Какие проблемы мешают делать сверхзвуковые пассажирские самолёты в 2025 году

   Если рассматривать современные воздушные суда гражданской направленности, предназначенные сугубо для пассажирских перевозок, то благодаря современным достижениям, перелёт в достиг высоких показателей по уровню комфорта и безопасности, а отрицательный человеческий фактор максимально нивелируется работой бортовой электроники, следящей за действиями капитана лайнера и команды, находя ошибки в управлении или идентифицируя неполадки в бортовом оборудовании. Но всё равно прогрессу есть куда двигаться. Речь идёт о росте скорости. 

Тем более, увеличение средних показателей перемещения в воздушном пространстве в несколько раз, может быть необходимо в ряде случаев, и даже экономически целесообразно. Правда переход на сверхскорость, что 50 лет назад, что сейчас, создаёт множество проблем для проектировщиков и инженеров, которые при всём сегодняшнем могуществе вычислительных способностей и совершенства современных материалов, всё равно остаются большим вызовом в XXI веке. Почему?

Так мог бы выглядеть коммерческий вариант гиперзвукового частного самолёта

   Разработка сверхзвуковых гражданских самолетов – это довольно трудный и многоступенчатый процесс, который нельзя ускорить простым «заливанием» сотен миллиардов долларов в амбициозный проект. Для появления серийного образца необходимо провести четыре обязательных этапа: теоретические, а после практические исследования, проектирование с нуля агрегатов и всего самолёта, длительная проверка воздушного борта и финальная сертификация. Причем застопориться создание сверхзвукового образца может на любом этапе, тем более, что создание такого сверхсложного продукта требует постоянных технологических инноваций, как и согласование условий будущих полётов с государственным регулятором. Поэтому в некоторых случаях от первой идеи до появления первого физического образца, готового летать с пассажирами, может пройти не одно десятилетие в худшем случае.

   А теперь погрузимся глубже в технологическую проблематику. Казалось бы, человечество уже когда-то смогло создать сверхзвуковой пассажирский самолёт. Речь идёт о 2 серийных образцах: созданном англичанами и французами Concorde и советском Ту-144. Машина из СССР, спроектированная и созданная специалистами КБ «Туполев» в 1960-х годах, показывающая скорость до 2430 км/ч, оказалась экономически нецелесообразной, как и технически сложной в обслуживании. Не сильно удачней оказался и англо-французский Concorde, сделавший свой последний полет в 1999 году.  

Ту-144 – предвосхитил время, но оказался бессмысленной тратой социалистических денег

   Так почему, несмотря на существование летавших, даже в коммерческом режиме бортах, в середине 20-х годов XXI века самолёты условного 2-го поколения, по части способности летать на сверхзвуке, это по-прежнему сложно и часто неоправданно?

   Во-первых, даже при наличии готового физически к сверхскоростным полётам самолёта, абсолютное большинство мировых авиакомпаний не готовы закупать такие типы лайнеров. Всё дело в высочайшей стоимости готового продукта, как и трудоемкости обслуживания до и после полёта планеров. Тем более, что большей массе пассажиров нет ощутимой разницы до скорости перевозок. Долетят ли они от Лондона до Нью-Йорка за 9 часов, как это сейчас происходит, или весь перелёт займет лишь всего 3 часа, как это было бы возможном при наличии гиперзвукового лайнера, обычные пассажиры не готовы переплачивать за такой билет 2-кратную, а то и 3-кратную разницу.

   Отметим, что важную роль в «невозможности» использования на современном этапе сверхзвуковых вариаций самолётов играет эффект звукового удара, когда лайнер разгоняется до скоростей, превышающих скорость звука в воздушной среде. Чиновники мало какой страны разрешат полёты, когда окрестности аэропорта будут постоянной зоной экстремальных звуковых перегрузок. И хотя в 2025 году, теоретически возможно создание гражданских бортов, летающих на сверхзвуке без эффекта воздушного удара, ни один самолёт такой физически не построен.

   Решение проблемы кинетического нагрева, когда планер разогревается до температур, превышающих порой 2000 градусов по Цельсию. Причем нагрев до таких цифр может носить долговременный характер. А это грозит опасностью из-за возможного разрушения элементов самолёта. Поэтому сначала необходимо смоделировать цифровые двойники участков лайнера, где наиболее высок шанс получить критический перегрев и после придумать материалы, способные продемонстрировать устойчивую и длительную функциональность в условиях воздействия высоких тепловых полей.

Конкорд, в отличие от Ту-144, имел более удачную судьбу, но всё равно по экономическим показателям оказался неудачным

   Экономические аспекты. Даже с относительной дешевизной авиационного топлива в XX веке, эксплуатация Конкорда и Ту-144 была достаточно дорогим удовольствием. Что уж говорить про текущее время, когда в период высокой стоимости энергоносителей, любой перерасход авиационного керосина это настоящий экономический удар и повод серьёзно задуматься для руководства коммерческих компаний. Сюда стоит включить тот факт, что двигатель турбореактивного самолёта намного выносливее, против сверхзвуковой силовой установки, весьма уязвимой и требовательной к квалификации персонала. Как и намного выше стоимость деталей и цена обслуживания такого более высокотехнологичного мотора, способного летать на скоростях, превышающих скорость звука.  

   Экологический вызов. Все существующие образцы двигателей, работающих на традиционном авиационном топливе и функционирующие в режиме сверхзвука, максимально неэкологичны. Единственный выход в данном случае – это перейти как можно быстрей на двигатели с нулевым углеродным выбросом. Например, сделать это можно благодаря водородному топливу. Но для начала такой двигатель, способный выдавать сверхскорость, нужно придумать, а потом физически реализовать. Что никто так не удосужился сделать.

Выводы

  И хотя возможности современных исследователей и конструкторов не сопоставимы с таковыми, когда трудились инженеры и теоретики, придумавшие иностранный Конкорд и отечественный Ту-144, на март 2025 год нет ни одного действующего и коммерчески апробированного варианта со сверхзвуковым режимом полёта, соответствующего признакам пассажирского лайнера. Хотя ещё в 2013 году был представлен опытный экземпляр гиперзвукового борта для перевозки пассажиров, созданный специалистами Агентства аэрокосмических исследований и коммерческой организации Fuji Heavy Industries, представляющих Японию. Но при всем техническом и технологическом могуществе местных авиационных инженеров, серийный образец не создан. А ведь прошло больше 12 лет.

Так в виде рендера "выглядит в реальности" Boom Overture

   Поэтому остаются надежды на американскую компанию Boom Supersonic с продуктом Boom Overture. Этот самолёт, существующий лишь в виде цифрового рендера, должен разгоняться до скоростей, благодаря которым путь для 80 пассажиров от Лондона до Нью-Йорка будет меньше трёх с половиной часов, вместо классических 10-ти на современных поколениях Аэробусов и Боингов. А стоимость билета будет оставаться в ценовом коридоре от 5000 до 6000 долларов. Причем, по словам руководителя компании Блейка Шолла, его фирма располагает 130 предварительными договорами на заказ воздушных судов от таких фирм, как United Airlines и American Airlines.

   По прогнозам авиационных экспертов, в РФ появление первых сверхзвуковых лайнеров возможно. Но лишь во временных рамках 2030–2035 гг. или позже.