Američki aerodinamičar Leonard Green patentirao je dizajn tihog nadzvučnog zrakoplova. Ova je vijest među stručnjacima proizvela učinak sličan bombi. Inženjeri se dugo bore s bukom. To je tek u XV-XVII stoljeću. velika buka, pa čak i tutnjava koju je stvarao stroj bila je povezana s njegovom snagom.; U današnje vrijeme stručnjaci nastoje učiniti bilo koji motor, automobil, zrakoplov što tišim, trošeći puno posla na projektiranje i proizvodnju svih vrsta prigušivača.
Novi brod, koji je predložio Leonard Green, bez stvaranja buke poput huke Concordea, moći će prijeći cijelo američko područje za 90 minuta brzinom tri puta većom od brzine širenja zvuka u zraku. Grinovi vjeruju da će takvi zrakoplovi brzo istisnuti konvencionalne zrakoplove s dugih ruta 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 zrakoplovnih mlaznih motora smanjena je prvenstveno zbog njihove višekružne izvedbe. Umjesto jednog kompresora - najbučnije jedinice - nekoliko je ugrađeno u turboreaktivni motor. Štoviše, načini njihova rada odabrani su tako da šum iz mehanizama u određenoj mjeri kompenzira, a ne međusobno se pojačava. Ispostavilo se da u tehnologiji možda postoji tako nešto - buka potiskuje buku.
Postoje i takozvani aktivni sustavi za smanjenje buke. Njihova se suština može objasniti na sljedeći način. Mikrofon se postavlja na izlaz radne i, shodno tome, bučne jedinice. Zvukovi koje je snimio podvrgavaju se posebnoj obradi. Cijeli spektar je razložen na sinusoidne komponente, od kojih se svaka zatim pomiče na takav način da se, kad se naloži na komponente izvorne buke, "grba" svake superponirane krivulje nalazi na mjestu "urona" izvornika 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 nitko nije uspio razviti tako precizne i brzo djelujuće analizatore koji bi mogli proizvesti točnu superpoziciju sinusoidnih komponenti jedan na drugom. Tako se čak i djelomično suzbijanje buke međusobnim utjecajem već može smatrati postignućem.
U većini slučajeva, dizajneri zrakoplova moraju se zadovoljiti tradicionalnim sustavima 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 doista uspio dizajnirati prigušivač koji uklanja 100% buku, to bi samo značilo da je potisak takvog motora praktički nula! I kome je takav potreban?
U čemu je onda tajna tihog aviona?
Za aerodinamičare tihi zrakoplov nije ništa novo. Teoretičari su već odavno pokazali temeljnu mogućnost njezina postojanja. Da biste to učinili, samo trebate izgladiti udarni val, ne dopuštajući mu da siđe s tijela zrakoplova. Fizička slika ovog fenomena izgleda ovako. Svako tijelo koje brzo leti ispušta zvuk. Zvižde zrna i projektili, zviždi kamen ispaljen iz praćke … Razlog tome su akustični valovi ili mikroskopsko zbijanje zraka koje proizvodi tijelo koje se brzo kreće. U svom nastojanju naprijed, čini se da gura molekule zraka, a one nevoljko popuštaju, razilazeći se u stranu, poput "brkova" s broda 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 probijanja ovog zida, preskakanja zvučne barijere u pravilu je popraćen jezivom tutnjavom. Udarni val udara o tlo takvom snagom da kad avion prevlada zvučnu barijeru na maloj visini, raznese krovove s kuća i obori ljude s nogu. Kako se brzina dodatno povećava, zrakoplov 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 načelu 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. Štoviše, analogija krojenja ovdje je dublja nego što se čini 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 potrebno je prilagoditi šivaći stroj - inače će biti brašna, a ne 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, violinist je prije svake izvedbe prisiljen ponovno namjestiti svoj instrument, prilagođavajući ga, među ostalim, karakteristikama zadane dvorane, specifičnim atmosferskim uvjetima.
Kako "podesiti" avion?
Promjenjiva geometrija krila, podesivi usisnici zraka i fiksne mlaznice samo su dio rješenja. Kombinacija akustike s aerodinamikom, prema riječima profesionalaca, toliko je hirovita da je Leonard Green mogao postići bezvučnost, bolje rečeno nisku buku, samo uz neki strogo definirani način leta. A specifična praksa projektiranja pokazat će koliko je uspješno njegovo rješenje.
Povijest svjetskog zrakoplovstva nikada nije poznavala takav putnički zrakoplov
Britanski i američki stručnjaci - tim od 40 ljudi sa Sveučilišta Cambridge i Tehnološkog instituta Massachusetts - nakon tri godine razvoja predstavili su projekt za novi putnički zrakoplov SAX -40. Za ljude koji su daleko od misterija aerodinamike, brod zadivljuje prije svega svojim oblicima. Ovaj je koncept službeno poznat kao Blended Wing Body. Figura novog automobila bez repa u konturama podsjeća na šišmiša. Istodobno, zvuk koji se emitira u letu, prema Reutersu, neće biti glasniji od zvuka perilice rublja.
Jedrilica bez repa - ideja prikladna ne samo za putničke zrakoplove, već i za orbitalne zrakoplove
"Projekt revolucionarnog putničkog zrakoplova je deklasificiran, čije će poslovne karakteristike malo reći neupućenima", rekao je akademik Ruske akademije kozmonautike po imenu N. I. N. E. Tsiolkovsky, stručnjak na području aerodinamike zrakoplova 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 zrakoplovima. Čak nas i sada ta činjenica tjera da govorimo o novom automobilu kao spasitelju civilnog zrakoplovstva od vrlo vjerojatnog „zelenog“poreza za one stakleničke plinove koje zrakoplovi ispuštaju u atmosferu.
"Bez sumnje, takva jedinstvena učinkovitost postignuta je na nebitan način", naglašava Valentin Belokon. - Ovo je prvi putnički zrakoplov dizajniran na principu integriranja krila s trupom. U zrakoplovstvu se takve stvari dobivaju vrlo neočiglednim, vrlo ozbiljnim naporima. I ne sumnjam da je ogroman napredak u korištenju superračunala također pomogao u skraćivanju vremena projektiranja SAX-40. Zrakoplov nije dizajniran pomoću gotovih formula, to je na mnogo načina stvar umjetnosti, pomnožena snagom računalnog eksperimenta, kao u ovom slučaju."
No, ovo je doista već beznačajan rezultat: neobično visoka učinkovitost (trećina veća od one najekonomičnijeg Boeinga 787, koji, međutim, još ne leti) postignuta je u samo tri godine razvoja. Nadzvučni putnički Concorde dizajniran je oko sedam godina, Airbus A-380 standardnog izgleda-13 godina. "Ovdje postoji intriga", siguran je Valentin Belokon. - Ovaj stroj je simbioza dviju ideologija: srpasto krilo, koje je daleke 1944. godine predložila njemačka tvrtka 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 prilagodba ovih rješenja. Tako postaje mnogo jasnije kako je u tri godine relativno skroman tim od samo 40 ljudi konstruirao tako revolucionaran zrakoplov."
Figura novog automobila bez repa u konturama podsjeća na šišmiša. 1 - okvir aviona; 2 - motori; 3 - mlaznice; 4 - šasija; 5 - zadnji rub krila; 6 - prednji rub krila
Ovako sofisticirana integracija trupa zrakoplova s krilom - nije jasno gdje krilo završava, a sam trup počinje - prema mišljenju našeg stručnjaka, omogućilo je postizanje jedinstveno visoke aerodinamičke kvalitete zrakoplova (omjer podići do potiska). “Za Concorde i naš Tu-144 ta vrijednost doseže 7,5; Boeing 747–787 ima oko 20. SAX -40 ima 25–27, - naglašava Belokon. "Prije njega, cijelim je svijetom letio samo jedan serijski zrakoplov slične aerodinamičke kvalitete - naš strateški izviđački zrakoplov M -55 (Geofizika, Myasishchev Design Bureau): njegova aerodinamička kvaliteta bila je oko 25".
Naš sugovornik objašnjava da su zapravo i Concorde i Tu -144 već bili bez repa - imali su samo kobilicu smještenu vrlo blizu krila; ali stabilizatori su nestali. U projektu zrakoplova SAX-40 kobilice su, takoreći, račvane i prenesene na krajeve krila.
Još jednom naglasimo: povijest svjetskog zrakoplovstva još nije poznavala takav putnički zrakoplov.
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 moderni zrakoplov ima takozvane letvice koje dramatično povećavaju podizanje. U ovom zrakoplovu nema letvica, ali poseban profil - savijen kljunom - omogućuje vam da smanjite brzinu na prilično sigurnu razinu bez letvica.
Jasno je da glavni cilj svih napora znanstvenika i dizajnera uopće nije bila želja zadiviti maštu potencijalnih putnika. "Ovaj oblik zrakoplova briljantno je postignuće u aerodinamici", kaže Valentin Belokon."Uniforma ima dvije svrhe: krstarenje, vrlo ekonomičan let i dobro sigurno slijetanje."
Sami tvorci zrakoplova naglašavaju da ćemo se, čak i ako proizvođači odobre novi dizajn, ukrcati na SAX-40 u najboljem slučaju godine 2025.-2030.: izdavanje potpuno novog zrakoplova vrlo je skup i prilično rizičan užitak. Osim toga, ovaj proces također zahtijeva izgradnju novih proizvodnih pogona.
"Ipak, 2025. je konzervativna procjena", kaže Valentin Belokon, akademik Ruske akademije za kozmonautiku. - 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 dizajnirali ili aktivno projektiraju klasu zrakoplova sada-počevši od najlakšeg, SAX-40 od 150 tona, pa do najmanje 1000 zrakoplova od tona."
