Четверг, 14.11.2019, 10:12
Приветствую Вас Гость | RSS
Семнадцатая Олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Шестнадцатая олимпиада (2018/19 уч.год)

Когда полетит пассажирский самолёт с гиперзвуковой скоростью?

Сарваров Матвей Сергеевич
18 лет
Место учебы: "КГАПОУ Пермский авиационный техникум имени А. Д Швецова"
Пермь, Пермский край
Руководитель: Смагина Галина Олеговна ("КГАПОУ Пермский авиационный техникум имени А. Д Швецова")

Когда полетит пассажирский самолёт с гиперзвуковой скоростью?

План 

Введение 
1 История гражданских самолетов
2. Основная часть
2.1 Concord и ТУ -144
2.2 Проекты гиперзвуковой техники
Вывод
Источники информации

Введение

Человечество начало производить пассажирские самолеты относительно не – давно,  чуть более века  назад, в 1911 году первый пассажирский самолет уже совершал полеты, это был французский Blériot XXIV Limousine его максимальная скорость  составляла 95км/ч.  В России в 1913 году —« С-21 Гранд » четырёхмоторный цельнодеревянный биплан созданный на Русско-Балтийском вагонном заводе передвигался  с максимальной  скоростью в  90км/ч. В 1925 году были выпушены самолеты « К » разработки Константина Алексеевича  Калинина их максимальная скорость 161км/ч. В КБ Туполева были созданы ПС-9 (АНТ-9 Крылья Советов ) его максимальная скорость 209км/ч. В 1937 году был создан самолет Сталь 7 его максимальная скорость составляла 450км/ч. В 50-е годы 20 века началась эра реактивных авиалайнеров. Первым таким самолётом стал британский De Havilland Comet, поднявшийся в воздух 27 июля 1949. А в конце 60-х годов 20 века появились первые пассажирские сверхзвуковые самолеты  ТУ-144 и англо-французкий  Concorde. Concorde развивал  2330 км/ч, ТУ-144 развивал около 2386 км/ч. За 20 лет авиастроение совершило гигантский скачок по скорости передвижения  пассажирских лайнеров. После этих лайнеров авиастроительная отрасль не производила сверх звуковых самолетов. 

2. Основная часть. Когда полетит пассажирский самолёт с гиперзвуковой скоростью?

2.1. Concord и ТУ -144

Начало работ по созданию сверхзвуковых пассажирских авиалайнеров относится к концу 1950-х годов, эта задача стала рассматриваться авиастроителями практически сразу после преодоления звукового барьера и появления сверхзвуковых бомбардировщиков. Наиболее интенсивные исследования шли в США, в СССР, а также в Великобритании и Франции. В 1956 году в Великобритании был основан правительственный Комитет по Сверхзвуковому Транспорту (Supersonic Transport Advisory Committee, STAC), ставивший перед собой задачу «инициировать целевую совместную исследовательскую программу, направленную на осуществление возможности создания первого поколения сверхзвукового воздушного транспорта». Основным разработчиком по этой программе стала компания Bristol Aeroplane Company, действовавшая в партнёрстве с двигателестроительной компанией Bristol Siddeley, разработка финансировалась английским правительством. Финальной целью программы было создание скоростного пассажирского самолёта, который был бы способен перевозить не менее 100 пассажиров через Атлантику с максимально возможной скоростью. К 1962 году был спроектирован самолёт, получивший название Bristol 233, имевший дельтавидное крыло, четыре двигателя в спаренных подкрыльевых мотогондолах, отклоняемый носовой обтекатель и пассажировместимость 110 человек. Во Франции существовала похожая программа Super-Caravelle, которую вела компания Sud Aviation в партнёрстве со SNECMA и Dassault, эта программа также имела правительственную поддержку. В отличие от англичан, французы начали свои работы несколько позже, и имели более скромные цели — их концепция предусматривала создание сверхзвукового авиалайнера меньшей пассажировместимости и средней дальности, предназначенного в основном для эксплуатации на европейских авиалиниях. Финальный дизайн этой программы был достаточно близким к английскому, незначительно отличаясь размерами, взлётным весом, пассажировместимостью и отсутствием отклоняемого носового обтекателя. Кроме того, французский дизайн предполагал использование крыла оживальной формы. Советские специалисты знали о национальных британском и французском проектах сверхзвуковых пассажирских самолётов. Их макеты неоднократно выставлялись на международных авиационных салонах. В СССР велись собственные исследования облика такого самолёта в нескольких конструкторских бюро и исследовательских институтах. Эти исследования завершились 16 июля 1963 года вышло постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР «О создании ОКБ А. Н. Туполева СПС Ту-144 с четырьмя реактивными двигателями и о постройке партии таких самолётов». Эти два самолета являются произведением инженерного искусства, уникальны во всем, все что в них есть  перечисляется с приставкой самый. Самое уникальное в них это скорости их передвижения, 2 Маха это очень много даже для 21 века, самые современые самолеты летают со скоростью 900 – 930км/ч, их скорость передвижения обусловлена экономическими соображениями, комфортом пассажиров, высотой полетов. Concorde и ТУ-144 должны были перевозить от 50 до 150 человек, но с невероятной скоростью. Сейчас самолеты транспортируют от 180 до 500 человек, но со скоростью всего 900км/ч. Почему же сейчас нет сверхзвуковых пассажирских самолетов? Их нет потому что их использование, их скорости, они не могли развиться везде, преодоление звукового барьера создает ударную волну, она воспринимаеться как гром или звук взрыва, она несет разрушающие последствия может разрушить постройки и разбить стекла, поэтому самолеты с такой скоростью летали на высотах на 7 тысяч метров выше дозвуковых самолетов. Но самое главное это не совершенство двигателей у ТУ-144 это были сначала двигатели серии НК-144, НК-144А, от них отказались потому что они не моги поддерживать сверхзвуковую скорость без форсажных камер, на их место пришли двигатели серии НК-32-1, которые были специально разработаны для этого самолета, на Concord стояли двигатели Rolis-Royce Olympys 593, эти двигатели могли поддерживать сверхзвуковую скорость без форсажной камеры. Расход топлива на этих самолетах обусловлен во первых тем что на них  устанавливалось от 6 до 4 двигателей, во вторых двигатели были оснащены форсажными камерами которые очень не экономично расходуют топливо, и в третьих это масса самолета 200 тонн. Цены на билеты был большие 10000$ на Concorde и 80 рублей на ТУ-144. Комфорт в этих самолетах был не на высшем уровне так как шум который создавался двигателями и звуковым ударом был очень ощутим. После ряда инцидентов и катастроф  эксплуатация прекратилась, хотя самолеты были к тому времени доведены и двигатели уменьшили свои расход в 3 раза, появились к тому моменту более комфортабельные самолеты, более дешевые, более экономичные, совершенные суда. И закончилась эра сверхзвуковых пассажирских лайнеров на их рассвете ТУ-144 эксплуатировался всего 7 месяцев, Concorde 27 лет.

Рисунок 1 Concord 

Рисунок 2 ТУ-144

 

2.2. Проекты гиперзвуковой техники

Скорость в авиации, и не только измеряется единицей Маха, число Маха это отношение скорости обтекания потоком воздуха объекта к местной скорости звука. В 1911 году самолеты летали со скоростью в 0,075 Маха, а в 1968 уже со скоростью в 2 Маха. Гиперзвуковая скорость в аэродинамике — скорости, которые значительно превосходят скорость звука в атмосфере. Начиная с 1970-х годов, понятие обычно относят к сверхзвуковым скоростям с числами Маха (М) свыше 5. Проблем связанных с такой большой скоростью очень много давление, температура, механические перегрузки, которые воздействуют на аппарат слишком высоки. Но  проекты гиперзвуковых самолетов уже существуют, ZEHST (сокращение от Zero Emission HyperSonic Transport — англ. Высокоскоростной транспорт с нулевым уровнем выбросов) — проект сверхзвукового-гиперзвукового пассажирского авиалайнера, реализуемый под руководством европейского авиакосмического агентства EADS. Впервые проект был представлен 18 июня 2011 года на авиасалоне в Ле Бурже. По проекту предполагается, что самолёт будет вмещать 50—100 пассажиров и развивать скорость до 5029 км/ч. Высота полёта должна составить до 32 км. Реактивная система самолёта будет состоять из двух турбореактивных двигателей, применяющихся на участке взлёта и разгона до 0,8М, затем ракетные разгонные блоки разгонят самолёт до 2,5М, после чего два расположенных под крыльями прямоточных двигателя доведут скорость до 4М.

 

Рисунок 3 ZEHST

SpaceLiner — концепция суборбитального гиперзвукового пассажирского космоплана, разрабатываемая с 2005 года в Германском центре авиации и космонавтики (нем. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR).

Рисунок 4 SpaceLiner

На данных проектах подразумевается применять двигатели нескольких типов турбореактивные и двигатели гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели, или двигатели с изменяемым циклом такой как Pratt & Whitney J58-P4 данный двигатель может использоваться на разных скоростях и он будет эффективнее двигателя обычного типа, двигатель устанавливался на самолет разведчик  Lockheed SR-71 он развивал скорость в 3,2 Маха.  Для таких скоростей двигатели и всё оборудование должно быть сверх надежным.

Рисунок 5 схема ГПВРД

 

Рисунок 6 Схема ТРД

$IMAGE7$

Рисунок 7 Pratt & Whitney J58-P4

Рисунок 8 SR-71

Стоимость эксплуатации будет очень большой так как двигатели ракетные и их установлено несколько  они имеют очень большой расход.  Стоимость билетов будет очень высокой, комфорт в данных аппаратах будет как у космонавтов на каждом человеке должен быть  противоперегрузочный костюм. Не каждый человек сможет выдержать такие нагрузки, для каждого полета человек должен проходить специальную подготовку. Каждый полет, подготовка к полету будет как  запуск космической ракеты.  Данные аппараты могут взлетать и приземляться только на специально  подготовленных площадках. 

Вывод

Данные аппараты сверхзвуковые и гиперзвуковые имеют очень большие плюсы в скорости передвижение но для данного момента развития они не целесообразны так как они не могут использоваться в полную силу  их возможности просто не могут раскрыться на данный момент. Они смогут раскрыться только после того как двигатели будут доведены до совершенства иметь, малый расход и создавать большую тягу, или будут разработаны двигатели работающие на другом топливе. Инфраструктура аэропортов должна быть способна принимать и запускать данные воздушные суда. Гиперзвуковые аппараты по моему мнению не  целесообразны для перевозки пассажиров их возможности более раскрываются  в перевозке грузов. Они просто не нужны, пассажиры хотят комфорт, скорость, экономичность данные аппараты смогут предоставить только экономию времени. Современные авиалайнеры содержат в себе роскошь яхт, тишину, экономичность, могут перевозить до 500 пассажиров. Как итог  пассажирский самолет полетит очень не скоро могу предположить что данный самолет появится лет через 80 или более.

Источники информации

  1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Пассажирский_самолёт
  2. https://ru.wikipedia.org/wiki/ZEHST
  3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Число_Маха
  4. https://ru.wikipedia.org/wiki/SpaceLiner
  5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Lockheed_SR-71_Blackbird
  6. https://en.wikipedia.org/wiki/Variable_cycle_engine
  7. https://ru.wikipedia.org/wiki/Гиперзвуковая_скорость
  8. https://ru.wikipedia.org/wiki/Гиперзвуковой_летательный_аппарат
  9. https://ru.wikipedia.org/wiki/Спираль_(авиационно-космическая_система)#Орбитальный_самолёт
  10. https://ru.wikipedia.org/wiki/Ту-144
  11. https://ru.wikipedia.org/wiki/Конкорд
Категория: Шестнадцатая олимпиада (2018/19 уч.год) | Добавил: Service (13.01.2019) | Автор: Сарваров Матвей Сергеевич E W
Просмотров: 804 | Рейтинг: 2.5/119
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК
НА УЧАСТИЕ В ОЛИМПИАДЕ
ОТКРЫТ!
ТЕСТИРОВАНИЕ ОТКРЫТО!
ПРИЁМ РАБОТ 1-ГО ТУРА
ОТКРЫТ!

Календарь
Их многие читают
Щур Илья Андреевич (23051)
Надежин Никита (16630)
Щур Илья Андреевич (15324)
Кузьминова Анастасия Олеговна (15002)
Збарский Даниил Павлович (14948)
Бадакова Анастасия (14016)
Рафаэль (9433)
Кошманов Илья Игоревич (9209)
Александров Егор (8665)
Копочинский Антон (8526)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2019