Сверхзвуковая авиация. Сверхзвуковой самолет: история развития. Сверхзвуковая боевая авиация

Для самолета важный параметр – его скорость. Это тот показатель, который заботит и авиаторов, и диспетчеров, и, прежде всего, пассажиров. Обычным людям, пользующимся услугами воздушных судов, всегда интересно, с какой скоростью они будут лететь.

Современные лайнеры легко развивают 600-800 км/ч. И это далеко не предел. Показатели преодоления воздушного пространства могут быть как ниже, так и намного выше. В целом, наука за столетие смогла сделать огромный рывок вперед. Для примера, «Илья Муромец» в начале XX века мог стабильно удерживать только чуть больше 100 км/ч.

Какие параметры влияют на скорость?

Скорость летательного аппарата зависит от нескольких основных значений. Это характеристики самолета, величина его аэродинамических сил и те моменты, которые действуют извне: плотность воздуха, давление, сила и направление ветра.

С точки зрения физики, скорость самолета равна отношению расстояния ко времени. Обычно рассматривают средние показатели и для расчета берутся малые интервалы – чаще всего принято измерять скорость в метрах в секунду, что затем несложно перевести в километры в час (умножением на 3,6).

Различают несколько видов скоростей:

путевая – показатель движения воздушного судна относительно земной поверхности
истинная – скорость относительно воздушной среды; может совпадать с путевой при отсутствии ветра
приборная – показатель, определенный при помощи нескольких измерений давления посредством задействования специальных трубок

Классификация самолетов по скоростям

Специалисты разделяют существующие модели воздушных судов на такие виды:

Дозвуковые . Основная сфера гражданской авиации. Характеристики моделей различны, но наивысший показатель скорости современного лайнера примерно 1035 км/ч, что приближается уже к следующему виду самолетов.
Трансзвуковые . Здесь ускорение равно скорости звука или максимально приближено к нему. Например, на высоте 8 тыс. метров скорость звука составляет 1109 км/ч/ Соответственно, все воздушные суда, способные достичь этого предела, можно отнести к трансзвуковым.
Сверхзвуковые . Превышают звуковой барьер, активно используются в военной авиации. Истребители, штурмовики, беспилотники разгоняются до 3-4 тыс. км/ч.
Гиперзвуковые . Используются редко, но над разработкой новых гиперзвуковых летательных аппаратов трудятся сегодня инженеры в разных странах. Уровень скорости звука превышают в 5-6 раз. Экспериментальный американский Х-43А может разогнаться до 11 200 км/ч.

Пассажирские самолеты и их скорость

Гражданские лайнеры с пассажирами на борту вырабатывают в среднем 60-80% своего ресурса. Поэтому выделяют крейсерские показатели скорости и максимальные. В технической документации указываются два значения, причем средняя скорость рассчитывается конструкторами, исходя из предельно возможной.

Основные скоростные характеристики лайнеров

Ил-62 . Дальнемагистральный борт, вмещает 198 пассажиров, обычная скорость – 850 км/ч.
Ил-86 . Очень большой по размерам лайнер, способный перевезти 314 человек, 950 км/ч.
Ил-96 . Рассчитан на дальние перелёты и на 300 мест на борту максимум, норма – до 900 км/ч.
Ту-134 . Предназначен для непродолжительных полетов, до 96 человек, 850 км/ч.
Ту-154 . До 180 пассажиров и средний темп – 900-930 км/ч.
Ту-204 . Средний показатель – 850 км/ч, количество человек – до 214.
Як-40 . До 36 пассажиров, нормальный показатель – 510 км/ч, максимальный – 550.
Boeing-747 . На дальние расстояния до 298 человек, стандарт во время полета – 915-917 км/ч.
Boeing-777 . Также рассчитан на большие перелеты, но всего 148 пассажиров и 891 км/ч.
Airbus A310 . Маршруты разной протяженности. Стандартные показатели: 183 места, 858 км/ч.
Airbus A320 . Аэробус может преодолевать средние дистанции со скоростью 853 км/ч и со 149 пассажирами на борту.
Airbus A330 . Создан для длительных рейсов. Рассчитан на 398 человек. И средний темп – 925 км/ч.
Airbus А380 . Самый большой в мире пассажирский лайнер. Вместимость – 700, нормальная скорость – 890-900 км/ч при максимальной – 1019.

Самые быстрые пассажирские суда

Как видно, показатели эксплуатируемых сегодня гражданских судов варьируются в границах 600-900 км/ч. Тем не менее, истории известны случаи сверхзвуковых пассажирских лайнеров. Первый – знаменитый Ту-144, выпущенный в 1968 году и способный развивать до 2 500 км/ч. Его прекратили использовать в 1978 году. Второй – франко-английский «Конкорд», летавший до 2003 года.

На видео краткий экскурс в историю легендарных сверхзвуковых пассажирских самолетов. Обзор причин, почему мир отказался от ультраскоростных гражданских полетов.

Гиперзуковых лайнеров изобретено не было, но работа в этом направлении ведется и российскими конструкторами, и зарубежными. Наиболее известен сегодня европейский проект Zehst, который сможет развивать 5 тыс. км/ч. Подобные отечественные проекты – Ту-444 и Ту-244 – на текущий момент заморожены.

Причины отказа от сверхзвуковых скоростей

Отсутствие аэродромов . Количество полос, на которые возможно посадить сверхзвуковые лайнеры, очень ограничено. Как правило, это военные аэродромы.
Сложности конструкции . Сверхскоростные самолеты имеют обтекаемую форму и строгие ограничение по длине борта. Таким образом, конструктивно суда мало подходят под габариты пассажирских.
Чрезмерный расход топлива . Стоимость билетов на такие рейсы составила бы очень внушительную сумму, что экономически невыгодно как для потребителей, так и для перевозчиков.
Ремонтные работы и облуживание . Практически после каждого перелёта необходимо проводить полное обслуживание борта. Это проверка заклёпочных креплений, фюзеляжа и т. д.

Взлёт – как происходит и на каких скоростях

Каждый самолет имеет индивидуальные технические характеристики, в соответствии с которыми и происходит его эксплуатация. Процесс подъема лайнера в воздух осуществляется поэтапно.

Набор оборотов двигателем . Приблизительно на 800-820 оборотах в минуту начинается движение самолета по полосе.
Разгон и ускорение . Пилот управляет воздушным судном на земле, достигая необходимых показателей скорости, находясь в устойчивом положении на трех колесах.
Отрыв и набор высоты. Для осуществления собственно взлета требуется разогнать самолет до 185 км/ч и плавно поднять нос путем натяжения рукояти. Вследствие этого судно продолжает движение на двух колесах и отрывается от земли, достигнув скорости 225 км/ч.

Выше приведены примерные показатели для модели Boeing-737. Чем выше масса лайнера, тем большую скорость он должен развить на земле. Кроме того, имеют значение при взлете и наборе высоты также и внешние факторы. Это направление и сила ветра, плотность воздушного потока, влажность, качество и состояние взлетной полосы.

В случаях, когда сильный ветер против движения самолета, могут понадобиться показатели, превышающие стандартные вдвое. При этом в обратной ситуации, когда ветер попутный, усилия будут нужны минимальные.

Посадка самолета

Приземление воздушного судна – процесс противоположный взлету. Соответственно, все этапы выполняются в обратной последовательности: плавное снижение, заход на посадку и выпрямление, удерживание самолета и касание полосы.

6-го февраля в 1950-м во время очередного испытания советский реактивный истребитель МиГ-17 в горизонтальном полете превысил скорость звука, разогнавшись почти до 1070-и км/ч. Это превратило его в первый сверхзвуковой самолет серийного производства. Разработчики Микоян и Гуревич явно гордились своим детищем.

Для боевых полетов МиГ-17 считался околозвучным, так как его крейсерская скорость не превышала 861 км/ч. Но это не помешало истребителю стать одним из самых распространенных в мире. В разное время он состоял на вооружении Германии, Китая, Кореи, Польши, Пакистана и десятков других стран. Этот монстр принял участие даже в боевых действиях во Вьетнамской войне.

МиГ-17 - далеко не единственный представитель жанра сверхзвуковых самолетов. Мы расскажем еще о десятке воздушных лайнеров, которые тоже опередили звуковую волну и стали известными во всем мире.

Bell X-1

ВВС США специально оснастили Bell X-1 ракетным двигателем, так как хотели с его помощью изучить проблемы сверхзвукового полёта. 14-го октября в 1947 аппарат разогнался до 1541 км/ч (число Маха 1.26), преодолел заданный барьер и превратился в звезду поднебесья. Сегодня модель-рекордсменка покоится в Смитсоновском музее в Штатах.

Источник: NASA

North American X-15

North American X-15 тоже оснащен ракетными двигателями. Но, в отличие от своего американского коллеги Bell X-1, этот самолет достиг скорости 6167 км/ч (число Маха 5,58), превратившись в первого и на 40 лет единственного в истории человечества (с 1959-го) пилотируемым гиперзвуковым летательным аппаратом, совершавшим суборбитальные пилотируемые космические полёты. С его помощью изучали даже реакцию атмосферы на вход в нее крылатых тел. Всего произведено три единицы ракетопланов типа Х-15.

Источник: NASA

Lockheed SR-71 Blackbird

Грех не применять сверхзвуковые самолеты в военных целях. Поэтому ВВС США спроектировали Lockheed SR-71 Blackbird - стратегический разведчик с максимальной скоростью 3700 км/ч (число Маха 3,5). Главные достоинства - быстрый разгон и высокая маневренность, позволившая ему уклоняться от ракет. Также SR-71 был первым самолётом, который оснастили технологиями снижения радиолокационной заметности.

Построено всего 32 единицы, 12 из которых разбились. В 1998-м снят с вооружения.

Источник: af.mil

МиГ-25

Не можем не вспомнить отечественный МиГ-25 - сверхзвуковой высотный истребитель-перехватчик 3-го поколения с максимальной скоростью 3000 км/ч (число Маха 2,83). Самолет был настолько крутым, что на него позарились даже японцы. Поэтому 6-го сентября в 1976-м советскому летчику Виктору Беленко пришлось угнать МиГ-25. После этого в течение многих лет во многих частях Союза самолеты начали заправлять не до конца. Цель - чтобы они не долетали до ближайшего иностранного аэропорта.

Источник: Алексей Бельтюков

МиГ-31

Советские ученые не прекращали трудиться на воздушное благо отечества. Поэтому в 1968-м началась проектировка МиГ-31. А 16-го сентября в 1975-м он впервые побывал в небе. Этот двухместный сверхзвуковой всепогодный истребитель-перехватчик дальнего радиуса действия разогнался до скорости 2500 км/ч (число Маха 2,35) и стал первым советским боевым самолётом четвёртого поколения.

МиГ-31 предназначен для перехвата и уничтожения воздушных целей на предельно малых, малых, средних и больших высотах, днём и ночью, в простых и сложных метеоусловиях, при активных и пассивных радиолокационных помехах, а также ложных тепловых целях. Четыре МиГ-31 могут контролировать воздушное пространство протяжённостью до 900 километров. Это не самолет, а гордость Союза, которая до сих пор состоит на вооружении России и Казахстана.

Источник: Виталий Кузьмин

Lockheed/Boeing F-22 Raptor

Самый дорогой сверхзвуковой самолет построили американцы. Они смоделировали многоцелевой истребитель пятого поколения, который стал самым дорогим среди коллег по цеху. Lockheed/Boeing F-22 Raptor на сегодняшний день является единственным состоящим на вооружении истребителем пятого поколения и первым серийным истребителем со сверхзвуковой крейсерской скоростью 1890 км/ч (1,78 Маха). Максимальная скорость 2570 км/ч (2,42 Маха). Его в воздухе до сих пор никто так и не превзошел.

Источник: af.mil

Су-100/Т-4

Су-100/Т-4 («сотка») разрабатывался в качестве истребителя авианосцев. Но инженерам ОКБ Сухого удалось не просто достигнуть поставленной цели, а смоделировать крутой ударно-разведывательный бомбардировщик-ракетоносец, который потом хотели применить даже в качестве пассажирского самолета и разгонщика для авиационно-космической системы Спираль. Максимальная скорость Т-4 - 3200 км/ч (3 Маха).

M = 1,2-5).

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

В наши дни появляются новые самолёты, в том числе выполненные по технологии снижения заметности «Стелс ».

Пассажирские сверхзвуковые самолёты

Известны всего два серийно выпускавшихся пассажирских сверхзвуковых самолёта, выполнявших регулярные рейсы: советский самолёт Ту-144 , совершивший первый полёт 31 декабря 1968 года и бывший в эксплуатации с по 1978 год и выполнивший двумя месяцами позже - 2 марта 1969 года - свой первый полёт англо-французский «Конкорд» (фр. Concorde - «согласие»), совершавший трансатлантические рейсы с по 2003 год . Их эксплуатация позволяла не только значительно сократить время перелёта на дальних рейсах, но и использовать незагруженное воздушное пространство на больших высотах (≈18 км), в то время как основное используемое лайнерами воздушное пространство (высоты 9-12 км) уже в те годы было сильно загруженным. Также сверхзвуковые самолёты совершали полёты по спрямлённым маршрутам (вне воздушных трасс).

Несмотря на неосуществление нескольких других бывших и существующих проектов пассажирских сверхзвуковых и околозвуковых самолётов (Boeing 2707 , Boeing Sonic Cruiser , Douglas 2229 , Lockheed L-2000, Ту-244 , Ту-344 , Ту-444 , SSBJ и др.) и вывод из эксплуатации самолётов двух реализованных проектов, разрабатывались ранее и существуют современные проекты гиперзвуковых (в том числе суборбитальных) пассажирских авиалайнеров (напр., ZEHST , SpaceLiner) и военно-транспортных (десантных) самолётов быстрого реагирования. На разрабатываемый пассажирский бизнес-джет Aerion AS2 в ноябре 2015 был сделан твердый заказ на 20 единиц суммарной стоимость 2,4 миллиарда долларов с началом поставок в 2023 году.

Теоретические проблемы

Полёт на сверхзвуковой скорости, в отличие от дозвукового, протекает в условиях иной аэродинамики, поскольку при достижении воздушным судном скорости звука качественно меняется аэродинамика обтекания, из-за чего резко возрастает аэродинамическое сопротивление , также растёт кинетический нагрев конструкции от трения набегающего на большой скорости воздушного потока, смещается аэродинамический фокус, что ведёт к утрате устойчивости и управляемости самолёта. Кроме того, проявилось такое неизвестное до создания первых сверхзвуковых самолётов явление, как «волновое сопротивление».

Поэтому достижение скорости звука и эффективный стабильный полёт на около- и сверхзвуковых скоростях были невозможны за счёт простого увеличения мощности двигателей - потребовались новые конструктивные решения. Как следствие, изменился внешний облик самолёта: появились характерные прямые линии, острые углы, в отличие от «гладких» форм дозвуковых самолётов.

Следует отметить, что проблему создания эффективного сверхзвукового самолёта нельзя считать разрешённой до сих пор. Создателям приходится идти на компромисс между требованием увеличения скорости и сохранением приемлемых взлётно-посадочных характеристик. Таким образом, завоевание авиацией новых рубежей по скорости и высотности связано не только с использованием более совершенной или принципиально новой двигательной установки и новой конструктивной компоновки самолётов, но также с изменениями их геометрии в полёте. Такие изменения, улучшая характеристики самолёта на больших скоростях, не должны ухудшать их качества на малых скоростях, и наоборот. В последнее время создатели отказываются от уменьшения площади крыла и относительной толщины их профилей, а также увеличения угла стреловидности крыла у самолётов с изменяемой геометрией, возвращаясь к крыльям малой стреловидности и большой относительной толщины, если уже достигнуты удовлетворительные величины максимальной скорости и практического потолка. В таком случае считается важным, чтобы сверхзвуковой самолёт имел хорошие лётные данные на малых скоростях и малое сопротивления при больших скоростях, особенно на малых высотах.

Обычный пассажирский самолет летает со скоростью порядка 900 км/час. Реактивный военный истребитель может развивать примерно втрое большую скорость. Однако современные инженеры из РФ и других стран мира активно разрабатывают еще более скоростные машины — гиперзвуковые самолеты. В чем специфика соответствующих концепций?

Критерии гиперзвукового самолета

Что такое гиперзвуковой самолет? Под таковым принято понимать аппарат, способный летать со скоростью, многократно превышающий таковую для звука. Подходы исследователей к определению конкретного ее показателя разнятся. Распространена методология, по которой самолет следует считать гиперзвуковым, если он кратно превышает скоростные показатели самых быстрых современных сверхзвуковых аппаратов. Которые составляют порядка 3-4 тыс. км/ч. То есть гиперзвуковой самолет, если придерживаться данной методологии, должен развивать скорость от 6 тыс. км/ч.

Беспилотные и управляемые аппараты

Подходы исследователей могут разниться также в аспекте определения критериев отнесения того или иного аппарата к самолетам. Есть версия, что к таковым правомерно относить только те машины, которые управляются человеком. Есть точка зрения, по которой самолетом также можно считать и беспилотный аппарат. Поэтому некоторые аналитики классифицируют машины рассматриваемого типа на те, что подлежат управлению человеком, и те, которые функционируют автономно. Подобное деление может быть оправдано, поскольку беспилотные аппараты могут обладать намного более внушительными техническими характеристиками, например, в части перегрузок и скорости.

Вместе с тем многие исследователи рассматривают гиперзвуковые самолеты как единую концепцию, для которой ключевой показатель — скорость. Неважно, сидит ли за штурвалом аппарата человек либо машина управляется роботом — главное, чтобы самолет был в достаточной мере быстрым.

Взлет — самостоятельный или с посторонней помощью?

Распространена классификация гиперзвуковых летательных аппаратов, в основе которой — отнесение их к категории тех, что способны взлетать самостоятельно, либо тех, которые предполагают размещение на более мощном носителе — ракете либо грузовом самолете. Есть точка зрения, по которой к аппаратам рассматриваемого типа правомерно относить главным образом те, что способны взлетать самостоятельно либо при минимальном задействовании иных типов техники. Однако те исследователи, которые считают, что основной критерий, характеризующий гиперзвуковой самолет, — скорость, должен быть первостепенным при любой классификации. Будь то отнесение аппарата к беспилотным, управляемым, способным взлетать самостоятельно либо с помощью других машин — если соответствующий показатель достигает указанных выше значений, то значит, речь идет о гиперзвуковом самолете.

Основные проблемы гиперзвуковых решений

Концепциям гиперзвуковых решений — много десятилетий. На протяжении всех лет разработки соответствующего типа аппаратов мировые инженеры решают ряд существенных проблем, объективно мешающих поставить выпуск «гиперзвука» на поток — подобно организации производства турбовинтовых самолетов.

Основная сложность в конструировании гиперзвуковых самолетов — создание двигателя, способного быть в достаточной мере энергоэффективным. Другая проблема — выстраивание необходимой аппарата. Дело в том, что скорость гиперзвукового самолета в тех значениях, что мы рассмотрели выше, предполагает сильный нагрев корпуса за счет трения об атмосферу.

Сегодня мы рассмотрим несколько образцов удачных прототипов летательных аппаратов соответствующего типа, разработчики которых смогли значительно продвинуться вперед в части успешного решения отмеченных проблем. Изучим теперь наиболее известные мировые разработки в части создания гиперзвуковых летательных аппаратов рассматриваемого типа.

от Boeing

Самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире, как считают некоторые эксперты, это американский Boeing X-43A. Так, в ходе тестирования данного аппарата было зафиксировано, что он достигал скорости, превышающей 11 тыс. км/час. То есть примерно в 9,6 раза быстрее

Чем особенно примечателен гиперзвуковой самолет X-43A? Характеристики данного летательного аппарата таковы:

Предельная скорость, зафиксированная на тестах, - 11 230 км/час;

Размах крыльев - 1,5 м;

Длина корпуса - 3,6 м;

Двигатель - прямоточный, Supersonic Combustion Ramjet;

Топливо - атмосферный кислород, водород.

Можно отметить, что рассматриваемый аппарат относится к самым экологичным. Дело в том, что используемое топливо практически не предполагает выделения вредных продуктов горения.

Гиперзвуковой самолет X-43A был разработан совместными усилиями инженеров NASA, а также компаний Orbical Science Corporation и Minocraft. создавался порядка 10 лет. В его разработку было вложено около 250 млн. долларов. Концептуальная новизна рассматриваемого самолета в том, что он был задуман с целью испытания новейшей технологии обеспечения работы двигательной тяги.

Разработка от Orbital Science

Компания Orbital Science, которая, как мы отметили выше, приняла участие в создании аппарата X-43A, успела также создать свой гиперзвуковой самолет — X-34.

Его предельная скорость — более 12 тыс. км/ч. Правда, в ходе практических тестов она не была достигнута — более того, не удалось достичь показателя, который показан самолетом X43-A. Рассматриваемый летательный аппарат ускоряется при задействовании ракеты «Пегас», функционирующей на твердом топливе. Машина X-34 была впервые испытана в 2001 году. Рассматриваемый самолет ощутимо больше аппарата от Boeing — его длина составляет 17,78 м, размах крыльев — 8,85 м. Максимальная высота полета гиперзвуковой машины от Orbical Science — 75 километров.

Летательный аппарат от North American

Еще один известный гиперзвуковой самолет — X-15, выпущенный компанией North American. Данный аппарат аналитики относят к экспериментальным.

Он оснащен что дает повод некоторым экспертам не относить его, собственно, к классу самолетов. Однако наличие ракетных двигателей позволяет аппарату, в частности, совершать Так, во время одного из испытаний в таком режиме он был протестирован пилотами. Предназначение аппарата X-15 — исследование специфики гиперзвуковых полетов, оценка тех или иных конструкторских решений, новых материалов, особенностей управления подобными машинами в различных слоях атмосферы. Примечательно, что была утверждена еще в 1954 году. Летает X-15 со скоростью более 7 тыс. км/час. Дальность его полета — более 500 км, высота превышает 100 км.

Самые быстрые серийные самолеты

Изученные нами выше гиперзвуковые аппараты фактически относятся к категории исследовательских. Полезно будет рассмотреть некоторые серийные образцы самолетов, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым или являющихся (по той или иной методологии) ими.

В числе подобных машин — американская разработка SR-71. Данный самолет некоторые исследователи не склонны относить к гиперзвуковым, поскольку его предельна скорость составляет порядка 3,7 тыс. км/час. В числе наиболее примечательных его характеристик — взлетная масса, которая превышает 77 тонн. Длина аппарата — более 23 м, размах крыльев — более 13 м.

Одним из самых быстрых военных самолетов считается российский МиГ-25. Аппарат может развивать скорость более 3,3 тыс. км/ч. Максимальный взлетный вес российского самолета — 41 тонна.

Таким образом, на рынке серийных решений, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым, РФ — в числе лидеров. Но что можно сказать о российских разработках в части «классических» гиперзвуковых самолетов? Способны ли инженеры из РФ создать решение, конкурентное машинам от Boeing и Orbital Scence?

Российские гиперзвуковые аппараты

В данный момент российский гиперзвуковой самолет находится в стадии разработки. Но идет она достаточно активно. Речь идет о самолете Ю-71. Его первые испытания, судя по сообщениям в СМИ, были проведены в феврале 2015 года под Оренбургом.

Предполагается, что самолет будет использоваться в военных целях. Так, гиперзвуковой аппарат сможет при необходимости осуществлять доставку поражающих средств на значительные расстояния, вести мониторинг территории, а также задействоваться как элемент штурмовой авиации. Некоторые исследователи полагают, что в 2020-2025 гг. в РВСН поступит порядка 20 самолетов соответствующего типа.

В СМИ есть сведения о том, что рассматриваемый гиперзвуковой самолет России будет размещаться на баллистической ракете «Сармат», которая также находится на стадии проектирования. Некоторые аналитики считают, что разрабатываемый гиперзвуковой аппарат Ю-71 — это не что иное, как боеголовка, которая должна будет отделяться от баллистической ракеты на конечном участке полета, чтобы затем, благодаря высокой, характерной для самолета маневренности, преодолевать системы ПРО.

Проект «Аякс»

В числе наиболее примечательных проектов, связанных с разработкой гиперзвуковых самолетов, — «Аякс». Изучим его подробнее. Гиперзвуковой самолет «Аякс» — концептуальная разработка советских инженеров. В научной среде разговоры о ней начались еще в 80-е годы. В числе наиболее примечательных характеристик — наличие системы тепловой защиты, которая призвана защищать корпус от перегрева. Таким образом, разработчики аппарата «Аякс» предложили решение одной из «гиперзвуковых» проблем, обозначенных нами выше.

Традиционная схема тепловой защиты летательных машин предполагает размещение на корпусе особых материалов. Разработчики «Аякса» предложили иную концепцию, по которой предполагалось не защищать аппарат от внешнего нагрева, а впускать тепло внутрь машины, одновременно увеличивая ее энергоресурс. Основным конкурентом советского аппарат считался гиперзвуковой самолет «Аврора», создаваемый в США. Однако в связи с тем, что конструкторы из СССР существенно расширили возможности концепции, на новую разработку был возложен самый широкий круг задач, в частности, исследовательских. Можно сказать, что «Аякс» — гиперзвуковой многоцелевой самолет.

Рассмотрим более подробно технологические новшества, предложенные инженерами из СССР.

Итак, советские разработчики «Аякса» предложили использовать тепло, возникающее как результат трения корпуса самолета об атмосферу, преобразовывать в полезную энергию. Технически это могло быть реализовано посредством размещения на аппарате дополнительных оболочек. В результате формировалось что-то вроде второго корпуса. Его полость предполагалось заполнить неким катализатором, например, смесью горючего материала и воды. Теплоизолирующий слой, изготовленный из твердого материала, в «Аяксе» предполагалось заменить на жидкостный, который, с одной стороны, должен был защищать двигатель, с другой — способствовал бы каталитической реакции, которая, между тем, могла сопровождаться эндотермическим эффектом — перемещением тепла с наружной части корпуса внутрь. Теоретически охлаждение внешних частей аппараты могло быть каким угодно. Избыточное тепло, в свою очередь, предполагалось задействовать с целью повышения эффективности работы двигателя самолета. При этом данная технология позволяла бы генерировать вследствие реакции топлива и виды свободный водород.

В данный момент доступные широкой публике сведения о продолжении разработки «Аякса» отсутствуют, однако исследователи считают весьма перспективным внедрение советских концепций в практику.

Китайские гиперзвуковые аппараты

Конкурентом России и США на рынке гиперзвуковых решений становится Китай. В числе самых известных разработок инженеров из КНР — летательный аппарат WU-14. Он представляет собой гиперзвуковой управляемый планер, размещаемый на баллистической ракете.

МБР запускает летательный аппарат в космос, откуда машина резко пикирует вниз, развивая гиперзвуковую скорость. Китайский аппарат может монтироваться на разных МБР, обладающих дальностью от 2 до 12 тыс. км. Установлено, что в ходе тестов аппарат WU-14 смог развить скорость, превышающую 12 тыс. км/ч, превратившись, таким образом, в самый быстрый гиперзвуковой самолет по версии некоторых аналитиков.

Вместе с тем многие исследователи считают, что китайскую разработку не вполне правомерно относить к классу самолетов. Так, распространена версия, по которой аппарат следует классифицировать именно как боеголовку. Причем весьма эффективную. При полете вниз с отмеченной скоростью даже самые современные системы ПРО не смогут гарантировать перехвата соответствующей цели.

Можно отметить, что разработками гиперзвуковых аппаратов, задействуемых в военных целях, занимаются также Россия и США. При этом российская концепция, по которой предполагается создавать машины соответствующего типа, значительно отличается, как свидетельствуют данные в некоторых СМИ, от технологических принципов, реализуемых американцами и китайцами. Так, разработчики из РФ концентрируют усилия в области создания летательных аппаратов, оснащенных прямоточным двигателем, способных запускаться с земли. Россия планирует сотрудничество в этом направлении с Индией. Гиперзвуковые аппараты, создаваемые по российской концепции, как считают некоторые аналитики, характеризуются меньшей стоимостью и более широкой областью применения.

Вместе с тем гиперзвуковой самолет России, о котором мы сказали выше (Ю-71), предполагает, как считают некоторые аналитики, как раз-таки размещения на МБР. Если этот тезис окажется верным, то можно будет говорить о том, что инженеры из РФ работают сразу по двум популярным концептуальным направлениям в строительстве гиперзвуковых летательных аппаратов.

Резюме

Итак, вероятно, самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире, если говорить о летательных аппаратах безотносительно их классификации, это все же китайский аппарат WU-14. Хотя нужно понимать, что реальные сведения о нем, в том числе касающиеся испытаний, могут быть засекречены. Это вполне соответствует принципам китайских разработчиков, которые часто во что бы то ни стало стремятся сохранить свои военные технологии в тайне. Скорость самого быстрого гиперзвукового самолета — более 12 тыс. км/ч. Его «догоняет» американская разработка X-43A — многие эксперты считают самым скоростным именно его. Теоретически гиперзвуковой самолет X-43A, а также китайский WU-14 может догнать разработка от Orbical Science, рассчитанная на скорость более 12 тыс. км/ч.

Характеристики российского самолета Ю-71 пока что не известны широкой публике. Вполне возможно, что они будут приближены к параметрам китайского летательного аппарата. Российские инженеры также ведут разработки по гиперзвуковому самолету, способному взлетать не на базе МБР, а самостоятельно.

Текущие проекты исследователей из России, Китая и США так или иначе связаны с военной сферой. Гиперзвуковые самолеты, безотносительно их возможной классификации, рассматриваются в первую очередь как носители вооружений, скорее всего, ядерных. Однако в работах исследователей из различных стран мира встречаются тезисы о том, что «гиперзвук», подобно атомным технологиям, вполне может быть мирным.

Дело за появлением доступных и надежных решений, позволяющих организовать серийное производство машин соответствующего типа. Использование подобных аппаратов возможно в самом широком спектре отраслей хозяйственного развития. Наибольшую востребованность гиперзвуковые летательные аппараты, вероятно, найдут в космической и исследовательской индустрии.

По мере удешевления технологий производства соответствующих машин заинтересованность в инвестировании в подобные проекты могут начать проявлять транспортные бизнесы. Промышленные корпорации, поставщики различных сервисов могут начать рассматривать «гиперзвук» как инструмент повышения конкурентоспособности бизнеса в части организации международных коммуникаций.

В начале 60-х годов стало понятно, что СССР необходим сверхзвуковой пассажирский самолёт, т.к. основной реактивный лайнер того времени - Ту-104 от Москвы до Хабаровска летел с двумя промежуточными посадками для дозаправки. Турбовинтовой Ту-114 выполнял на этом маршруте беспосадочные рейсы, но в полете был целых 14 часов. А сверхзвуковой Ту-144 расстояние 8500 километров преодолел бы за 3,5 часа! Советскому Союзу для обеспечения растущих пассажиропотоков в условиях протяжённых трансконтинентальных маршрутов нужен был новый современный сверхзвуковой пассажирский самолёт (СПС).

Однако детальный анализ и проработка предложенных проектов СПС на базе первых сверхзвуковых бомбардировщиков показали, что создание эффективного конкурентоспособного СПС путём модификации военного прототипа - задача крайне сложная. Первые сверхзвуковые боевые тяжёлые самолёты по своим конструктивным решениям в основном отвечали требованиям сравнительно кратковременного полёта на сверхзвуке. Для СПС требовалось обеспечить длительный крейсерский полёт на скоростях не менее двух скоростей звука - число Маха равное 2 (М=2). Специфика задачи по перевозке пассажиров дополнительно требовала значительного повышения надёжности работы всех элементов конструкции самолёта, при условии более интенсивной эксплуатации с учётом увеличения длительности полётов на сверхзвуковых режимах. Анализируя все возможные варианты технических решений, авиационные специалисты как в СССР, так и на Западе, пришли к твёрдому мнению, что экономически эффективный СПС необходимо проектировать как принципиально новый тип летательного аппарата.

Перед отечественной авиационной наукой и промышленностью в ходе создания советского СПС ставился ряд научно-технических проблем, с которыми наша ни дозвуковая пассажирская, ни военная сверхзвуковая авиация не сталкивались. Прежде всего, для обеспечения требуемых лётно-технических характеристик СПС, это полёт со скоростью М=2 на дальность до 6500 км со 100-120 пассажирами, в сочетании с приемлемыми взлётно-посадочными данными, требовалось значительно улучшить аэродинамическое качество самолёта при крейсерских скоростях полёта. Требовалось решить вопросы устойчивости и управляемости тяжёлого самолёта при полётах в дозвуковой, трансзвуковой и сверхзвуковой областях, выработать практические методы балансировки самолёта на всех этих режимах с учётом минимизации аэродинамических потерь. Длительный полёт на скорости М=2 был связан с исследованиями и обеспечением прочности конструкции и агрегатов планера при повышенных температурах, близких к 100-120 градусам С, предстояло создать теплостойкие конструкционные материалы, смазки, герметики, а также разработать типы конструкций, способных длительное время работать в условиях циклического аэродинамического нагрева.

Аэродинамический облик Ту-144 определялся главным образом получением большой дальности полёта на крейсерском сверхзвуковом режиме, при условии получения требуемых характеристик устойчивости и управляемости, а также заданных характеристик взлёта и посадки. Аэродинамическое качество Ту-144 на двойной скорости звука равнялось 8,1, на «Конкорде» - 7,7, а у большинства сверхзвуковых «МиГов» середины 60-х годов прошлого века АК не превышало коэффициента, равного 3,4. В конструкции планера первого СПС в основном использовались традиционные алюминиевые сплавы, на 20% он был изготовлен из титана, хорошо переносящего нагрев до 200 градусов С. Единственный самолет в мире, в котором так же применялся титан,- SR-71, знаменитый «Черный дрозд», американский сверхзвуковой разведчик.

ТУ-144Д № 77115 на авиасалоне МАКС 2015 / Фото (с) Андрей Величко

Исходя из условий получения требуемого аэродинамического качества и оптимальных режимов работы планера, систем и агрегатов самолёта при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях, остановились на схеме низкоплана "бесхвостка" с составным треугольным крылом оживальной формы. Крыло образовывалось двумя треугольными поверхностями с углом стреловидности по передней кромке 78° и 55°- для задней базовой части. Четыре ТРДДФ размещались под крылом. Вертикальное оперение располагалось по продольной оси самолёта. В конструкции планера в основном использовались традиционные алюминиевые сплавы. Крыло образовывалось из симметричных профилей и имело сложную крутку в двух направлениях: в продольном и поперечном. Этим достигалось наилучшее обтекание поверхности крыла на сверхзвуковом режиме, кроме того, подобная крутка содействовала улучшению продольной балансировки на этом режиме.

Постройка первого опытного самолёта Ту-144 ("044") началась в 1965 году, одновременно строился второй экземпляр для статических испытаний. Опытный "044" первоначально рассчитывался на 98 пассажиров, позднее эта цифра была увеличена до 120. Соответственно, расчетная взлётная масса увеличилась со 130 до 150 тонн. Опытная машина строилась в Москве в цехах ММЗ "Опыт", часть агрегатов изготовлялась на его филиалах. В 1967 году была закончена сборка основных элементов самолёта. В конце 1967 года опытный "044" перевезли на Жуковскую лётно-испытательную и доводочную базу, где в течение всего 1968 года осуществлялись доводочные работы и доукомплектование машины недостающими системами и агрегатами.

Одновременно на аэродроме ЛИИ начались полеты самолета-аналога МиГ-21И (А-144, "21-11"), созданного на базе истребителя МиГ-21С. Аналог создавался в ОКБ А. И. Микояна и имел крыло геометрически и аэродинамически подобное крылу опытного "044". Всего было построено две машины "21-11", на них летали многие лётчики-испытатели, в том числе и те, которым предстояло испытывать Ту-144. Самолёт-аналог успешно достигал скорости 2500 км/ч, материалы этих полётов послужили основой для окончательной доводки крыла Ту-144, а также позволили лётчикам-испытателям подготовиться к особенностям поведения самолёта с таким крылом.

31 декабря 1968 года - первый полёт Ту-144

В конце 1968 года опытный "044" (бортовой № 68001) был готов к первому полёту. На машину назначили экипаж в составе: командира корабля - заслуженного лётчика-испытателя Э. В. Еляна (получившего затем за Ту-144 Героя Советского Союза); второго пилота - заслуженного лётчика испытателя Героя Советского Союза М.В.Козлова; ведущего инженера-испытателя В. Н. Бендерова и бортинженера Ю. Т. Селивёрстова. Учитывая новизну самолёта, ОКБ пошло на неординарное решение: впервые на опытную пассажирскую машину решили установить катапультируемые кресла экипажа.

В течение месяца проводились гонки двигателей, пробежки, наземные проверки систем. С начала третьей декады декабря 1968 года "044" находился в предстартовой готовности, машина и экипаж были полностью готовы к первому вылету, в течение всех этих десяти дней над аэродромом ЛИИ не было погоды, и опытный Ту-144 оставался на земле. Наконец, в последний день уходящего 1968 года, через 25 секунд после момента старта "044" впервые оторвался от взлетной полосы аэродрома ЛИИ и быстро набрал высоту. Первый полёт продолжался 37 минут, в полёте машину сопровождал самолёт-аналог "21-11". Ту-144 успел взлететь на два месяца раньше своего англо-французского «коллеги» - лайнера «Конкорд», который выполнил первый полёт 2 марта 1969 года.

По отзывам экипажа, машина показала себя послушной и "летучей". На первом вылете присутствовали А. Н. Туполев, А. А. Туполев, многие руководители подразделений ОКБ. Первый полёт Ту-144 стал событием мирового значения и немаловажным моментом в истории отечественной и мировой авиации. Впервые в воздух поднялся сверхзвуковой пассажирский самолёт.

3 июня 1973 года первая серийная машина во время демонстрационного полёта в Ле-Бурже потерпела катастрофу. Погибли командир лётчик-испытатель М. В. Козлов, второй пилот В. М. Молчанов, заместитель главного конструктор В. Н. Бендеров, бортинженер А. И. Дралин, штурман Г. Н. Баженов, инженер Б. А. Первухин. Для расследования катастрофы была создана комиссия, в которой принимали участия специалисты СССР и Франции. По результатам расследования французы отмечали, что отказа в технической части самолёта не было, причиной катастрофы явилось наличие в кабине не пристёгнутых членов экипажа, внезапное появление самолета "Мираж" в поле зрения экипажа Ту-144, наличие кинокамеры в руках одного из членов экипажа, которая при падении могла заклинить штурвал управления. Наиболее ёмко и точно о катастрофе Ту-144 в Ле-Бурже в 90-е годы высказался Э. В. Елян: "Эта катастрофа - горький пример того, как стечение мелких на первый взгляд, незначительных небрежностей, в данном случае и со стороны французских служб управления полётами, привело к трагическим последствиям".

Тем не менее, Ту-144 стал совершать регулярные рейсы. Первый рабочий рейс был выполнен 26 декабря 1975 года по маршруту Москва-Алма-Ата, где самолёт перевёз почту и посылки, а с ноября 1977 года на том же направлении начались и пассажирские перевозки.

Рейсы выполняли только два самолёта - № 77108 и № 77109. Лётчики Аэрофлота летали только в качестве вторых пилотов, командирами же экипажа всегда были лётчики-испытатели ОКБ Туполева. Билет стоил немалые по тем временам деньги - 82 рубля, а на обычный рейс Ил-18 или Ту-114 по тому же маршруту - 48 рублей.

С экономической точки зрения уже через некоторое время стало понятно, что эксплуатация Ту-144 была убыточна - сверхзвуковые самолёты летали полупустыми, и через 7 месяцев Ту-144 сняли с регулярных рейсов. Похожие проблемы испытывал и «Конкорд»: из Европы в Америку летали всего 14 самолетов, и даже дорогие билеты не могли компенсировать авиакомпаниям огромные расходы на топливо. В отличие от Ту-144, полёты "Конкордов" дотировались правительствами Франции и Великобритании почти до начала 90-х годов. Стоимость билета на трассе Лондон-Нью-Йорк в 1986 году составляла 2 745 USD. Позволить такие дорогие полеты могли только весьма состоятельные люди, для которых формула "время-деньги" - есть основное кредо существования. На Западе такие люди были и для них полёты на "Конкордах" - естественная экономия времени и денег, тому подтверждение - их общий налет на межконтинентальных трассах за 1989 год в 325 000 лётных часов. Поэтому можно считать, что программа "Конкорд" для англичан и французов была в достаточной мере коммерческой, а дотации выделялись для поддержания престижа по отношению к американцам.

23 мая 1978 года произошло второе крушение Ту-144. Улучшенный опытный вариант самолёта Ту-144Д (№ 77111) после возгорания топлива в зоне мотогондолы 3-й силовой установки из-за разрушения топливопровода, задымления в кабине и отключения экипажем двух двигателей, совершил вынужденную посадку на поле у деревни Ильинский Погост, неподалеку от города Егорьевска. Командир экипажа В. Д. Попов, второй пилот Э. В. Елян и штурман В. В. Вязигин смогли покинуть самолёт через форточку кабины. Находившиеся в салоне инженеры В. М. Кулеш, В. А. Исаев, В. Н. Столповский покинули самолет через переднюю входную дверь. Бортинженеры О. А. Николаев и В. Л. Венедиктов оказались зажатыми на рабочем месте деформировавшимися при посадке конструкциями и погибли. Отклоненный носовой обтекатель коснулся грунта первым, он сработал, как нож бульдозера, входя землю, провернулся под днище и вошёл в фюзеляж. 1 июня 1978 года Аэрофлот навсегда прекратил сверхзвуковые пассажирские рейсы.

Впоследствии Ту-144Д использовался только для грузовых перевозок между Москвой и Хабаровском. В общей сложности, Ту-144 совершил 102 рейса под флагом Аэрофлота, из них 55 - пассажирскихв которых было перевезено 3 194 пассажира.

Фото: Ту-144 борт СССР-77115 / (с) Баскаков В.Д.

Позже Ту-144 совершали только испытательные полёты и несколько полётов с целью установления мировых рекордов. С 1995 по 1999 годы один значительно модифицированный Ту-144Д (№77114) под названием Ту-144ЛЛ использовался американским космическим агентством НАСА для исследований в области высокоскоростных коммерческих полётов с целью разработать план для создания нового, современного сверхзвукового пассажирского самолёта. Из-за отсутствия пригодных к эксплуатации двигателей НК-144 или РД-36-51 на Ту-144ЛЛ были установлены НК-32, аналогичные используемым на Ту-160, разнообразные датчики и контрольно-записывающая аппаратура.

Всего было построено 16 самолётов Ту-144, которые совершили в общей сложности 2 556 вылетов и налетали 4 110 часов (среди них больше всего, 432 часа, налетал борт 77144). Постройка ещё четырёх самолётов так и не была закончена.

Ту-144 борт СССР-77114 на стоянке в ЛИИ им. Громова, аэродром в Жуковском / Фото (с) Андрей Величко, МАКС 2003

Оставшихся в лётном состоянии самолётов в настоящее время не существует. Практически полностью укомплектованы деталями и могут быть восстановлены до лётного состояния только борты Ту-144ЛЛ № 77114 и ТУ-144Д № 77115. Борт № 77114, который использовался для тестов НАСА, хранится на аэродроме в Жуковском. ТУ-144Д № 77115 также хранится на аэродроме в Жуковском. Раз в два года эти машины демонстрируют на статической стоянке во время международных авиакосмических салонов МАКС.

	Ту-144 различных модификаций				Concorde
	Ту-144 («044»)	Ту-144С	Ту-144Д	Ту-144ЛЛ	Concorde
Технические характеристики
Экипаж , чел.	4				3
Длина , м	59,40	65,70			61,66
Высота , м	12,25	12,50			12,2
Размах крыла , м	27,65	28,00	28,80		25,60
Площадь крыла , м²	438	503	507		358,6
Максимальная взлётная масса , кг	180 000	195 000	207 000	203 000	185 000
Масса полезной нагрузки , кг	12 000	15 000			13 380
Масса топлива , кг	70 000	98 000		95 000	95 680
Двигатели
Количество	4
	НК-144	НК-144A	РД-36-51А	НК-32-1	Olympus 593
Тяга, максимальная , кН	171,6	178,0	196,1	245,0	170,0
Тяга на сверхзвуке , кН	127,5	147,0		137,5
Лётные характеристики
Максимальная скорость , км/ч	2 443	2 500	2 285	2 500	2 330
Крейсерская скорость (на сверхзвуке) , км/ч	2 300	2 200	2 120	2 300	2 150
Посадочная скорость , км/ч	270				295
Практическая дальность (с полной загрузкой) , км	2 920	3 080	5 330	4 000	6 470
Практический потолок , м			20 000		18 300
Длина разбега , м			2 930
Длина пробега , м			2 570

Интересно сравнить судьбу Ту-144 и англо-французского "Конкорда" - машин близких по назначению, конструктивному исполнению и времени создания. Прежде всего следует отметить, что "Конкорд" проектировался в основном для сверхзвуковых полётов над безлюдными просторами Атлантического океана. По условиям звукового удара, это выбор меньших высот крейсерского сверхзвукового полёта и, как следствие, меньшая площадь крыла, меньшая взлётная масса, меньшая потребная крейсерская тяга силовой установки и удельные расходы топлива.

Ту-144 предстояло в основном летать над сушей, поэтому требовались большие высоты полёта и соответствующие параметры самолёта, требуемая тяга силовой установки. Сюда следует добавить менее совершенные двигатели. По своим удельным параметрам двигатели Ту-144 приблизились к "Олимпу" только в последних вариантах, плюс худшие удельные параметры отечественного оборудования и самолётных агрегатов по сравнению с западными. Все эти отрицательные исходные моменты в значительной мере удалось компенсировать высоким совершенством аэродинамики Ту-144 - по значению полученного аэродинамического качества при полётах на крейсерском сверхзвуковом режиме Ту-144 превосходил "Конкорд". Это давалось усложнением конструкции самолёта и снижением уровня технологичности в производстве.

В СССР богатых деловых людей не было, поэтому не было и естественного рынка услуг, который должен был удовлетворять Ту-144. Самолёт заведомо должен был стать в значительной степени дотационным и убыточным в эксплуатации, из-за чего программу создания Ту-144 нужно отнести к понятию престижа страны. Реальных экономических предпосылок для использования СПС на рынке авиационных услуг СССР 60-70 годов ХХ века не существовало. В результате, - с одной стороны героические усилия ОКБ А. Н. Туполева и других предприятий и организаций МАП по развитию Ту-144, а с другой - первоначальный эмоциональный подъём и поддержка со стороны руководства страны, постепенно перешедшая в безразличие и в значительной степени торможение со стороны руководства Аэрофлота, которому малодоходная головная боль с освоением сложнейшего комплекса Ту-144 была, по большому счёту, просто не нужна. Поэтому в начале 80-х годов, когда в СССР начали чётко проступать черты грядущего экономического и политического кризиса, одной из первых пострадала программа Ту-144.