Цивилизация
Ученые из Китайской академии наук занимаются разработкой необычного самолета, который в перспективе будет способен летать со скоростью, в несколько раз превышающей скорость звука.
Если такой самолет будет создан,
то он сможет поднимать в воздух несколько десятков человек и доставлять их из Пекина в Нью-Йорк всего за пару часов.
Для сравнения, длительность современных коммерческих рейсов по этому маршруту составляет порядка 14 часов. Инженеры под руководством Цуй Кая продули уменьшенный макет планера в аэродинамической трубе и опубликовали результаты эксперимента в китайском научном журнале Science China Physics, Mechanics & Astronomy.
В этой же аэродинамической трубе, напоминает издание South China Morning Post, испытывались последние образцы китайского гиперзвукового оружия. Ученые продули макет самолета в потоке воздуха, двигавшегося с гиперзвуковой скоростью с числом Маха 7 (соответствует порядка 8600 километров в час на уровне моря), и следили за поведением модели – главным образом, за силой сопротивления и подъемной силой. Отношение подъемной силы к сопротивлению (аэродинамическое качество) — один из важнейших параметров при конструировании новых летательных аппаратов.
Этот параметр измерялся при различных скоростях воздуха — с числом Маха 5,6,7 и углах атаки от −2° до 12°. Эксперименты показали, что качество достигает максимальных величин в 4,99, 4,94 и 4,83 при скоростях числе Маха 5,6 и 7 соответственно.
Самолет будущего пока получил техническое название I-plane благодаря тому, что фронтальная проекция самолета на вертикальную плоскость напоминает заглавную английскую букву I. Самолет обладает необычной формой, отличающейся от облика ранее разрабатывавшихся в разных странах мира сверхзвуковых и гиперзвуковых самолетов.
Он имеет два крыла и по сути является бипланом.
Такие самолеты с двумя несущими поверхностями получили широкое распространение на заре авиации, в период Первой мировой войны. Их конструкция позволяла получать повышенную подъемную силу при фиксированном размахе крыла. Главным недостатком их было высокое аэродинамическое сопротивление.
По словам ученых, такая компоновка позволит самолету иметь куда большую грузоподъемность, чем другие известные сверхзвуковые самолеты, которые имели вытянутую форму и дельтавидные крылья.
Достигаться это будет за счет того, что две несущие плоскости работают вместе, уменьшая вредные турбулентные эффекты и аэродинамическое сопротивление, увеличивая общую грузоподъемность самолета.
Согласно приведенным расчетам, самолет такой конструкции будет иметь грузоподъемность, составляющую примерно четверть от грузоподъемности современных реактивных лайнеров традиционной схемы. Это означает,
что I-plane размером с Boeing 737 сможет поднять в небо до пяти тонн груза, или около пятидесяти пассажиров.
Несмотря на успешную «продувку» макета самолета, на пути к реализации полноразмерного образца ученым предстоит решить множество технологических проблем. Проекты гиперзвуковых пассажирских самолетов прорабатываются в нескольких странах мира, однако все они пока находятся в стадии проектов и экспериментальных исследований, в основном из-за нерешенности этих проблем.
Так, движение в воздухе с гиперзвуковой скоростью обязательно приводит к нагреву обшивки самолета до температур порядка 1000 градусов Цельсия,
поэтому для реализации самолета необходимо решить проблему эффективной термоизоляции и отвода тепла.
Она решается путем подбора различных жаропрочных материалов покрытия, и, к примеру, конструированием водяной системы охлаждения, однако все эти идеи пока находятся на стадии расчетов. По словам китайского специалиста в области конструирования ракетной техники, который пожелал остаться анонимным из-за «чувствительной» темы, разрабатываемый самолет потенциально может быть использован для доставки чего угодно — от цветов до бомб, от пассажиров до команд спецназа. «Мы говорим о чем-то вроде гиперзвукового бомбардировщика», — сказал он изданию South China Morning Post.
По словам источника, публикация научной статья произвела широкий отклик в среде ученых, занимающихся гиперзвуковыми скоростями. «У самолета сумасшедший дизайн, но им как-то удалось заставить его работать», — добавил источник, знакомый с деталями проекта.
В то же время, по его словам, самолет представляет собой не классический биплан хотя бы потому, что при его полете будут играть роль другие физические явления, порой противоречащие привычным представлениям. Так, к примеру, на таких скоростях основную роль при возникновении аэродинамического сопротивления играет не уплотнение воздуха непосредственно перед самолетом, а волны, генерируемые им. «Он может символизировать гигантский шаг в сторону гиперзвуковой технологии», — считает источник.