Американці запатентували «тихий» надзвуковий повітрозабірник

Американська компанія Gulfstream Aerospace отримала патент на новий надзвуковий повітрозабірник, який нарівні з іншими технічними рішеннями дозволить знизити рівень шуму літака на надзвуковій швидкості польоту. Як пише Aviation Week, конструкція нового повітрозабірника дозволить знизити і його аеродинамічний опір.

Багато компаній у світі сьогодні розцінюють надзвукові пасажирські літаки як ключ до швидких і дешевих подорожей. Однак використовувати такі літаки в цивільній авіації сьогодні практично неможливо - діючі авіаційні правила забороняють надзвукові польоти над населеною частиною суші. Це зроблено для того, щоб ударні хвилі від літаків не турбували людей.

Авіаційна влада може дозволити надзвукові польоти над населеною частиною суші, якщо сприймуваний рівень шуму пасажирських літаків не буде перевищувати 75 децибел. Для того, щоб зробити існування цивільної надзвукової авіації можливим, розробники сьогодні шукають різні технічні способи зробити нові літаки «тихими».

У польоті на надзвуковій швидкості літак утворює безліч ударних хвиль - різких стрибків тиску. Спостерігачами на землі такі ударні хвилі сприймаються як оглушливі хлопки. У польоті ударні хвилі зазвичай утворюються на кінчику носового обтічника, на передній і задній кромках крила, на передніх кромках хвостового оперення, в зонах завихрителей потоку і на кромках повітрозабірників.

Одним із способів зниження сприйманого рівня шуму є зміна аеродинамічної конструкції літака. Наприклад, в Lockheed Martin і декількох інших компаніях вважають, що перепроектування деяких елементів планера дозволить уникати різких стрибків тиску на фронті ударної хвилі і різких падінь тиску в задній її частині з подальшою нормалізацією.

Ударна хвиля з різкими стрибками називається N-хвилею, оскільки на графіку нагадує саме цю букву латинського алфавіту. Саме такі ударні хвилі сприймаються як вибух. Нова аеродинамічна конструкція літака буде генерувати S-хвилі з плавним і не таким значним, як у N-хвилі, перепадом тиску. Передбачається, що S-хвилі будуть сприйматися спостерігачами як м'яка пульсація.

Запатентований Gulfstream Aerospace новий надзвуковий повітрозабірник отримає кромки такої форми, яка якраз дозволить домогтися утворення S-хвиль. Конструкція передбачає створення збільшеного компресійного «клину» на невеликому заглибленні в повітрозабірник, а також зменшення кута атаки «губи» - напливу, розташованого на протилежному фюзеляжу кінці отвору.

Така конструкція дозволяє перенести зону попереднього стиснення повітря всередину повітрозабірника (у сучасних звичайних надзвукових повітрозабірників попереднє стиснення відбувається зовні на вході). При вході повітряний потік буде наштовхуватися на клин, відбиватися до губи і різко гальмуватися з утворенням декількох ударних хвиль.

Передбачається, що ударні хвилі в повітряному потоці в повітрозабірнику, звані також віялом стиснення, дозволять ефективно стискати і уповільнювати повітряний потік до швидкості, на якій він може бути нормально втягнутий компресором турбореактивного двигуна. Перенесення зони попереднього стиснення всередину повітрозабірника дозволить знизити і його аеродинамічний опір.

На початку червня поточного року компанія Lockheed Martin розкрила деякі подробиці проекту «тихого» надзвукового літака QueSST, розробка якого ведеться на замовлення NASA. Перспективний літак буде виконаний однодвигуним. Його довжина складе 28,7 метра. Він отримає планер, фюзеляж і крило якого зовні нагадують перевернутий літак.

Крім того, на QueSST встановлять звичайний вертикальний кіль і горизонтальні рулі для маневрування на малій швидкості польоту. На верхівці кіля буде встановлено маленьке Т-подібне оперення, яке буде «розбивати» ударні хвилі від носової частини і ліхтаря кабіни пілотів.

Носову частину літака зроблять значно подовженою для зменшення лобового опору і зменшення числа перепадів на планері, де можуть утворюватися ударні хвилі. Випробування моделі планера QueSST в аеродинамічній трубі в Дослідницькому центрі Гленна заплановані на 2017 рік.