Američki aerodinamičar Leonard Green patentirao je dizajn tihog nadzvučnog aviona. Ova vijest izazvala je među stručnjacima efekat sličan bombi. Inženjeri se dugo bore sa bukom. To je tek u XV-XVII veku. mnogo buke, pa čak i tutnjave koju je stvarala mašina povezana je s njenom snagom.; Danas se stručnjaci trude da svaki motor, automobil, avion učine što je moguće tišim, trošeći puno posla na projektiranje i proizvodnju svih vrsta prigušivača zvuka.
Novi brod, koji je predložio Leonard Green, bez stvaranja buke poput huke Concordea, moći će preći cijelu teritoriju SAD -a za 90 minuta brzinom tri puta većom od brzine širenja zvuka u zraku. Grinovi vjeruju da će takvi avioni brzo istisnuti konvencionalne avione s međugradskih linija, jer će značajno skratiti trajanje letova. Međutim, izumitelj još nije rekao ni riječ o tome kako se uspio nositi sa svojim zadatkom.
Kako možete smanjiti buku mlaznog motora?
Buka avionskih mlaznih motora smanjena je prvenstveno zbog njihovog višekružnog dizajna. Umjesto jednog kompresora - najbučnije jedinice - nekoliko je ugrađeno u turboreaktivni motor. Štoviše, načini njihovog rada odabrani su tako da buka iz mehanizama u određenoj mjeri kompenzira, a ne pojačava jedni druge. Ispostavilo se da u tehnologiji možda postoji tako nešto - buka potiskuje buku.
Postoje i takozvani sistemi za smanjenje buke. Njihova suština može se objasniti na sljedeći način. Mikrofon se postavlja na izlaz radne i, shodno tome, bučne jedinice. Zvukovi koje je snimio podvrgavaju se posebnoj obradi. Čitav spektar je razložen na sinusoidne komponente, od kojih se svaka zatim pomiče na takav način da se, kada se naloži na komponente izvorne buke, "grba" svake superponirane krivulje nalazi na mjestu "nagiba" originala jedan. U skladu sa zakonima fizike, treba doći do interferencije akustičnih valova i njihovog međusobnog poništavanja. Dakle, teorija ide. Međutim, u praksi je dovoljno malo pogriješiti s preklapanjem, a šumovi će, umjesto međusobnog gašenja, samo povećati ukupnu kakofoniju. Do sada niko nije uspio razviti tako precizne i brzo djelujuće analizatore koji bi mogli proizvesti tačnu superpoziciju sinusnih komponenti jedan na drugi. Tako se čak i djelomično suzbijanje buke međusobnim utjecajem već može smatrati postignućem.
U većini slučajeva, dizajneri aviona moraju se zadovoljiti tradicionalnim sistemima za suzbijanje buke. Stavljaju prigušivače na difuzor i mlaznicu motora, koriste brtve i premaze za prigušivanje buke i vibracija za podnožja motora. Međutim, to dolazi po cijenu potpunog smanjenja potiska. Dakle, čak i ako pretpostavimo da je Leonard Green zaista uspio dizajnirati prigušivač koji uklanja 100% buku, to bi samo značilo da je potisak takvog motora praktički nula! I kome je takav potreban?
Koja je onda tajna tihog aviona?
Za aerodinamičare tihi avion nije ništa novo. Teoretičari su odavno pokazali temeljnu mogućnost njenog postojanja. Da biste to učinili, samo trebate izgladiti udarni val, ne dopuštajući mu da siđe s tijela aviona. Fizička slika ovog fenomena izgleda ovako. Svako tijelo koje brzo leti ispušta zvuk. Meci i projektili zvižde, kamen ispaljen iz praćke zviždi … Razlog tome su akustični valovi ili mikroskopsko sabijanje zraka koje proizvodi tijelo koje se brzo kreće. U svom napretku naprijed, čini se da gura molekule zraka i oni nevoljko popuštaju, razilazeći se u stranu, poput "brkova" s čamca koji brzo hoda po vodi.
Svako akustičko zbijanje širi se u atmosferi brzinom zvuka. I dok tijelo leti podzvučnom brzinom, poremećaji zračnog okruženja uzrokovani tim stižu ga, postupno se raspršujući u atmosferi. No, brzina objekta se povećala, sustigao je zvuk. U ovom se trenutku svi mali brtve spajaju zajedno, u monolitnu frontu - nemaju vremena za bijeg od izvora smetnji i rasipanje. Takav prednji dio (stijenka komprimiranog zraka) naziva se udarni val.
Svaki pokušaj proboja kroz ovaj zid, preskakanja zvučne barijere, u pravilu je popraćen jezivom tutnjavom. Udarni val udara o tlo takvom snagom da kada avion prevlada zvučnu barijeru na maloj visini, raznese krovove s kuća i obori ljude s nogu. Kako se brzina dodatno povećava, avion prestiže zvuk i može letjeti iznad glave poput tihog duha. Ali to samo znači da će grom nekoliko trenutaka kasnije pasti na vas.
Ipak, udarni val se u principu može ukrotiti. Da biste to učinili, potrebno je odabrati aerodinamički oblik zrakoplova tako da probija zvučnu barijeru s istom lakoćom s kojom igla prolazi kroz tanko tkivo. Štaviše, analogija krojenja je ovde dublja nego što se može činiti na prvi pogled. Imajte na umu da mnogi nadzvučni zrakoplovi imaju igličaste nosove i krila oštrih rubova. Tako im je lakše "probiti" zvučnu barijeru. Ali iskusan; Krojačica zna: pri šivanju određene tkanine šivaću mašinu je potrebno prilagoditi - inače će doći do brašna, a ne do posla. Teže je "podesiti" zrakoplov na određeni način leta, ali je ipak moguće - u ovom slučaju, zvučni konus postaje ravan, udarni val neće biti tako oštar, pa stoga ni glasan. Međutim, akustika je osjetljiva stvar. Na primjer, violinista je prije svakog izvođenja primoran da ponovo podesi svoj instrument, prilagođavajući ga, između ostalog, karakteristikama date sale, specifičnim atmosferskim uslovima.
Kako "podesiti" avion?
Promjenjiva geometrija krila, podesivi usisnici zraka i fiksne mlaznice samo su dio rješenja. Kombinacija akustike i aerodinamike, prema riječima profesionalaca, toliko je hirovita da je Leonard Green mogao postići bezvučnost, ili bolje rečeno nisku buku, samo uz neki strogo definirani način leta. Posebna praksa dizajna pokazat će koliko je uspješno njegovo rješenje.
Istorija svjetske avijacije nikada nije poznavala takve putničke avione
Britanski i američki stručnjaci - tim od 40 ljudi sa Univerziteta u Cambridgeu i Tehnološkog instituta Massachusetts - nakon tri godine razvoja predstavili su projekt za novi putnički avion SAX -40. Za ljude koji su daleko od misterija aerodinamike, brod zadivljuje prije svega svojim oblicima. Ovaj koncept je službeno poznat kao Blended Wing Body. Figura novog automobila bez repa u konturama podsjeća na šišmiša. Istovremeno, zvuk koji se emitira u letu, prema Reutersu, neće biti glasniji od zvuka mašine za pranje rublja.
Jedrilica bez repa - ideja pogodna ne samo za putničke avione, već i za orbitalne avione
"Projekt revolucionarnog putničkog zrakoplova je deklasificiran, čije će poslovne karakteristike malo reći neupućenima", rekao je akademik Ruske akademije kosmonautike po imenu N. I. N. E. Tsiolkovsky, stručnjak u oblasti aerodinamike aviona Valentin Belokon. - Na startu automobil od 150 tona leti brzinom od oko 900 km / h, prevozeći 215 putnika. Ovo nije ništa posebno. Istina, domet je pristojan - oko 9500 km."
Pa što je zapravo revolucionarna priroda novog projekta?
Prije svega, SAX-40 štedi 35% goriva u usporedbi s najboljim postojećim avionima. Čak nas i sada ova činjenica tjera da govorimo o novom automobilu kao spasitelju civilnog zrakoplovstva od vrlo vjerovatnog „zelenog“poreza za one stakleničke plinove koje zrakoplovi ispuštaju u atmosferu.
„Bez sumnje, takva jedinstvena efikasnost postignuta je na ne-trivijalan način“, naglašava Valentin Belokon. - Ovo je prvi putnički avion dizajniran na principu integriranja krila s trupom aviona. U zrakoplovstvu se takve stvari dobivaju vrlo neočiglednim, vrlo ozbiljnim naporima. I ne sumnjam da je ogroman napredak u upotrebi superračunara također pomogao da se skrati vrijeme projektiranja SAX-40. Zrakoplov nije dizajniran prema gotovim formulama, to je na mnogo načina stvar umjetnosti, pomnožena snagom kompjuterskog eksperimenta, kao u ovom slučaju."
Ali ovo je zaista već beznačajan rezultat: neobično visoka efikasnost (za trećinu veća od one najekonomičnijeg Boeinga 787, koji, međutim, još ne leti) postignuta je u samo tri godine razvoja. Supersonični putnički Concorde dizajniran je oko sedam godina, Airbus A-380 standardnog izgleda-13 godina. "Ovdje postoji intriga", siguran je Valentin Belokon. - Ova mašina je simbioza dvije ideologije: srpasto krilo, koje je daleke 1944. godine predložila njemačka kompanija ARADO; i naši lovci klase Su-27-Su-34, koji su bili značajan korak u integraciji krila s trupom trupa (razvijen 1969.-1981.). SAX-40 je vješta adaptacija ovih rješenja. Tako postaje mnogo jasnije kako je u tri godine relativno skroman tim od samo 40 ljudi konstruirao tako revolucionaran avion."
Figura novog automobila bez repa u konturama podsjeća na šišmiša. 1 - okvir aviona; 2 - motori; 3 - mlaznice; 4 - šasija; 5 - zadnji rub krila; 6 - prednja ivica krila
Ovako sofisticirana integracija trupa aviona s krilom - nije jasno gdje krilo završava, a sam trup počinje - prema mišljenju našeg stručnjaka, omogućilo je postizanje jedinstveno visoke aerodinamičke kvalitete aviona (omjer podići do potiska). “Za Concorde i naš Tu-144 ova vrijednost doseže 7,5; Boeing 747–787 ima oko 20. SAX -40 ima 25–27, - naglašava Belokon. "Prije njega, samo je jedan serijski zrakoplov sa sličnim aerodinamičkim kvalitetom letio po cijelom svijetu - naš strateški izviđački avion M -55 (Geofizika, Dizajn biro Myasishchev): njegova aerodinamička kvaliteta bila je oko 25".
Naš sagovornik objašnjava da su u stvari i Concorde i Tu -144 već bili bez repa - imali su samo kobilicu koja se nalazila vrlo blizu krila; ali stabilizatori su nestali. U projektu aviona SAX-40 kobilice su, takoreći, račvane i prebačene na krajeve krila.
Još jednom naglasimo: povijest svjetske avijacije još nije poznavala takav putnički avion.
Raspon krila SAX-40 je 67,5 m. To se čini pretjeranim za prilično male zrakoplove, gotovo poput onog 400-tonskog Boeinga 747. Ali to znači povećanu površinu krila. Tri inovativna motora priključena su na stražnju stranu krila, s motorima podesivim mlazom.
Mnoga druga rješenja. Na primjer, pri slijetanju stajni trap napušta vrata, ali su oni sami opremljeni oblogama koje smanjuju i otpor i buku. Približavajući se tlu brzinom od 350-400 km / h, zrakoplov snažno podiže nos. Normalan moderan avion ima takozvane letvice, koje dramatično povećavaju podizanje. U ovom zrakoplovu nema letvica, ali poseban profil - savijen kljunom - omogućuje vam da smanjite brzinu na prilično siguran nivo bez letvica.
Jasno je da glavni cilj svih napora znanstvenika i dizajnera uopće nije bila želja zadiviti maštu potencijalnih putnika. „Ovaj oblik aviona je sjajno postignuće u aerodinamici“, kaže Valentin Belokon."Uniforma ima dvije svrhe: krstarenje, vrlo ekonomičan let i dobro sigurno slijetanje."
Sami tvorci aviona naglašavaju da ćemo se, čak i ako proizvođači odobre novi dizajn, ukrcati na SAX-40 u najboljem slučaju od 2025. do 2030. godine: izdavanje potpuno novog zrakoplova vrlo je skupo i prilično rizično zadovoljstvo. Osim toga, ovaj proces također zahtijeva izgradnju novih proizvodnih pogona.
"Ipak, 2025. je konzervativna procjena", kaže Valentin Belokon, akademik Ruske akademije kosmonautike. - Kad se riješe temeljne stvari, naravno, sve ovisi o subvencijama. Predviđam da bi se rok mogao skratiti na 2015. Osim toga, ne sumnjam da programeri SAX-40 još nisu položili sve kartice. Sigurno su sada dizajnirali ili aktivno dizajniraju klasu aviona-počevši od najlakšeg, SAX-40 od 150 tona, pa do najmanje 1000 aviona."
