Авиация России

Когда сверхзвуковая пассажирская авиация станет реальностью и почему, располагая современными технологиями и материалами, ни одна страна мира до сих пор не создала такой самолёт? Какими вообще они должны быть? На эти вопросы ответил доцент кафедры 106 «Аэродинамика, динамика и управление летательными аппаратов» Московского авиационного института (МАИ), эксперт, участвовавший более чем в 50 проектах авиационно-космической отрасли, руководитель лётной практики в МАИ, старший научный сотрудник лаборатории «Пилотажные стенды и система «самолёт–лётчик» Михаил Тяглик.

В лаборатории «Искусственный интеллект и безопасность полёта» НЦМУ «Сверхзвук» М. Тяглик пять лет работал в проекте отечественного сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС). По его словам, главный технологический прорыв, который должен быть сделан для появления такого самолёта связан с системами управления.

Ранние сверхзвуковые модели, такие как Ту-144, требовали от пилотов ювелирной точности на взлёте и посадке. Сегодня автоматика берёт на себя компенсацию скольжения, потери высоты и поддержание заданной скорости. Например, в российских SJ-100 и перспективном МС-21 уже реализованы подобные решения, но для сверхзвуковых аппаратов алгоритмы усложняются из-за широкого диапазона скоростей. Инженеры разрабатывают системы, способные адаптироваться даже к отказам компонентов, сохраняя управляемость.

Сверхзвуковые самолёты всегда имели особенности в динамике полёта. Взлёт и посадка были сложными для пилотов, лайнеры были неустойчивыми по скорости, поэтому применялся автомат тяги. Тяглик отметил, что по словам лётчиков, посадка Ту-144 без автомата тяги напоминала цирковой номер. Современные требования к устойчивости и управляемости СПС гораздо выше тех, что были в 60-х годах. Создаются системы управления, берущие на себя часть функций. Например, при вираже самолёт может скользить и терять высоту. Современная система управления позволяет пилоту не думать об этом: он отклоняет ручку, самолёт кренится до заданного угла, а система обеспечивает разворот без потери высоты и поддерживает заданную скорость. Такие системы обеспечат хорошие динамические свойства во всём диапазоне скоростей, компенсируя недостатки, присущие сверхзвуковым самолётам.

В СибНИА на летающей лаборатории Як-40ЛЛ прошли испытания технологий ИИ для сверхзвукового самолёта

Комфорт в самолёте, и не только в сверхзвуковом – это и удобные кресла, и продуманность с точки зрения перегрузок и вибраций. Система управления обеспечивает комфортное нарастание перегрузок и парирование ветровых возмущений. Совместно с медиками прорабатываются вопросы шума, вибраций и ощущений при взлёте и посадке.

Но комфортно должны чувствовать себя и люди, находящиеся внизу на земле, поэтому снижение шума на местности остаётся одной из главных проблем СПС. Конструкторы используют три подхода для решения этой задачи: уменьшение габаритов самолётов, полёты на высотах 15-18 км и особую геометрию фюзеляжа, направляющую ударные волны вверх. Двигатели размещают над фюзеляжем, чтобы снизить шумовое воздействие на земле. В демонстраторе XB-1 компании Boom эти решения уже тестируют. Американский проект отказался от опускаемой носовой части, заменив её камерами с трансляцией изображения на экраны пилотов – это упрощает конструкцию.

Искусственный интеллект, вопреки ожиданиям, не заменит пилотов в ближайшие годы. Нейросети не гарантируют точности в критических ситуациях, поэтому их роль ограничивается диагностикой, поддержкой экипажа и обработкой данных. «Системы управления требуют детерминированных решений, а не приближённых», – поясняет Тяглик.

Безопасность сверхзвуковых самолётов соответствует стандартам дозвуковой авиации: вероятность отказа – 10⁻⁹, многодвигательная конструкция, дублирование систем. Однако специфика сверхзвука добавляет сложностей. Например, топливо для таких лайнеров должно выдерживать высокие температуры, а его производство и логистика потребуют перестройки инфраструктуры.

Немаловажный вопрос – это сроки реализации проектов СПС, и пока они остаются неопределёнными. Основные сложности в создании сверхзвуковых летательных аппаратов – это обеспечение спроса и разработка технологий производства. Китай и США называют готовность своих СПС к 2030 году, но сертификация и испытания займут минимум пять лет, а мировая практика авиастроения показывает, что сдвижка сроков, и чаще всего не единожды, всегда сопровождает новые разработки.

Форсайт — прогноз развития авиационной науки в России

В форсайте развития авиационной отрасли до 2030 года был прописан сверхзвуковой пассажирский самолёт. В рамках этой программы велись работы Министерством промышленности и торговли, а также Министерством высшего образования и науки.

«Сверхзвуковая авиация – не гонка за скоростью, а комплекс инженерных решений, – резюмирует эксперт. – Даже если спрос на такие самолёты не вырастет, разработанные технологии найдут применение в других отраслях».

При этом уже сейчас инфраструктура аэропортов не является препятствием для приёма и отправки сверхзвуковых бизнес-джетов, а малые габариты этих самолётов позволяют использовать существующие взлётно-посадочные полосы. Однако интеграция в систему управления воздушным движением потребует новых протоколов, особенно для полётов на больших высотах.

(6 оценок, среднее: 3,17 из 5)

Загрузка...