La tecnología de la aviación se ha desarrollado a un ritmo sorprendente en las últimas décadas. Se están creando aviones de pasajeros que consumen menos combustible y continúan los avances en esta dirección. El futuro de los aviones de pasajeros está asociado con cambios aún mayores, que afectarán no solo al diseño y diseño, sino también a las posibilidades adicionales de uso de los dispositivos, así como a las fuentes de energía utilizadas.
Nuevos proyectos en aviación.
Durante mucho tiempo, empresas tan importantes como Boeing y Airbus no tuvieron competidores en el mercado mundial.. Pero la situación está cambiando y la influencia de otros fabricantes en el mercado mundial es cada vez mayor. En un futuro próximo, está previsto implementar proyectos innovadores para la creación de aviones de pasajeros y pequeños aviones o helicópteros privados.
Al mismo tiempo, algunos diseñadores de aviones creen que el futuro de la aviación civil está ligado a los aviones propulsados por electricidad, mientras que otros se dedican al desarrollo de aviones supersónicos.
Los proyectos de futuros aviones supersónicos con sus contornos se parecen a los aviones familiares de las películas sobre Star Wars y las obras de famosos escritores de ciencia ficción:
- El lanzamiento del avión supersónico Aerion AS2 está previsto para 2023.
- La NASA tiene previsto presentar en 2020 un prototipo del avión supersónico QueSST, que vuela casi en silencio.
- La Agencia Espacial Japonesa está probando el planeador supersónico D-SEND 2, cuyo modelo comercial está previsto construir en 2030.
- Los ingenieros británicos están trabajando en un proyecto llamado Skylon: están probando un tipo de motor para un avión que volará a velocidades cinco veces superiores a la del sonido.
31 de diciembre de 1968 el legendario soviético despegó en su primer vuelo avión tu-144, que se convirtió en el primer avión supersónico de pasajeros del mundo. El primero, pero no el último. Y aunque estos vuelos ya han cesado, la idea de viajar más rápido que la velocidad del sonido no se ha desvanecido. Y esta reseña nuestra está dedicada a la historia. aviación supersónica e hipersónica, así como su futuro.
El Bell X-1 es un avión experimental construido en Estados Unidos específicamente para explorar la posibilidad del vuelo supersónico. Este vehículo volador estaba equipado con un motor cohete y era elevado en el aire por otro dispositivo más grande. El Bell X-1 fue el primero en romper la barrera del sonido. Ocurrió el 14 de octubre de 1947.
Incluso ahora, el Tu-144 puede considerarse la creación más bella y elegante de la aviación nacional. Este avión se convirtió en el primer avión de pasajeros del mundo diseñado para volar por encima de la velocidad del sonido. Desafortunadamente, su historia fue rápida y trágica. Transportó pasajeros durante menos de un año: dos accidentes graves arrojaron serias dudas sobre la fiabilidad de este vehículo y la rentabilidad de los vuelos fue muy negativa. Pero el Tu-144 apareció en la película "Mimino": fue en él donde voló el personaje principal de la película, convirtiéndose en piloto de aviación civil. Pero el avión fue eliminado de “Las increíbles aventuras de los italianos en Rusia”.
El destino del avión francés Concorde fue mucho más exitoso. Este avión supersónico despegó apenas dos meses más tarde que el soviético, el 2 de marzo de 1969, y operó en aerolíneas de pasajeros desde 1976 hasta 2003. El motivo del desmantelamiento sigue siendo el mismo: un accidente grave y falta de rentabilidad. También influyó la crisis de los mercados del transporte aéreo tras los atentados terroristas del 11 de septiembre de 2001, así como el desarrollo de las comunicaciones en línea.
Pero la historia de la aviación supersónica de pasajeros aparentemente no terminó con la muerte del Concorde. Después de todo, se espera que en 2017 el avión QSST (SAI Quiet Supersonic Transport) de la famosa compañía estadounidense Lockheed Martin realice su primer vuelo. Este avión está diseñado para solo doce pasajeros y está destinado al transporte comercial chárter.
Recientemente, la idea de la aviación de pasajeros hipersónica se ha vuelto cada vez más popular. Se trata de la creación de aviones que podrán ascender a una órbita suborbital y volar allí a velocidades impensables en la atmósfera (5 Mach y superiores, donde M es el número de Mach, valor relativo superior a 1.000 kilómetros por hora).
Hasta ahora, la idea de vuelos hipersónicos parece una fantasía en la mente de la mayoría de la gente corriente. Sin embargo, el primer avión que rompió la barrera hipersónica fue lanzado en 1959. Estamos hablando del avión cohete estadounidense North American X-15, que durante 50 años ostentó el récord de altitud y velocidad de vuelo entre los aviones. Estas características eran 107,96 km y 7274 km/h, respectivamente.
La famosa empresa de investigación estadounidense DARPA realizó dos pruebas del vehículo aéreo no tripulado Falcon HTV en 2010 y 2011. Elevados a la atmósfera superior mediante vehículos de lanzamiento, Falcon HTV-1 y Falcon HTV-2 aceleraron a una velocidad de aproximadamente Mach 20, lo que se convirtió en un récord absoluto para objetos fabricados por el hombre. Es cierto que ambos lanzamientos terminaron sin éxito: los dispositivos perdieron la estabilidad de vuelo y se estrellaron en el océano. Y no tenían nada que ver con la aviación civil: el proyecto era más bien militar. Sin embargo, DARPA ha demostrado que los vuelos hipersónicos tienen un gran futuro, y el récord, que duró unos cincuenta años, puede batirse fácilmente varias veces a la vez.
Pero también hay proyectos en el mundo para aviones hipersónicos de pasajeros. El más famoso y mejor desarrollado de ellos es el dispositivo SpaceLiner, en el que se trabaja en el Centro Alemán de Aviación y Cosmonáutica desde 2005. Al igual que otros proyectos similares, SpaceLiner implica que alcanzará su altitud de vuelo no de forma independiente, sino mediante un cohete. Y sólo después de alcanzar unas decenas de kilómetros podrá empezar a ganar velocidad, que, por cierto, según los planes de los autores, alcanzará Mach 28. Esto te permitirá viajar de Londres a Australia en tan solo 90 minutos. La tecnología parece sacada de una película de ciencia ficción, pero los dispositivos existentes muy reales utilizan un principio de elevación similar.
Spike Aerospace, con sede en Boston, lleva varios años trabajando en un avión comercial supersónico. La compañía anunció recientemente que pronto realizará pruebas de vuelo del nuevo S-512 Quiet Supersonic Jet. El experimento para probar el rendimiento del concepto SX-1.2 se centrará principalmente en probar la estabilidad y controlabilidad del avión. Si todo va bien, en el futuro Spike Aerospace prometió realizar una serie de vuelos más dinámicos y espectaculares: el avión, capaz de transportar hasta 22 pasajeros, acelera a una velocidad de Mach 1,6 (aproximadamente 1900 km/h).
Transporte supersónico: ¿sueño o realidad?
Según el presidente de la compañía, Vik Kachoria, el dron de prueba con ala rígida volará desde un "lugar en Nueva Inglaterra", cuyas coordenadas exactas aún no se han revelado. Spike Aerospace no ha ocultado su interés en mejorar la tecnología de los aviones supersónicos, pero ahora la empresa finalmente ha anunciado el cronograma de desarrollo previsto. Ya se ha construido un segundo avión de demostración, de mayor tamaño, mientras que un tercero aún está en fase de diseño. Las pruebas de vuelo están programadas para mediados de 2018, y el propio S-512 se probará en 2021, siempre que todos los vuelos de demostración y prueba vayan bien y el avión sea confiable. El primer vuelo de un transporte de tamaño completo con pasajeros reales a bordo está previsto para 2023.
El S-512 es un avión misterioso, en torno al cual pululan muchos rumores increíbles, que aún no han sido refutados ni confirmados por los representantes oficiales de la compañía. En teoría, este modelo podrá volar sobre tierra a velocidades supersónicas, lo que actualmente está prohibido por la FAA debido a la contaminación acústica. Los diseñadores de la NASA están trabajando en un motor supersónico experimental que funciona con mucho menos ruido y evita el impacto de las ondas sonoras en el avión, lo que hace que estar en él sea bastante cómodo. Pero la agencia espacial espera realizar las primeras pruebas en el mejor de los casos en 2020, y Spike Aerospace ya dice que el motor S-512 generará 75 dBA a nivel del suelo, lo que significa que desde el suelo no será más fuerte que un aplauso normal. Sin embargo, los ingenieros no tienen prisa por revelar detalles y revelar exactamente cómo planean reducir los niveles de ruido.
En lugar de ventanillas, hay pantallas gigantes que retransmiten en tiempo real los paisajes de los alrededores.
La autonomía máxima de vuelo del S-512 es de 10.000 km y el vuelo promete ser muy cómodo. Por supuesto, los aviones supersónicos no tienen ventanas, pero la tecnología Multiplex Digital Cabin le permite reemplazarlas con pantallas que pueden transmitir una vista real del exterior del avión en calidad HD y, si lo desea, pueden usarse como un panel de plasma normal.
El futuro de los aviones supersónicos
Actualmente, Spike Aerospace está lejos de ser la única empresa que desarrolla aviones de pasajeros supersónicos. Por ejemplo, Boom Supersonic, con sede en Denver, respaldada por Richard Branson y Virgin Galactic, está construyendo actualmente un modelo de demostración a escala 1:3 de un avión de pasajeros para 50 pasajeros capaz de alcanzar velocidades de hasta Mach 2,2. El modelo, denominado XB-1, estará equipado con una cabina de dos asientos y su primer vuelo de prueba está previsto para 2018. Otra empresa, Aeron Corporation, se ha asociado con Airbus para crear otro prototipo de vehículo supersónico, que comenzará a probarse en 2020.
La propia Spike Aerospace también ha recibido el apoyo de varios fabricantes y centros aeroespaciales de todo el mundo: Quartus Engineering en EE. UU., Siemens en Alemania y Aernnova en España, por nombrar algunos. Gracias a esto, a diferencia de sus competidores, los británicos están dispuestos a ofrecer a sus clientes un avión en pleno funcionamiento y establecer vuelos a mediados de la década de 2020. Pero estas son sólo promesas optimistas y sólo tenemos que ser pacientes y esperar las pruebas prácticas.
"¡Enciende el supersónico!"
Aviones de pasajeros supersónicos: ¿qué sabemos sobre ellos? Al menos que fueron creados hace relativamente mucho tiempo. Pero, por diversas razones, no se utilizaron durante tanto tiempo ni con tanta frecuencia como podrían. Y hoy existen sólo como modelos de diseño.
¿Porqué es eso? ¿Cuál es la peculiaridad y el "secreto" del sonido supersónico? ¿Quién creó esta tecnología? Y también: ¿cuál será el futuro de los aviones supersónicos en el mundo y, por supuesto, en Rusia? Intentaremos responder a todas estas preguntas.
"Vuelo de despedida"
Así, han pasado quince años desde que los últimos tres aviones supersónicos de pasajeros en funcionamiento realizaron sus últimos vuelos, tras lo cual fueron cancelados. Esto fue en 2003. Luego, el 24 de octubre, todos juntos “dijeron adiós al cielo”. La última vez volamos a baja altura, sobre la capital de Gran Bretaña.
Luego aterrizamos en el aeropuerto de Londres Heathrow. Se trataba de aviones tipo Concorde propiedad de la compañía de aviación British Airways. Y con semejante “vuelo de despedida” pusieron fin a una cortísima historia de transporte de pasajeros a velocidades superiores al sonido...
Eso es lo que podrías haber pensado hace unos años. Pero ahora ya se puede decir con confianza. Este es el final de sólo la primera etapa de esta historia. Y probablemente todas sus brillantes páginas estén aún por llegar.
Hoy - preparación, mañana - vuelo
Hoy en día, muchas empresas y diseñadores de aviones están pensando en las perspectivas de la aviación de pasajeros supersónica. Algunos están haciendo planes para revivirlo. Otros ya se están preparando para ello con todas sus fuerzas.
Después de todo, si pudo existir y funcionar eficazmente hace apenas unas décadas, hoy, con tecnologías que han avanzado seriamente, es muy posible no solo revivirlo, sino también resolver una serie de problemas que obligaron a las principales aerolíneas a abandonar él.
Y las perspectivas son demasiado tentadoras. La posibilidad de volar, digamos, de Londres a Tokio en cinco horas parece muy interesante. ¿Cruzar la distancia de Sydney a Los Ángeles en seis horas? ¿Y llegar de París a Nueva York en tres horas y media? En el caso de los aviones de pasajeros, que son capaces de volar a velocidades superiores a las del sonido, esto no resulta nada complicado.
Pero, por supuesto, antes de su triunfante “regreso” al espacio aéreo, los científicos, ingenieros, diseñadores y muchos otros todavía tienen mucho trabajo por hacer. No se trata sólo de restaurar lo que alguna vez fue ofreciendo un nuevo modelo. De nada.
El objetivo es resolver muchos problemas asociados con la aviación supersónica de pasajeros. Creación de aviones que no sólo demostrarán las capacidades y el poder de los países que los construyeron. Pero también resultarán realmente eficaces. Tanto es así que ocupan un nicho digno en la aviación.
Historia de lo "supersónico" Parte 1. Qué pasó al principio...
¿Dónde comenzó todo? De hecho, de la simple aviación de pasajeros. Y así lleva más de un siglo. Su diseño se inició en la década de 1910 en Europa. Cuando los artesanos de los países más desarrollados del mundo crearon el primer avión, cuyo objetivo principal era transportar pasajeros a diversas distancias. Es decir, un vuelo con mucha gente a bordo.
El primero de ellos es la limusina francesa Bleriot XXIV. Pertenecía a la empresa fabricante de aviones Blériot Aeronautique. Sin embargo, se utilizaba principalmente para entretener a quienes pagaban por “paseos” o vuelos de placer en él. Dos años después de su creación, aparece un análogo en Rusia.
Era el S-21 Grand. Fue diseñado sobre la base del Russian Knight, un bombardero pesado creado por Igor Sikorsky. Y la construcción de este avión de pasajeros estuvo a cargo de trabajadores de la Baltic Carriage Plant.
Bueno, después de eso, ya no se pudo detener el progreso. La aviación se desarrolló rápidamente. Y el de pasajeros, en particular. Al principio hubo vuelos entre ciudades específicas. Entonces los aviones pudieron cubrir distancias entre estados. Finalmente, los aviones comenzaron a cruzar océanos y volar de un continente a otro.
El desarrollo de tecnologías y un número cada vez mayor de innovaciones permitieron que la aviación viajara muy rápidamente. Mucho antes que los trenes o los barcos. Y para ella prácticamente no había barreras. No era necesario cambiar de un transporte a otro, no sólo, por ejemplo, cuando se viajaba a algún "fin del mundo" particularmente lejano.
Incluso cuando es necesario cruzar tierra y agua a la vez. Nada detuvo a los aviones. Y esto es natural, porque sobrevuelan todo: continentes, océanos, países...
Pero el tiempo pasaba rápidamente, el mundo estaba cambiando. Por supuesto, también se desarrolló la industria de la aviación. Los aviones durante las siguientes décadas, hasta los años 50, cambiaron tanto en comparación con los que volaban a principios de los años 20 y 30, que se convirtieron en algo completamente diferente, especial.
Y así, a mediados del siglo XX, el desarrollo del motor a reacción comenzó a un ritmo muy rápido, incluso en comparación con los veinte o treinta años anteriores.
Una pequeña digresión informativa. O - un poco de física
Los avances avanzados han permitido que los aviones "aceleren" a velocidades mayores que la velocidad a la que viaja el sonido. Por supuesto, en primer lugar, esto se aplicó en la aviación militar. Al fin y al cabo, estamos hablando del siglo XX. Que, lamentablemente, fue un siglo de conflictos, dos guerras mundiales, la lucha “fría” entre la URSS y los EE.UU....
Y casi todas las nuevas tecnologías creadas por los principales estados del mundo se consideraron principalmente desde el punto de vista de cómo podrían usarse en defensa o ataque.
Así, los aviones ahora podían volar a velocidades sin precedentes. Más rápido que el sonido. ¿Cuál es su especificidad?
En primer lugar, es obvio que se trata de una velocidad que supera la velocidad a la que viaja el sonido. Pero, recordando las leyes básicas de la física, podemos decir que en diferentes condiciones puede diferir. Y "excede" es un concepto muy vago.
Y es por eso que existe un estándar especial. La velocidad supersónica es aquella que supera hasta cinco veces la velocidad del sonido, teniendo en cuenta que dependiendo de la temperatura y otros factores ambientales, puede cambiar.
Por ejemplo, si tomamos la presión atmosférica normal al nivel del mar, en este caso la velocidad del sonido será igual a una cifra impresionante: 1191 km/h. Es decir, en un segundo se recorren 331 metros.
Pero lo que es especialmente importante a la hora de diseñar aviones supersónicos es que a medida que se gana altitud, la temperatura disminuye. Esto significa que la velocidad con la que viaja el sonido es bastante significativa.
Entonces, digamos, si se eleva a una altura de 20 mil metros, aquí ya será de 295 metros por segundo. Pero hay otro punto importante.
A 25 mil metros sobre el nivel del mar, la temperatura comienza a subir, ya que esta ya no es la capa inferior de la atmósfera. Y así continúa. O mejor dicho, más alto. Digamos que a una altitud de 50.000 metros hará aún más calor. En consecuencia, la velocidad del sonido allí aumenta aún más.
Me pregunto: ¿por cuánto tiempo? Habiendo ascendido 30 kilómetros sobre el nivel del mar, te encuentras en una “zona” donde el sonido viaja a una velocidad de 318 metros por segundo. Y a 50.000 metros, respectivamente, 330 m/s.
Sobre el número de Mach
Por cierto, es interesante que para simplificar la comprensión de las características del vuelo y el trabajo en tales condiciones, el número de Mach se utiliza en la aviación. Una descripción general de esto se puede reducir a las siguientes conclusiones. Expresa la velocidad del sonido que se produce en determinadas condiciones, a una altitud particular, a una temperatura y densidad del aire determinadas.
Por ejemplo, la velocidad de vuelo, que es igual a dos números de Mach, a una altitud de diez kilómetros sobre el suelo, en condiciones normales será igual a 2.157 km/h. Y al nivel del mar, 2.383 km/h.
La historia del "supersónico". Parte 2. Superando barreras
Por cierto, por primera vez un piloto estadounidense, Chuck Yeager, alcanzó velocidades de vuelo superiores a Mach 1. Esto sucedió en 1947. Luego “aceleró” su avión, volando a una altitud de 12,2 mil metros sobre el suelo, hasta una velocidad de 1066 km/h. Así se produjo el primer vuelo supersónico en la Tierra.
Ya en la década de 1950 se empezó a trabajar en el diseño y preparación para la producción en masa de aviones de pasajeros capaces de volar a velocidades superiores a las del sonido. Están dirigidos por científicos y diseñadores de aviones de los países más poderosos del mundo. Y logran tener éxito.
Ese mismo Concorde, modelo que finalmente será abandonado en 2003, fue creado en 1969. Se trata de un desarrollo conjunto británico-francés. El nombre elegido simbólicamente es “Concorde”, del francés, traducido como “concordia”.
Era uno de los dos tipos existentes de aviones de pasajeros supersónicos. Bueno, la creación del segundo (o más bien, cronológicamente, el primero) es mérito de los diseñadores de aviones de la URSS. El equivalente soviético del Concorde se llama Tu-144. Fue diseñado en la década de 1960 y realizó su primer vuelo el 31 de diciembre de 1968, un año antes que el modelo británico-francés.
Hasta el día de hoy no se ha implementado ningún otro tipo de avión de pasajeros supersónico. Tanto el Concorde como el Tu-144 volaron gracias a motores turborreactores, que fueron reconstruidos especialmente para funcionar a velocidad supersónica durante mucho tiempo.
El análogo soviético del Concorde estuvo en funcionamiento durante un período significativamente más corto. Ya en 1977 fue abandonado. El avión volaba a una velocidad media de 2.300 kilómetros por hora y podía transportar hasta 140 pasajeros a la vez. Pero al mismo tiempo, el precio de un billete para un vuelo tan "supersónico" era dos, dos y medio o incluso tres veces más que uno normal.
Por supuesto, tales cosas no tenían gran demanda entre los ciudadanos soviéticos. Y mantener el Tu-144 no fue fácil ni costoso. Por eso fueron abandonados tan rápidamente en la URSS.
Los Concordes duraron más, aunque los billetes de los vuelos que volaron también eran caros. Y la demanda tampoco fue mucha. Pero aun así, a pesar de ello, siguieron siendo explotados, tanto en Gran Bretaña como en Francia.
Si se vuelve a calcular el coste de un billete del Concorde en los años 1970 al tipo de cambio actual, será de unas dos decenas de miles de dólares. Por un billete de ida. Se puede entender por qué la demanda de ellos fue algo menor que la de vuelos con aviones que no alcanzan velocidades supersónicas.
El Concorde podía transportar entre 92 y 120 pasajeros a la vez. Voló a una velocidad de más de 2 mil km/h y recorrió la distancia de París a Nueva York en tres horas y media.
Así pasaron varias décadas. Hasta 2003.
Uno de los motivos de la negativa a operar este modelo fue un accidente aéreo ocurrido en el año 2000. En ese momento había 113 personas a bordo del Concorde estrellado. Todos murieron.
Posteriormente se inició una crisis internacional en el ámbito del transporte aéreo de pasajeros. Su causa son los atentados terroristas ocurridos el 11 de septiembre de 2001 en Estados Unidos.
Además, el período de garantía para el servicio del Concorde por parte de Airbus está finalizando. Todo esto en conjunto hizo que el funcionamiento posterior de aviones de pasajeros supersónicos fuera extremadamente poco rentable. Y en 2003, todos los Concorde fueron cancelados uno por uno, tanto en Francia como en el Reino Unido.
esperanzas
Después de esto, todavía había esperanzas de un rápido “regreso” de los aviones de pasajeros supersónicos. Los diseñadores de aviones hablaron sobre la creación de motores especiales que ahorrarían combustible, a pesar de la velocidad de vuelo. Hablamos de mejorar la calidad y optimizar los principales sistemas de aviónica de dichos aviones.
Pero en 2006 y 2008 se emitieron nuevas regulaciones de la Organización de Aviación Civil Internacional. Determinaron los estándares más recientes (por cierto, todavía vigentes en este momento) para el ruido permitido de los aviones durante el vuelo.
Y los aviones supersónicos, como saben, no tenían derecho a sobrevolar zonas pobladas, por eso. Después de todo, producían fuertes ruidos (debidos también a las características físicas del vuelo) cuando se movían a velocidades máximas.
Esta fue la razón por la que la “planificación” del “renacimiento” de la aviación supersónica de pasajeros se ralentizó un poco. Sin embargo, de hecho, después de la introducción de este requisito, los diseñadores de aviones comenzaron a pensar en cómo resolver este problema. Después de todo, esto también ocurrió antes, solo que la "prohibición" centró la atención en ello: el "problema del ruido".
¿Qué tal hoy?
Pero han pasado diez años desde la última “prohibición”. Y la planificación se convirtió sin problemas en diseño. Hoy en día, varias empresas y organizaciones gubernamentales se dedican a la creación de aviones supersónicos de pasajeros.
¿Cuáles exactamente? Ruso: Instituto Central Aerohidrodinámico (el mismo que lleva el nombre de Zhukovsky), empresas Tupolev y Sukhoi. Los diseñadores de aviones rusos tienen una ventaja invaluable.
La experiencia de los diseñadores y creadores soviéticos del Tu-144. Sin embargo, es mejor hablar de la evolución interna en este ámbito por separado y con más detalle, que es lo que proponemos hacer a continuación.
Pero no son sólo los rusos quienes están creando una nueva generación de aviones de pasajeros supersónicos. Esta es también una preocupación europea: Airbus y la empresa francesa Dassault. Entre las empresas de los Estados Unidos de América que están trabajando en esta dirección se encuentran Boeing y, por supuesto, Lockheed Martin. En el país del sol naciente, la principal organización que diseña un avión de este tipo es la Agencia de Investigación Aeroespacial.
Y esta lista no está de ninguna manera completa. Es importante aclarar que la inmensa mayoría de los diseñadores de aviones profesionales que trabajan en este campo se dividen en dos grupos. Independientemente del país de origen.
Algunos creen que, en el nivel actual de desarrollo tecnológico de la humanidad, es imposible crear un avión de pasajeros supersónico "silencioso".
Por tanto, la única salida es diseñar un avión de pasajeros "simplemente rápido". Éste, a su vez, alcanzará velocidad supersónica en aquellos lugares donde esté permitido. Y al volar, por ejemplo, sobre zonas pobladas, vuelva a ser subsónico.
Estos "saltos", según este grupo de científicos y diseñadores, reducirán el tiempo de vuelo al mínimo posible y no violarán los requisitos para los efectos del ruido.
Otros, por el contrario, están llenos de determinación. Creen que ahora es posible combatir la causa del ruido. Y se han esforzado mucho en demostrar que en los próximos años es muy posible construir un avión supersónico que vuele silenciosamente.
Y un poco más de física divertida.
Así, al volar a una velocidad superior a Mach 1,2, la estructura del avión genera ondas de choque. Son más fuertes en las zonas de la cola y el morro, así como en algunas otras partes del avión, como los bordes de las tomas de aire.
¿Qué es una onda de choque? Esta es una zona donde la densidad del aire, la presión y la temperatura experimentan cambios bruscos. Ocurren al moverse a altas velocidades, más rápidas que la velocidad del sonido.
A las personas que están paradas en el suelo, a pesar de la distancia, les parece que está ocurriendo algún tipo de explosión. Por supuesto, estamos hablando de aquellos que están relativamente cerca, debajo del lugar donde vuela el avión. Por eso se prohibieron los vuelos de aviones supersónicos sobre las ciudades.
Precisamente contra estas ondas de choque luchan los representantes del “segundo campo” de científicos y diseñadores, que creen en la posibilidad de nivelar este ruido.
Si entramos en detalles, la razón de esto es literalmente una “colisión” con el aire a muy alta velocidad. En el frente de onda se produce un fuerte y brusco aumento de presión. Al mismo tiempo, inmediatamente después, hay una caída de presión y luego una transición a un indicador de presión normal (el mismo que antes de la "colisión").
Sin embargo, ya se ha realizado una clasificación de los tipos de olas y se han encontrado soluciones potencialmente óptimas. Sólo queda completar el trabajo en esta dirección y hacer los ajustes necesarios en los diseños de los aviones, o crearlos desde cero, teniendo en cuenta estas modificaciones.
En particular, los especialistas de la NASA se dieron cuenta de la necesidad de realizar cambios estructurales para reformar las características del vuelo en su conjunto.
Es decir, cambiar las características específicas de las ondas de choque, en la medida de lo posible con el nivel tecnológico actual. Lo que se consigue reestructurando la ola, mediante cambios de diseño específicos. Por ello, la onda estándar se considera de tipo N y la que se produce durante el vuelo, teniendo en cuenta las innovaciones propuestas por los expertos, de tipo S.
Y con este último, el efecto “explosivo” de los cambios de presión se reduce significativamente, y las personas ubicadas debajo, por ejemplo, en una ciudad, si un avión les sobrevuela, incluso cuando escuchan tal efecto, es solo como un “ Un portazo lejano de un coche.
La forma también es importante
Además, por ejemplo, los diseñadores de aviación japoneses, no hace mucho, a mediados de 2015, crearon un modelo de planeador no tripulado D-SEND 2. Su forma está diseñada de una manera especial, lo que permite reducir significativamente la intensidad y el número de ondas de choque. que ocurren cuando el dispositivo vuela a velocidad supersónica.
La eficacia de las innovaciones propuestas por los científicos japoneses quedó demostrada durante las pruebas del D-SEND 2 que se llevaron a cabo en Suecia en julio de 2015. El desarrollo del evento fue bastante interesante.
El planeador, que no estaba equipado con motores, fue elevado a una altura de 30,5 kilómetros. Con un globo. Luego fue derribado. Durante la caída, "aceleró" a una velocidad de Mach 1,39. La longitud del D-SEND 2 es de 7,9 metros.
Después de las pruebas, los diseñadores de aviones japoneses pudieron afirmar con seguridad que la intensidad de las ondas de choque cuando su creación vuela a una velocidad superior a la velocidad de propagación del sonido es dos veces menor que la del Concorde.
¿Cuáles son las características de D-SEND 2? En primer lugar, su arco no es simétrico. La quilla se desplaza hacia ella y, al mismo tiempo, la unidad de cola horizontal se instala como totalmente móvil. También está ubicado en un ángulo negativo con respecto al eje longitudinal. Y al mismo tiempo, las puntas de la cola están ubicadas más abajo que el punto de fijación.
El ala, unida suavemente al fuselaje, está realizada con un barrido normal, pero escalonado.
Aproximadamente siguiendo el mismo esquema, ahora, en noviembre de 2018, se está diseñando el pasajero supersónico AS2. Los profesionales de Lockheed Martin están trabajando en ello. El cliente es la NASA.
Además, el proyecto ruso SDS/SPS se encuentra ahora en la etapa de mejorar su forma. Está previsto que se cree con énfasis en reducir la intensidad de las ondas de choque.
Certificación y... otra certificación
Es importante entender que algunos proyectos de aviones supersónicos de pasajeros se implementarán a principios de la década de 2020. Al mismo tiempo, seguirán vigentes las normas establecidas por la Organización de Aviación Civil Internacional en 2006 y 2008.
Esto significa que si antes de ese momento no se produce un gran avance tecnológico en el campo del "supersónico silencioso", entonces es probable que se creen aviones que alcancen velocidades superiores a Mach sólo en las zonas donde esto esté permitido.
Y después de eso, cuando aparezcan las tecnologías necesarias, en tal escenario, habrá que realizar muchas pruebas nuevas. Para que las aeronaves obtengan permiso para sobrevolar zonas pobladas. Pero esto son sólo especulaciones sobre el futuro; hoy en día es muy difícil decir algo con certeza al respecto.
Cuestión de precio
Otro problema mencionado anteriormente es el alto costo. Eso sí, hoy en día ya se han creado muchos motores que son mucho más económicos que los que se utilizaban hace veinte o treinta años.
En particular, ahora se están diseñando aquellos que pueden proporcionar movimiento de aviones a velocidad supersónica, pero al mismo tiempo no "consumen" tanto combustible como el Tu-144 o el Concorde.
¿Cómo? En primer lugar, se trata del uso de materiales compuestos cerámicos, que reducen la temperatura, y esto es especialmente importante en las zonas calientes de las centrales eléctricas.
Además, se prevé la introducción de otro tercer circuito de aire, además del externo y el interno. Nivelación del acoplamiento rígido de una turbina con un ventilador, en el interior de un motor de avión, etc.
Sin embargo, incluso gracias a todas estas innovaciones, no se puede decir que el vuelo supersónico, en la realidad actual, sea económico. Por tanto, para que sea accesible y atractivo para el público en general, es muy importante trabajar en la mejora de los motores.
Tal vez la solución actual sería un rediseño completo del diseño, dicen los expertos.
Por cierto, tampoco será posible reducir el coste aumentando el número de pasajeros por vuelo. Porque los aviones que se están diseñando hoy (es decir, por supuesto, aviones supersónicos) están diseñados para transportar un pequeño número de personas, de ocho a cuarenta y cinco.
Un nuevo motor es una solución al problema.
Entre las últimas innovaciones en este ámbito, cabe destacar la innovadora central eléctrica turbofan a reacción creada este año 2018 por GE Aviation. En octubre se presentó con el nombre de Affinity.
Está previsto instalar este motor en el modelo de pasajeros AS2 mencionado. No existen “novedades” tecnológicas significativas en este tipo de centrales. Pero al mismo tiempo combina las características de los motores a reacción con relaciones de derivación altas y bajas. Lo que hace que el modelo sea muy interesante para su instalación en un avión supersónico.
Entre otras cosas, los creadores del motor afirman que durante las pruebas demostrará su ergonomía. El consumo de combustible de la central eléctrica será aproximadamente igual al que se puede registrar para los motores de avión estándar actualmente en funcionamiento.
Es decir, se trata de una afirmación de que la central eléctrica de un avión supersónico consumirá aproximadamente la misma cantidad de combustible que un avión convencional que no es capaz de acelerar a velocidades superiores a Mach uno.
Cómo sucederá esto todavía es difícil de explicar. Dado que las características de diseño del motor no han sido reveladas actualmente por sus creadores.
¿Qué podrían ser: aviones supersónicos rusos?
Por supuesto, hoy en día existen muchos proyectos específicos para aviones de pasajeros supersónicos. Sin embargo, no todos están cerca de su implementación. Veamos los más prometedores.
Por ello, los fabricantes de aviones rusos, que heredaron la experiencia de los maestros soviéticos, merecen una atención especial. Como se mencionó anteriormente, hoy, dentro de los muros del TsAGI que lleva el nombre de Zhukovsky, según sus empleados, la creación del concepto de avión de pasajeros supersónico de nueva generación está casi terminada.
La descripción oficial del modelo, proporcionada por el servicio de prensa del instituto, menciona que se trata de un avión “ligero, administrativo”, “con un bajo nivel de explosión sónica”. El diseño es realizado por especialistas, empleados de esta institución.
Además, en un mensaje del servicio de prensa de TsAGI se menciona que gracias a la disposición especial de la carrocería del avión y a la boquilla especial en la que está instalado el sistema de supresión de ruido, este modelo demostrará los últimos logros en el desarrollo tecnológico de la Federación Rusa. industria aerea.
Por cierto, es importante mencionar que entre los proyectos más prometedores de TsAGI, además de lo descrito, se encuentra una nueva configuración de aviones de pasajeros llamada "ala voladora". Implementa varias mejoras especialmente relevantes. En concreto, permite mejorar la aerodinámica, reducir el consumo de combustible, etc. Pero para aviones no supersónicos.
Entre otras cosas, este instituto ha presentado repetidamente proyectos terminados que han llamado la atención de los entusiastas de la aviación de todo el mundo. Digamos, uno de los últimos, un modelo de jet ejecutivo supersónico, capaz de recorrer hasta 7.000 kilómetros sin repostar y alcanzar una velocidad de 1,8 mil km/h. Esto fue presentado en la exposición “Gidroaviasalon-2018”.
“...¡el diseño está presente en todo el mundo!”
Además de los rusos mencionados anteriormente, los siguientes modelos también son los más prometedores. AS2 americano (capaz de alcanzar velocidades de hasta Mach 1,5). S-512 español (límite de velocidad - Mach 1,6). Y también, actualmente en fase de diseño en EE.UU., Boom, de Boom Technologies (bueno, podrá volar a una velocidad máxima de Mach 2,2).
También está el X-59, que Lockheed Martin está creando para la NASA. Pero será un laboratorio científico volador, no un avión de pasajeros. Y nadie ha planeado todavía ponerlo en producción en masa.
Los planes de Boom Technologies son interesantes. Los empleados de esta empresa afirman que intentarán reducir al máximo el coste de los vuelos en los aviones supersónicos creados por la empresa. Por ejemplo, pueden dar un precio aproximado de un vuelo de Londres a Nueva York. Esto es alrededor de 5000 dólares estadounidenses.
A modo de comparación, esto es lo que cuesta un billete de avión desde la capital inglesa a “Nueva” York, en avión regular o “subsónico”, en clase business. Es decir, el precio de un vuelo en un avión capaz de volar a velocidades superiores a Mach 1,2 será aproximadamente igual al coste de un billete caro en un avión que no podría realizar el mismo vuelo rápido.
Sin embargo, Boom Technologies apuesta a que no será posible crear un avión de pasajeros supersónico "silencioso" en un futuro próximo. Por lo tanto, su Boom volará a la velocidad máxima que puede desarrollar sólo sobre el agua. Y cuando estés por encima de la tierra, cambia a una más pequeña.
Dado que el Boom tendrá 52 metros de largo, podrá transportar hasta 45 pasajeros a la vez. Según los planes de la empresa que diseña el avión, el primer vuelo de este nuevo producto debería realizarse en 2025.
¿Qué se sabe hoy sobre otro proyecto prometedor: AS2? Podrá transportar muchas menos personas: sólo de ocho a doce personas por vuelo. En este caso, la longitud del revestimiento será de 51,8 metros.
Sobre el agua, se prevé que pueda volar a una velocidad de Mach 1,4-1,6, y sobre tierra, 1,2. Por cierto, en este último caso, gracias a su forma especial, el avión, en principio, no generará ondas de choque. Por primera vez, este modelo debería despegar en el verano de 2023. En octubre del mismo año, el avión realizará su primer vuelo a través del Atlántico.
Este evento se programará para que coincida con una fecha memorable: el vigésimo aniversario del día en que los Concordes sobrevolaron Londres por última vez.
Además, el S-512 español surcará los cielos por primera vez a más tardar a finales de 2021. Y las entregas de este modelo a los clientes comenzarán en 2023. La velocidad máxima de este avión es Mach 1,6. Tiene capacidad para 22 pasajeros a bordo. La autonomía máxima de vuelo es de 11,5 mil km.
¡El cliente es el jefe de todo!
Como puede ver, algunas empresas se están esforzando mucho en completar el diseño y comenzar a crear aviones lo más rápido posible. ¿Por quién están dispuestos a apresurarse con tanta prisa? Intentemos explicarlo.
Así, en 2017, por ejemplo, el volumen de tráfico aéreo de pasajeros ascendió a cuatro mil millones de personas. Además, 650 millones de ellos volaron largas distancias, dedicando de 3,7 a 13 horas de viaje. A continuación, 72 millones de 650, además, volaron en primera clase o clase ejecutiva.
Son estos 72.000.000 de personas, en promedio, con quienes cuentan las empresas que se dedican a la creación de aviones de pasajeros supersónicos. La lógica es simple: es posible que a muchos de ellos no les importe pagar un poco más por un billete, siempre que el vuelo sea aproximadamente el doble de rápido.
Pero, a pesar de todas las perspectivas, muchos expertos creen razonablemente que el progreso activo de la aviación supersónica, creada para el transporte de pasajeros, podría comenzar después de 2025.
Esta opinión se ve confirmada por el hecho de que el mencionado laboratorio “volador” X-59 no despegará por primera vez hasta 2021. ¿Por qué?
Investigación y perspectivas
El objetivo principal de sus vuelos, que se realizarán a lo largo de varios años, será recopilar información. El caso es que este avión debe sobrevolar diversas zonas pobladas a velocidad supersónica. Los habitantes de estos asentamientos ya han expresado su consentimiento para realizar pruebas.
Y después de que el avión laboratorio complete su próximo “vuelo experimental”, las personas que viven en los asentamientos sobre los que sobrevoló deberán hablar sobre las “impresiones” que recibieron durante el tiempo en que el avión estuvo sobre sus cabezas. Y expresar con especial claridad cómo se percibió el ruido. ¿Afectó sus medios de vida, etc.?
Los datos recopilados de esta manera se transmitirán a la Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos. Y después de un análisis detallado por parte de los expertos, tal vez se levante la prohibición de los vuelos de aviones supersónicos sobre zonas terrestres pobladas. Pero en cualquier caso esto no sucederá antes de 2025.
Mientras tanto, podemos presenciar la creación de estos aviones innovadores, que pronto marcarán con sus vuelos el nacimiento de una nueva era de la aviación supersónica de pasajeros.
La tecnología aeronáutica en los últimos conceptos demuestra periódicamente avances tecnológicos avanzados en diversos aspectos de la operación. No se trata sólo de la modernización de los modelos actuales, sino también de una visión más amplia del futuro del segmento. Los diseñadores se centran en el potencial de desarrollo basado en tecnologías que hasta hace poco se consideraban innovadoras. Por supuesto, no todos los proyectos mediante los cuales se puede evaluar el avión del futuro se implementarán realmente, pero a partir de muchos desarrollos es muy posible hacerse una idea general de las tendencias en el desarrollo de la aviación.
Nuevas ideas en la construcción de aviones de pasajeros.
Entre las novedades más realistas para el futuro próximo podemos destacar el Boeing 777X. No se esperan innovaciones fundamentalmente innovadoras y llamativas, pero los diseñadores de este modelo prometen un rediseño serio de los controles y la forma de las alas. Por ejemplo, el 777X combinará alerones y flaps para minimizar el peso estructural general. En cuanto al diseño especial de las alas, será seccional: la longitud de cada una será de 3,5 m, y los desarrolladores también brindarán la posibilidad de elevación vertical para estacionar durante el rodaje. Como muchos otros aviones de pasajeros del futuro, está previsto convertir este avión a fuentes de combustible más eficientes. La central eléctrica será provista por un complejo bimotor capaz de ser controlado con una envergadura de unos 72 m y, presumiblemente, el avión entrará en servicio en 2020.
También es interesante el desarrollo japonés del Mitsubishi Regional Jet (MRJ). Este barco es un avión de pasajeros con 76 asientos. Además, en 2020, los creadores planean lanzar varias modificaciones, una de las cuales será de 90 plazas. Según muchos expertos, Mitsubishi ofrecerá en el futuro aviones más seguros que la compañía brasileña Embraer y las versiones del famoso Superjet. Esto se logrará mediante un diseño actualizado del fuselaje y sistemas a bordo más funcionales.
Tendencias en la aviación militar
El equipamiento militar tradicionalmente presenta modelos más avanzados tecnológicamente y funcionalmente desarrollados. Esto se aplica en parte a la aviación. Vale la pena comenzar con el apoyo a las comunicaciones: pueden aparecer antenas, sensores y radares masivos en las superficies de los futuros aviones de combate, lo que les permitirá capturar y transmitir ondas electromagnéticas. En la práctica, esto permitirá "escanear" objetos con precisión dentro de un radio de 360 grados, independientemente de las condiciones climáticas. Las nanotecnologías también traerán nuevas oportunidades. En particular, algunos desarrollos dotarán a los revestimientos de una función de termómetro, que les avisará de posibles daños. Ya en esta década, los futuros aviones militares probablemente también recibirán láseres. Además, su uso tendrá una orientación restringida. Está previsto que los primeros conceptos se utilicen como medio para destruir misiles enemigos y sensores de defensa aérea. Se utilizarán armas de microondas para destruir dispositivos electrónicos. Se proporcionarán motores especiales tanto para equipar aviones con láser como para instalaciones electromagnéticas. También se espera la aparición de nuevos bombarderos, pero en este ámbito los principios de destrucción seguirán siendo los mismos y los cambios se producirán sólo en términos de optimización del diseño.
Avión supersónico
Esta clase sigue siendo una de las más prometedoras y ricas. Por ejemplo, la NASA planea lanzar un QueSST supersónico para 2020, que será casi silencioso. Esta es una característica importante, ya que los altos niveles de ruido son hasta el día de hoy la razón principal por la que se prohíbe el uso de aviones supersónicos para el transporte de pasajeros. Con la ayuda de nuevas tecnologías, la NASA planea eliminar la contaminación acústica durante la transición a la velocidad ultraalta. Virgin Galactic también apoya un proyecto interesante. Se trata de una startup llamada Boom que, según algunos cálculos, puede reducir el tiempo de vuelo sobre el Atlántico en 2,5 veces en comparación con los modelos supersónicos modernos. Tampoco se ignoran los aviones de combate del futuro, que en la sexta generación alcanzarán velocidades supersónicas. Estos son planes distantes por ahora, pero es posible que aparezcan desarrollos similares en las plataformas RQ-4 y Boeing F-X UAV. Según algunos informes, las últimas modificaciones podrán alcanzar velocidades hipersónicas de 6 mil km/h. Pero, una vez más, el funcionamiento de los modelos de sexta generación no comenzará antes de 2050.
Coches voladores
Las imágenes cinematográficas de vehículos personales voladores parecen una fantasía lejana incluso hoy en día. Sin embargo, la empresa Terrafugia espera, si no implementar este concepto en un futuro próximo, al menos acercarlo. No hace mucho, los desarrolladores de la compañía ya presentaron un avión privado, pero con una salvedad: era más bien un avión, ya que necesitaba una pista de aterrizaje con una superficie plana de 500 m de largo, sin mencionar las dificultades de control. , que sólo un piloto profesional podría afrontar. Sin embargo, en las nuevas versiones, el futuro avión de Terrafugia debería al menos eliminar la necesidad de utilizar una pista. Este logro ya ha sido demostrado por la última modificación TF-X, capaz de alcanzar unos 350 km/h. La autonomía de vuelo es de 805 km.
Aviones híbridos
Las ideas de energía respetuosa con el medio ambiente y energéticamente eficiente se han aplicado desde hace mucho tiempo en los automóviles tradicionales. Es bastante lógico que los diseñadores de aviones empezaran a dominarlos. En particular, los ingenieros de Boeing han creado un modelo conceptual de SUGAR, que debería permitir a las aerolíneas ahorrar hasta un 70% en comparación con los aparatos que funcionan con combustible convencional. Un porcentaje tan alto de ahorro de energía fue posible gracias a las baterías eléctricas. Mientras se espera a los pasajeros, SUGAR se llenará simultáneamente con combustible tradicional y se cargará desde la terminal de energía del aeropuerto. Los materiales combustibles convencionales están destinados únicamente al despegue y el vuelo en sí se realiza mediante motores eléctricos. Y este no es el único desarrollo de este tipo. Hoy en día, los futuros diseños de aviones se diseñan con la posibilidad de una transición completa a la electricidad. Las ideas más ambiciosas también se refieren a la acumulación de energía solar, lo que permitiría que el suministro de energía fuera 100% gratuito.
Innovación en el sector privado
También en el mercado de los jets privados están apareciendo novedades muy originales. Así, el modelo Bombardier Global 8000 es un jet de negocios diseñado para 8 plazas. Promete establecer un récord de vuelo sin repostar en una distancia de unos 15.000 kilómetros. La velocidad será de 950 km/h. También es interesante el modelo aparentemente inusual SkiGull, llamado avión anfibio. El nombre se debe a la capacidad del dispositivo para aterrizar en la superficie del agua. Se trata de una novedad, pero en un futuro próximo estará disponible para todo aquel que quiera adquirirlo. Los especialistas de Icon también ofrecen aviones combinados del futuro para usuarios privados. El modelo A5 representa una opción de hidroavión biplaza que no sólo permite aterrizar y despegar desde la superficie del agua, sino que también es capaz de recuperarse de un trompo y, si es necesario, expulsar al piloto con un paracaídas.
viajes aéreos espaciales
La empresa ya mencionada Virgin Galactic también se dedica al turismo en forma de vuelos espaciales. Pero en el futuro, como señalan sus representantes, la tecnología permitirá a los usuarios habituales de aviones realizar vuelos suborbitales de un punto del planeta a otro. Es decir, no se habla de vuelos a los rincones más lejanos del espacio, pero es posible entrar en órbita superando la capa atmosférica. Hoy en día, un ejemplo de la implementación de esta idea son los dispositivos de la familia Space Ship Two. Estos aviones del futuro podrán elevarse a una altura de más de 15 km y transportar pasajeros a diferentes partes de la Tierra en un tiempo mínimo.
El futuro de la industria aeronáutica rusa
La industria aeronáutica nacional lleva mucho tiempo en crisis y sólo en los últimos años se han hecho intentos serios para cambiar radicalmente la situación. Las perspectivas de desarrollo del segmento ruso de la industria están asociadas a dos acontecimientos bastante exitosos. En primer lugar, se trata del Sukhoi Superjet SSJ 100, que muestra un rendimiento técnico y operativo decente, lo que abre nuevas oportunidades para un mayor avance del proyecto. Por ejemplo, en 2019 está previsto lanzar una modificación con 120 plazas. En segundo lugar, los futuros aviones rusos basados en el MS-21 también inspiran grandes esperanzas para el desarrollo del complejo. Esta plataforma debería lanzarse en 2020. Se trata de un avión de pasajeros de corta y media distancia cuya central eléctrica se crea íntegramente con componentes nacionales.
Conclusión
Quizás la tendencia clave en el desarrollo de la industria pueda denominarse la eliminación de las restricciones operativas para aviones de distintas clases. Además, esto se aplica no sólo a los indicadores técnicos, sino también a las barreras de nicho. Por ejemplo, la famosa frase “los aviones son lo primero” deja de ser relevante. Un caza del futuro, un buque de carga o un barco de pasajeros pueden tener la apariencia de un helicóptero. En algunos segmentos, modelos prometedores de helicópteros están reemplazando con éxito a los aviones tradicionales. Es posible que esta tendencia continúe en el futuro. En particular, la familia Bell 525 promete ser los primeros helicópteros con un sistema de control de vuelo por cable, que minimiza la carga de trabajo de la tripulación. Y los conceptos de helicópteros de Airbus están destinados a establecer récords en términos de capacidad de carga útil. Según el fabricante, en 2020 estos modelos podrán transportar cargas de hasta 10 toneladas.
