн.
Стартап NCTAR предложил не ограничиваться только лишь оптимизацией планера сверхзвукового самолета. Разработчики компании создали трехмерную модель сверхзвукового пассажирского высокоплана с обтекаемым фюзеляжем и изогнутым кверху крылом. Под крылом и немного вперед от него на небольших крыльях располагаются реактивные двигатели.
По оценке разработчиков, при сверхзвуковом полете ударные волны, образующиеся преимущественно на передней кромке крыла, сначала будут двигаться вниз, а затем отражаться от вверх. Отражение ударных волн будет происходить от пограничного слоя, образующегося между свободно набегающим потоком воздуха и реактивной струей двигателей самолета.
При этом часть отраженных ударных волн будут попадать на крыло самолета с нижней стороны, создавая одновременно ударную нагрузку на конструкцию и дополнительную подъемную силу. Для того, чтобы снизить динамическую ударную нагрузку на крыло разработчики из NCTAR и предложили сделать его изогнутым кверху. Благодаря этому ударные волны будут соскальзывать по нижней плоскости крыла и уходить вверх.
NCTAR также предложила изменить конструкцию сопла двигателей сверхзвукового самолета таким образом, чтобы газовый поток из внешнего контура силовой установки располагался под реактивной струей газогенератора. Скорость течения газа из внешнего контура будет ниже скорости течения газа из газогенератора и значительно ниже скорости свободного воздушного потока вокруг двигателя. Предполагается, что это позволит предотвратить образование ударных волн на мотогондолах.
С помощью специалистов из Калифорнийского технологического института и Принстонского университета разработчики NCTAR провели двумерное и трехмерное гидродинамическое моделирование ударных волн на их модели сверхзвукового самолета. Моделирование показало, что наиболее интенсивные ударные волны отражаются вверх и не могут достичь земли. При этом интенсивность оставшихся волн снижается на 63 процента.
В середине прошлого года стало известно, что Научно-исследовательский центр имени Жуковского приступил к научно-исследовательской работе по программе сверхзвукового пассажирского самолета. Работы направлены на проработку концепции сверхзвукового самолета и создание научно-технического задела. Результаты работы центра по программе нового летательного аппарата позволят приступить к его эскизному проектированию с 2022 года.
Василий Сычёв