Ameriški aerodinamik Leonard Green je patentiral zasnovo tihega nadzvočnega letala. Ta novica je med strokovnjaki povzročila učinek, podoben bombi. Inženirji se že dolgo borijo s hrupom. To je šele v XV-XVII stoletju. veliko hrupa in celo ropotanje stroja je bilo povezano z njegovo močjo.; Danes se strokovnjaki trudijo, da bi bil vsak motor, avto, letalo čim bolj tiho, pri čemer veliko dela porabijo za oblikovanje in izdelavo vseh vrst dušilcev zvoka.
Nova podloga, ki jo je predlagal Leonard Green, ne bo povzročala hrupa, kot je ropotanje Concorda, bo lahko v 90 minutah prečkala celotno ozemlje ZDA s hitrostjo, ki je trikrat večja od hitrosti širjenja zvoka v zraku. Green meni, da bodo takšna letala hitro izpodrinila običajna letala z linij na dolge razdalje, saj bodo znatno skrajšala trajanje letov. Vendar pa izumitelj še ni rekel niti besede o tem, kako mu je uspelo opraviti s svojo nalogo.
Kako lahko zmanjšate hrup reaktivnega motorja?
Hrup letalskih reaktivnih motorjev se zmanjšuje predvsem zaradi njihove zasnove z več vezji. Namesto enega kompresorja - najbolj hrupne enote - je v turboreaktivnem motorju nameščenih več. Poleg tega so načini njihovega delovanja izbrani tako, da hrup iz mehanizmov do neke mere kompenzira in se ne krepi. Izkazalo se je, da v tehnologiji morda obstaja kaj takega - hrup zavira hrup.
Obstajajo tudi tako imenovani sistemi za aktivno zmanjševanje hrupa. Njihovo bistvo je mogoče razložiti na naslednji način. Mikrofon je nameščen na izhodu delujoče in s tem hrupne enote. Hrup, ki ga je posnel, je podvržen posebni obdelavi. Celoten spekter je razgrajen na sinusne komponente, od katerih se vsaka nato premakne tako, da je "grba" vsake prekrivane krivulje, ko se naloži na komponente prvotnega hrupa, na mestu "potopa" izvirnika ena. V skladu z zakoni fizike bi morale priti do motenj akustičnih valov in njihove medsebojne razveljavitve. Torej teorija gre. V praksi pa je dovolj, da naredimo rahlo napako s prekrivanjem, hrup pa bo namesto medsebojnega gašenja le še povečal celotno kakofonijo. Doslej nihče ni uspel razviti tako natančnih in hitro delujočih analizatorjev, ki bi lahko ustvarili natančno superpozicijo sinusnih komponent drug na drugega. Tako lahko že delno zatiranje hrupa z medsebojnim vplivom že štejemo za dosežek.
Oblikovalci letal se morajo večinoma zadovoljiti s tradicionalnimi sistemi za zatiranje hrupa. Na difuzor in šobo motorja namestijo dušilce zvoka, uporabljajo tesnila in premaze za dušenje hrupa in vibracij za podstavke motorja. Vendar to nastane na račun popolnega zmanjšanja potiska. Torej, tudi če predpostavimo, da je Leonard Green res uspel oblikovati dušilec zvoka, ki odstrani 100% hrup, bi to pomenilo le, da je potisk takega motorja praktično nič! In kdo ga tako potrebuje?
V čem je torej skrivnost tihega letala?
Za aerodinamike tiho letalo ni nič novega. Teoretiki so že zdavnaj pokazali temeljno možnost njenega obstoja. Če želite to narediti, morate samo umiriti udarni val in ne dovoliti, da bi odletel s telesa letala. Fizična slika tega pojava izgleda tako. Vsako hitro leteče telo oddaja zvok. Krogle in izstrelki žvižgajo, žvižga kamen iz zanke … Razlog za to so zvočni valovi ali mikroskopsko stiskanje zraka, ki ga proizvaja hitro premikajoče se telo. Pri svojem prizadevanju naprej se zdi, da odriva molekule zraka in se neradi vdajo ter se razhajajo na stran, kot "brki" iz čolna, ki hitro hodi po vodi.
Vsako zvočno zbijanje se v ozračju širi s hitrostjo zvoka. In medtem ko telo leti z podzvočno hitrostjo, ga motnje zračnega okolja prehitevajo in se postopoma razpršijo v ozračju. Toda hitrost predmeta se je povečala, ujel je zvok. V tem trenutku se vsa majhna tesnila združijo v monolitno fronto - nimajo časa pobegniti iz vira motenj in se razpršiti. Takšna fronta (stena stisnjenega zraka) se imenuje udarni val.
Vsak poskus preboja te stene, preskoka zvočne pregrade praviloma spremlja srhljivo ropotanje. Udarni val udari v tla s tako silo, da ko letalo na nizki nadmorski višini premaga zvočno pregrado, odstreli strehe s hiš in ljudi zruši z nog. Ker se hitrost še povečuje, letalo prehiteva zvok in lahko leti tiho kot duh. Toda to pomeni le, da bo nekaj trenutkov kasneje na vas padel grom.
Kljub temu je udarni val načeloma mogoče ukrotiti. Če želite to narediti, morate izbrati aerodinamično obliko letala, tako da prebije zvočno pregrado z enako lahkoto, s katero igla prehaja skozi tanko tkivo. Poleg tega je krojaška analogija tukaj globlja, kot se morda zdi na prvi pogled. Upoštevajte, da imajo številna nadzvočna letala igličaste nosove in ostra rebrasta krila. Tako lažje "prebijejo" zvočno pregrado. Toda izkušen; Šivilja ve: pri šivanju določene tkanine je treba šivalni stroj prilagoditi - sicer bo moka, ne dela. Letalo je težje "nastaviti" na določen način letenja, vendar je vseeno mogoče - v tem primeru zvočni stožec postane raven, udarni val ne bo tako oster in zato glasen. Akustika pa je občutljiva stvar. Na primer, violinist je pred vsako predstavo prisiljen na novo nastaviti svoj inštrument in ga med drugim prilagoditi značilnostim dane dvorane, specifičnim atmosferskim razmeram.
Kako "nastaviti" letalo?
Spremenljiva geometrija kril, nastavljivi dovod zraka in fiksne šobe so le del rešitve. Kombinacija akustike z aerodinamiko je po mnenju strokovnjakov tako muhasta, da bi Leonard Green brez zvoka oziroma bolje rečeno nizkega hrupa dosegel le z nekim strogo določenim načinom letenja. Posebna oblikovalska praksa bo pokazala, kako uspešna je njena rešitev.
Zgodovina svetovnega letalstva še nikoli ni poznala takšnega potniškega letala
Britanski in ameriški strokovnjaki - ekipa 40 ljudi z Univerze v Cambridgeu in Massachusettskega tehnološkega inštituta - so po treh letih razvoja predstavili projekt za novo potniško letalo SAX -40. Za ljudi, ki so daleč od skrivnosti aerodinamike, podloga osupne predvsem s svojimi oblikami. Ta koncept je uradno znan kot Blended Wing Body. Brezrepa figura novega avtomobila po orisih spominja na netopirja. Hkrati pa zvok, ki se oddaja med letom, po poročanju Reutersa ne bo glasnejši od pralnega stroja.
Brezrepovo jadralno letalo - ideja, primerna ne samo za potniška letala, ampak tudi za orbitalna letala
"Projekt revolucionarnega potniškega letala je bil odstranjen iz tajnosti, katerega poslovne značilnosti bodo nepozabljenim malo povedale," je dejal akademik Ruske akademije za kozmonavtiko po imenu N. I. N. E. Tsiolkovsky, strokovnjak na področju aerodinamike letal Valentin Belokon. - Na začetku 150-tonski avto leti s hitrostjo približno 900 km / h in prevaža 215 potnikov. To ni nič posebnega. Res je, doseg je spodoben - približno 9500 km."
Kaj je pravzaprav revolucionarna narava novega projekta?
Najprej SAX-40 prihrani 35% goriva v primerjavi z najboljšimi obstoječimi letali. Tudi zdaj nas to dejstvo nagovarja, da govorimo o novem avtomobilu kot rešitelju civilnega letalstva pred zelo verjetno "zelenim" davkom za tiste toplogredne pline, ki jih v ozračje oddajajo letala.
"Nedvomno je bila takšna edinstvena učinkovitost dosežena na nespremenljiv način," poudarja Valentin Belokon. - To je prvo potniško letalo, zasnovano po načelu integracije krila s trupom. V letalstvu se takšne stvari pridobijo z zelo neočitnimi, zelo resnimi napori. In ne dvomim, da je izjemen napredek pri uporabi superračunalnikov pripomogel tudi k skrajšanju časa oblikovanja SAX-40. Letalo ni zasnovano po že pripravljenih formulah, je v marsičem stvar umetnosti, pomnoženo z močjo računalniškega eksperimenta, kot v tem primeru."
A to je res že ne-trivialni rezultat: nenavadno visok izkoristek (za tretjino večji kot pri najbolj ekonomičnem Boeingu 787, ki pa še ne leti) je bil dosežen v samo treh letih razvoja. Nadzvočni potniški Concorde je bil zasnovan približno sedem let, standardno videti Airbus A-380-13 let. "Tu je spletka," je prepričan Valentin Belokon. - Ta stroj je simbioza dveh ideologij: srpastega krila, ki ga je leta 1944 predlagalo nemško podjetje ARADO; in naši lovci razreda Su-27-Su-34, ki sta bila pomemben korak pri povezovanju krila z trupom trupa (razvito v letih 1969-1981). SAX-40 je spretna prilagoditev teh rešitev. Tako postane veliko bolj jasno, kako je v treh letih razmeroma skromna ekipa, ki šteje le 40 ljudi, oblikovala tako revolucionarno letalo. «
Brezrepa figura novega avtomobila po orisih spominja na netopirja. 1 - okvir letala; 2 - motorji; 3 - šobe; 4 - podvozje; 5 - zadnji rob krila; 6 - sprednji rob krila
Tako prefinjena integracija trupa letala s krilom - ni jasno, kje se krilo konča in se trup sam začne - je po mnenju našega strokovnjaka omogočila doseganje edinstveno visoke aerodinamične kakovosti letala (razmerje med dvignite do potiska). »Za Concorde in naš Tu-144 ta vrednost doseže 7, 5; Boeing 747–787 ima približno 20. SAX -40 ima 25–27, - poudarja Belokon. "Pred njim je po vsem svetu letelo le eno serijsko letalo s podobno aerodinamično kakovostjo - naše strateško izvidniško letalo M -55 (Geofizika, oblikovalski urad Myasishchev): njegova aerodinamična kakovost je bila približno 25".
Naš sogovornik pojasnjuje, da sta bila tako Concorde kot Tu -144 že brez repa - imela sta le kobilico, ki se nahaja zelo blizu kril; stabilizatorjev pa ni več. Pri projektu letala SAX-40 so kobilice tako rekoč razcepljene in prenesene na konce kril.
Naj še enkrat poudarimo: zgodovina svetovnega letalstva še ni poznala takšnega potniškega letala.
Razpon kril SAX-40 je 67,5 m. To se zdi pretirano za precej majhno letalo, skoraj tako kot pri 400-tonskega Boeinga 747. Vendar to pomeni povečano površino kril. Trije inovativni motorji so priklopljeni na zadnji del krila z motorji, nastavljivimi na curke.
Veliko drugih rešitev. Na primer, pri pristanku podvozje zapusti vrata, sami pa so opremljeni z oblogami, ki zmanjšujejo tako upor kot hrup. Letalo se približuje tlom s hitrostjo 350-400 km / h, močno dvigne nos. Običajno sodobno letalo ima tako imenovane letvice, ki dramatično povečajo dvig. Na tem letalu ni letvic, vendar poseben profil - upognjen s kljunom - omogoča, da brez letvic zmanjšate hitrost na dokaj varno raven.
Jasno je, da glavni cilj vseh prizadevanj znanstvenikov in oblikovalcev sploh ni bila želja navdušiti domišljijo potencialnih potnikov. "Ta oblika letala je odličen aerodinamični dosežek," pravi Valentin Belokon."Uniforma služi dvema namenoma: križarjenje, zelo ekonomičen let in dober varen pristanek."
Ustvarjalci letala sami poudarjajo, da se bomo, čeprav proizvajalci odobrijo novo zasnovo, v najboljšem primeru vkrcali na SAX-40 v letih 2025–2030: izid povsem novega letala je zelo drag in precej tvegan užitek. Poleg tega ta proces zahteva tudi gradnjo novih proizvodnih obratov.
"Kljub temu je leto 2025 konzervativna ocena," pravi Valentin Belokon, akademik Ruske akademije za kozmonavtiko. - Ko se temeljne stvari razrešijo, je seveda vse odvisno od subvencij. Predvidevam, da se lahko rok skrajša na 2015. Poleg tega ne dvomim, da razvijalci SAX-40 še niso položili vseh kart. Zagotovo so zdaj načrtovali ali aktivno načrtujejo razred letal-začenši z najlažjim, SAX-40 od 150 ton, vsaj do 1000-tonskega letala."
