Очередной прорыв американской аэронавтики

Стартап SE Aeronautics из Алабамы переработал традиционную концепцию авиалайнера и анонсировала инновационный самолет с тремя парами крыльев, который, по предварительным расчетам, будет производить на 80% меньше выбросов углерода, чем аналогичные традиционные самолеты.

Новинка, представленная пока только в форме рендеров и компьютерной анимации, предположительно будет перевозить до 264 пассажиров, развивать околозвуковую скорость до 0,9 Маха (1100 км/ч) и иметь радиус полета до 17 тысяч километров. Все летные параметры концепции SE200 значительно превосходят серийные аналоги. Основным преимуществом SE200 при этом является экономия топлива на 70% и, как следствие, снижение углеродных выбросов в атмосферу на 80%.

Как нетрудно заметить на фото в заголовке, конструкция SE200 представляет собой самолет с тремя парами крыльев.

Знаете, когда я вижу вот такие «инновационные самолеты», предлагаемые американцами — я люто, бешено радуюсь. Радуюсь я вполне очевидной любому специалисту деградации авиаконструкторской школы в США.

Очевидно же, что «стартап SE Aeronautics из Алабамы» понимает в аэродинамике еще меньше, чем хохол в апельсинах, и со своими рассуждениями выглядит просто смешно. Это типичное американское Vaporware, рассчитанное на некритическое восприятие идиотами — и если американцы тратят деньги и ресурсы на такое, то это просто отлично. Для нас в России отлично.

Показанный на картинке «самолет» — это ТРИПЛАН, просто выполненный по последовательной схеме, вместо классической параллельной:

Трипланы, ворвавшись в авиацию в начале 20 века — очень быстро сошли со сцены. Бипланы продержались подольше — но и они умерли примерно к концу WW2, оставшись лишь в виде технических курьёзов, вроде советского Ан-2.

Почему трипланы (а за ними и бипланы) загнулись даже в малой авиации? Желающие могут погуглить самостоятельно. Я же лишь намекну: причина в том, что основные аэродинамические потери хорошо спроектированное крыло самолета создает на своих концах — там, где верхняя сторона крыла соединяется с нижней. Поскольку снизу крыла давление больше, чем сверху — воздух перетекает через конец крыла снизу вверх, двигаясь вдоль крыла и образуя за концом крыла характерный закрученный вихрь:

Вот на эти вихри и теряется энергия двигателей.

Чем больше у крыльев концов — тем больше потерь.

Чтобы уменьшить потери — используется схема моноплана с крылом максимально возможного по конструктивной прочности удлинения. Характерным примером является пресловутый Lockheed U-2:

Ну и российский М-55 Геофизика («улучшенный U-2»):

«Геофизика» интересна использованием ряда необычных решений, когда аэродинамика до известной степени принесена в жертву технологиям. В конструкции U-2 мы видим классический набор решений — это максимально аэродинамически выгодный среднеплан, с обычным фюзеляжем и классическим оперением «перевернутое Т». Однако из-за того, что в тонком крыле невозможно разместить баки нужной емкости, конструкторы Локхида были вынуждены делать вот эти вот огромные цилиндрические баки на 30% размаха крыла. Нет, там не шасси — шасси у U-2 велосипедного типа, убираются в фюзеляж, а концы крыла поддерживают сбрасываемые после взлёта стойки с колёсиками.

У Геофизики всё не так — при очень похожем крыле она высокоплан, больше того — вместо обычного фюзеляжа используется двухбалочная конструкция, в балки убираются стойки шасси, и там же размещены часть баков с топливом. Оперение используется П-образное, причем верхняя перекладина переразмерена таким образом, чтобы использовать ее в качестве дополнительного крыла, создающего часть подъемной силы. Это такой как бы «недобиплан» последовательного типа. В целом такая компоновка позволила решить проблемы с недостаточной жесткостью крыла и фюзеляжа у оригинального U-2, убрать ряд аэродинамических проблем в критических режимах полета, и сильно упростить пилотирование. Геофизика имеет взлетный вес в 24 тонны против 18 тонн у U-2 и берет на борт гораздо больше полезного оборудования — при сходной высоте полета в 21 километр с гаком.

Но вернемся к схемам самолетов с неколькими крыльями — бипланам и трипланам. В попытке решить проблему с вихрями на концах крыла — были придуманы самолеты с замкнутым (так называемым кольцевым) крылом:

Их построено множество, они даже летают. Но полностью это проблему не решает — с нижней поверхности вверх всё равно происходит перетекание воздуха, и за концами такого крыла всё равно образуются вихри. Просто с разомкнутым контуром крыла это был бы биплан, и вихрей было бы 4 штуки, а с замкнутым крылом вихрей всего 2.

Вот достаточно элегантное использование модифицированной схемы замкнутого крыла — на самолёте ТВС-2ДТ (демонстратор технологии) СибНИИА им. Чаплыгина:

Самолет создан на основе хорошо известного Ан-2 методом последовательных улучшений конструкции — и в том виде, как вы его видите на фото, в нём уже от Ан-2 не осталось практически ничего, кроме размеров и некоторой внешней похожести. Крыло имеет совершенно другой аэродинамический профиль, выполнено оно из углепластика — ну и вот, чаплыгинцы демонстрируют, что благодаря всем этим ухищрениям эффективность бипланного крыла можно приблизить к эффективности моноплана. А чтобы это было более ясно — чаплыгинцы построили такой же самолет c крылом из углепластика по схеме подкосного моноплана:

Моноплан, разумеется, эффективнее. Но у него размах крыла в такой размерности самолета (а Ан-2 — самый большой одномоторный серийный биплан в истории) получается прилично больше — что не совсем удобно для использования на полевых аэродромах.

Кстати, раз уж зашла речь о сравнении монопланов и бипланов — я поспешу развеять иллюзии, будто бы бипланы имеют какие-то офигенные взлетно-посадочные качества в сравнении с монопланами. Чтобы это увидеть — посмотрим на два самолета времен WW2, использовавшиеся одновременно и для одного и того же:

Немецкий Шторьх Fi 156

Советский У-2 (По-2)

Это самолеты одного класса, только первый — подкосный высокоплан (мноплан), а второй — классический биплан. Оба самолета, прямо скажем, выдающиеся — но Fi 156 по всем, абсолютно по всем характеристикам лучше, чем По-2. В том числе и по взлетно-посадочным характеристикам лучше.

Преимущество По-2 только в том, что он технически примитивнее, и потому дешевле в производстве. СССР пытался скопировать Fi 156, этим занимался как раз авиаконструктор Антонов, и у него даже получилось (самолет назывался Ока-38 Аист) — но всем было ясно, что на имевшихся тогда (перед войной) в СССР технологиях массово производить такой самолет не получится.

Что никак не отменяет аэродинамическое преимущество схемы моноплана над бипланом и трипланом. Какая схема победила — вы легко можете видеть сами, просто посмотрев на современный облик малой авиации:

Дебильный самолет SE Aeronautics, являясь трипланом, создает аж 6 крыльевых вихрей, которые еще и накладываются друг на друга, создавая дополнительные потери. Но дебилы этого не понимают, потому что дебилы. А поскольку дебилов и некомпетентных дураков в человеческой популяции большинство — это мычащее стадо интенсивно надрачивает на необычные картинки с «инновацией».

И пока они это делают в США — пускай так и продолжают. Уйдут на пенсию инженеры, проектировавшие Боинги — а придут вот эти дебилы, не знающие элементарных вещей, умеющие только презентации рисовать — и окончательно угробят американский авиапром. Тут-то мы свой МС-21 и выкатим на мировой рынок.

Когда-то, когда в компании Boing еще оставались хорошие аэродинамики, они, в поисках путей поднять топливную эффективность самолета, предложили концепцию Blended Wing (особого типа летающее крыло). Схему прорабатывали вместе с аэродинамиками НАСА, на выходе должен был получиться самолет без фюзеляжа, вот такой:

Самолет представлял из себя одно огромное крыло, размахом около 80 метров (примерно такой размах имеет крыло аэробуса А-380, так что новый Боинг смог бы летать на те же аэродромы, которые рассчитаны на прием А-380). Три огромных двигателя от Боинга-777 размещены над крылом в его задней части с тем, чтобы обеспечить откачку воздушного потока с центроплана (этот прием позволяет серьезно повысить несущую способность крыла во взлетной конфигурации).

К счастью для нас, к этому моменту авиакомпании уже были плотно обсижены «эффективными менеджерами», знания которых о самолетах были примерно такими же, как у свиней об апельсинах. Эти менеджеры привыкли к компоновке самолета, предложенной еще в 50-е годы тем же Боингом на революционной тогда модели Боинг-707, и не хотели ничего менять. Поэтому проект встретили в штыки, и он канул в историю.

Теперь сходный проект пытаются предлагать европейцы из Airbus — но и он не пройдёт, потому что авиакомпаниями управляют технические дебилы. Они хотят видеть вот такой самолет:

И мы им его дадим. А летающее крыло полетит в качестве дальнего бомбардировщика.

Ну а этот вот троекрыл — вообще никогда и никуда не полетит. Псевдо-разработчики соберут денег, слепят из пенопласта модель для выставок, выйдут на IPO, соберут еще больше денег — а потом сдриснут в даль светлую, куда-то на тёплые острова в океане, исследовать аэродинамические профили задниц у красоток на пляже.