Avion de transport supersonic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Studiu preliminar NASA pentru o aeronavă de transport supersonică de generația următoare

Termenul de aeronavă de transport supersonic (sau SST din engleza SuperSonic Transport ) se referă la o aeronavă de transport civil concepută pentru a transporta pasageri la viteze mai mari decât cea a sunetului .

Singurele exemple de avioane de transport supersonice care au intrat în serviciu au fost Tupolev Tu-144 și Concorde . Ultimul zbor programat al Tu-144 a avut loc în iunie 1978 și a fost retras definitiv din serviciu în 1999 după ce a fost folosit pentru unele teste de NASA . Operațiunile comerciale ale Concorde au încetat în octombrie 2003 și au zburat pentru ultima dată pe 26 noiembrie 2003.

Istorie

La mijlocul anilor 1950 , a apărut tehnic fezabil proiectarea unei aeronave de transport supersonice, dar nu era încă clar dacă era și fezabilă din punct de vedere economic. În următorul deceniu, marile puteri mondiale, inclusiv Marea Britanie , Franța , Uniunea Sovietică și Statele Unite, au lansat programe de cercetare și dezvoltare pentru avioane de transport supersonice mai mult pentru prestigiu și demonstrarea superiorității tehnologice decât pentru o cerere eficientă a pieței. [1]

Rațiunea principală pentru acest tip de aeronavă era să presupunem că, dacă aeronava supersonică era capabilă să zboare la viteza de trei ori mai mare decât a unei aeronave subsonice, era posibilă înlocuirea a trei aeronave convenționale, reducând în același timp costurile de întreținere și personal.

Europa

Avionul de transport supersonic Concorde avea o aripă delta ascuțită , un fuselaj subțire și patru motoare Rolls-Royce / Snecma Olympus 593 montate sub aripă.

Marea Britanie a promovat în 1956 consorțiul STAC ( Supersonic Transport Aircraft Committee ), pentru studiul de fezabilitate al unei aeronave capabile să facă o rută transoceanică la Mach 2. Prima propunere, Bristol Type 198, a fost caracterizată printr-o aripă delta și opt turboreactoare, în timp ce următorul design ( Type 223 ) avea patru motoare și 110 locuri. În mod independent, Franța, în aceiași ani, a dezvoltat o aeronavă de transport supersonică cu caracteristici foarte asemănătoare cu tipul 223 cu Super-Caravelle de aviație Sud . Având în vedere costurile enorme de dezvoltare, începând din septembrie 1961, cele două guverne au început o colaborare care a fost încheiată la 29 noiembrie 1962, cu acordul care a dat loc proiectului „Concorde”. [2] [3] [4]

Statele Unite

Programul SUA SST a început târziu în comparație cu cel european și, pentru a ajunge din urmă, au fost propuse modele mai rapide și mai mari decât concurentul anglo-francez. [5] Lockheed a susținut în aprilie 1960 că o aeronavă de transport supersonică construită din oțel cu o greutate de 113 tone ar costa 160 de milioane de dolari pentru a se dezvolta și ar costa aproximativ 9 dolari pentru loturile de 200 de milioane de dolari fiecare. [6] La 31 decembrie 1966, Congresul Statelor Unite ale Americii a decis să finanțeze programul Boeing pentru dezvoltarea SST-ului său, B2707-200 , echipat cu aripi cu geometrie variabilă care promiteau o eficiență aerodinamică mai bună decât concurentul Lockheed L- 2000, care folosea o aripă delta mai convențională. [7] Specificațiile de proiectare ale modelului 2707 includeau o greutate maximă la decolare de 306.000 kg (aproape dublu față de Concorde), o viteză de croazieră de 2,7 Mach și o utilizare largă a titanului, deoarece viteza mare de zbor ar fi condus la temperaturi la suprafață a aeronavei de ordinul 260 ° C. [7] Cu toate acestea, s-a realizat curând că soluția aripii cu geometrie variabilă presupunea o penalizare prea puternică datorită greutății și complexității mecanismelor necesare mișcării aripilor, forțând Boeing, în 1969, să prezinte B2707- Varianta 300 cu aripă fixă ​​deltă dublă, care amintește de cea a Concorde. [8]

Cu toate acestea, din a doua jumătate a anilor 1960, publicul american a început să fie îngrijorat de impactul transportului aerian asupra mediului. În special, transportul supersonic a fost deosebit de critic pentru poluarea fonică ( brațe sonice la croazieră, zgomot ridicat la decolare și aterizare) și pentru posibile daune cauzate de gazele de eșapament ale stratului de ozon . [9] Din aceste motive, la 24 mai 1971, Congresul a încetat să subvenționeze programul SST și, în același timp, a interzis zborurile comerciale supersonice pe pământ american [8] , deși, potrivit designerului șef Boeing de atunci, opoziția guvernului Zborurile Concorde s-au datorat mai mult invidiei avantajului lor tehnologic decât preocupărilor reale de mediu. [10]

Uniunea Sovietică

Tupolev Tu-144LL

Ca o consecință a concurenței tehnologice dintre Occident și Uniunea Sovietică rezultată din Războiul Rece , aceasta din urmă a decis, de asemenea, să lanseze (între 1962 și 1963) proiectul său de aeronave de transport supersonic cu Tupolev Tu-144 , poreclit, datorită similitudinii sale la proiectul anglo-francez „Concordoski”. În realitate, proiectul sovietic avea mai multe trăsături care îl caracterizau, precum aripa dublă delta, mai simplă decât cea ogivală și cu răsuciri complexe ale Concorde și cele patru motoare turboventilatoare care erau grupate (în primul prototip) sub fuzelaj. [11] Performanța proiectului sovietic a fost, de asemenea, ușor mai mare, cu o viteză de croazieră de Mach 2,35 și 121 de pasageri transportați pe o rază de acțiune de 4000 mile. [12]

Cu toate acestea, Tu-144 și-a făcut primul zbor la 3 decembrie 1968, cu câteva luni înainte de Concorde, a trecut Mach 1 în iunie 1969 (Concorde în octombrie 1969) și Mach 2 în mai 1970 (noiembrie 1970 pentru Concorde ). [13]

În comparație cu cele două prototipuri inițiale, designul final al Tu-144 a evoluat în mod constant (chiar și după standardele sovietice care includeau în general prototipuri destul de aspre care au fost ulterior rafinate în faza de producție) într-o configurație în care motoarele erau grupate în perechi. sub aripi (unde se aflau anterior trenurile de aterizare), variind și dimensiunile globale ale aeronavei și dispunerea trăsurilor. Au fost introduse și două aripioare de canard care au fost extrase din fuzelaj în timpul fazelor de decolare și aterizare. [11]

Producție și declin

Când Concorde a intrat în funcțiune, protestele au fost atât de presante încât orașul New York a interzis-o de pe aeroporturile sale, cu repercusiuni semnificative asupra perspectivelor economice ale proiectului, deoarece acesta a fost conceput special pentru ruta Londra-New York. Concorde a fost însă autorizat să opereze pe Washington și, în urma interesului crescând al newyorkezilor pentru această nouă rută, operațiunile au fost permise din nou pe Aeroportul Internațional John F. Kennedy .

În ciuda considerațiilor politice, opinia publică a continuat să manifeste interes pentru zborurile intercontinentale de mare viteză și atât Lockheed, cât și Boeing au continuat să studieze noi configurații avansate pentru transportul supersonic (cunoscut sub numele de „AST”, Transportul Supersonic Avansat ).

Primele avioane de transport supersonice au fost concepute pentru a concura cu avioane cu distanță lungă de 80-100 de locuri, cum ar fi Boeing 707 , dar odată cu apariția Boeing 747 (care transporta de patru ori mai mulți pasageri), avantajele în ceea ce privește viteza și consumul de combustibil SST a fost eliminat de capacitatea noilor căptușeli.

Cabina de pilotaj Concorde

În plus, în timp ce aeronavele de transport subsonic au îmbunătățit în timp eficiența și au redus zgomotul prin creșterea raportului de diluare a motoarelor lor cu turboventilatoare , aeronavele supersonice au fost limitate la utilizarea turboreactoarelor sau, în orice caz, a motoarelor cu turboventilatoare. viteze. [14] Din aceste motive, costurile operaționale ridicate ale transportului supersonic au subminat proiectele acestui tip de aeronavă, odată cu închiderea programelor AST la începutul anilor 1980 .

Doar Concorde a fost vândut către British Airways și Air France cu ajutorul subvențiilor guvernamentale și cu clauza de a restitui 80% din profit statului. După privatizarea consorțiului Concorde și creșterea biletelor de avion, profiturile din operațiuni au crescut substanțial, rezultând, cel puțin pentru British Airways, viabil din punct de vedere economic. În cei 28 de ani de funcționare, s-au cheltuit 1 miliard de lire sterline, producând 1,75 miliarde de lire sterline. [15]

Concorde și Tu-144 cot la cot la Sinsheim

Ultimul zbor programat a aterizat pe Aeroportul Heathrow pe 24 octombrie 2003.

Omologul sovietic, pe de altă parte, avea o viață operațională și mai limitată și tulburată. La 3 iunie 1973, o producție Tu-144 s-a prăbușit în timpul unui spectacol aerian lângă Le Bourget, ucigând echipajul și opt persoane în jurul Parisului, unde s-a prăbușit la sol. Cauzele accidentului nu au fost niciodată pe deplin clarificate. Din 1974, o conexiune între Moscova și Vladivostok a început pe bază experimentală, cu o escală la Tiumen . Primul serviciu regulat (dar numai pentru transport și poștă) a fost inaugurat de Aeroflot la 26 decembrie 1975, făcând legătura între Moscova și capitala Kazahstanului . Serviciul aferent pasagerilor a început la 1 noiembrie 1977, dar a fost suspendat la mijlocul anului 1978. Se presupune că au apărut probleme neașteptate de fiabilitate în aeronavă, precum și faptul că performanța de proiectare nu a fost verificată în realitate. Una dintre probleme, de fapt, se afla în motoarele NK-144 care nu au reușit să mențină Tu-144 la viteza de croazieră supersonică fără a utiliza arzătorul , compromitând astfel autonomia. [11]

Exemplare construite

Atât Concorde, cât și Tu-144 sunt expuse la Muzeul German Auto & Technik Sinsheim .

Concorde

În total, au fost construite 20 de Concorde, inclusiv două prototipuri, două aeronave de pre-producție și 16 unități de producție. Dintre cele 16 aeronave, două nu au intrat niciodată în serviciu și opt au rămas în linie până în aprilie 2003. Toate aeronavele au fost păstrate, cu excepția F-BVFD (numărul de serie 211) utilizat ca sursă de piese de schimb în 1982 și dezafectat în 1994. și F-BTSC ( numărul de serie 203), care a fost pierdut în accidentul din 25 iulie 2000.

Tupolev Tu-144

Au fost construite în total 16 Tu-144, în timp ce al șaptesprezecelea (numărul de serie 77116) nu a fost niciodată finalizat. Cel puțin o altă celulă a fost utilizată în testele statice la sol în paralel cu dezvoltarea prototipului 68001.

Probleme de transport supersonic

Aerodinamica

Orice vehicul care se deplasează prin aer este supus tracțiunii aerodinamice , o forță proporțională cu coeficientul de tracțiune (C D ), densitatea atmosferică și pătratul vitezei . Deoarece tracțiunea crește rapid cu viteza, una dintre prioritățile în proiectarea aeronavelor supersonice este de a reduce coeficientul de tracțiune cât mai mult posibil, folosind forme deosebit de conice. Tragerea poate fi, de asemenea, scăzută într-o oarecare măsură prin zborul la altitudini mai mari decât aeronavele subsonice, unde densitatea aerului este mai mică.

Tendința calitativă a lui C D în funcție de numărul Mach

La viteze apropiate de cea a sunetului , apar și fenomene ale undelor de șoc . În jurul lui Mach 1, coeficientul de tracțiune al unui profil aerian asumă valori de patru ori mai mari decât cele prezentate la viteze subsonice și apoi scade din nou decisiv la viteze mai mari, dar totuși, pentru Mach 2.5, la valori mai mari de 20% față de câmp subsonic. Avioanele supersonice trebuie să instaleze motoare cu suficientă tracțiune pentru a depăși această formă specială de rezistență (numită tracțiune de undă) și, deși croaziera supersonică este mai eficientă decât transonic, va fi întotdeauna mai puțin eficientă decât subsonic.

Acest lucru se datorează faptului că comportamentul unui flux supersonic este foarte diferit de unul subsonic. [16] În câmpul subsonic, de fapt, coeficientul de ridicare crește pe măsură ce numărul Mach crește conform teoriei Prandtl-Glauert , în timp ce în câmpul supersonic scade conform teoriei lui Ackeret. [17] [18] Acest lucru duce la rezultatul de a avea aeronave cu o eficiență aerodinamică la viteza supersonică mai mică decât cea la viteza subsonică, [19] de ordinul 10 comparativ cu 19 pentru avioanele de transport subsonic la viteza lor de croazieră. [20]

Mai mult, o aripă maturată cu profiluri optime pentru croazieră supersonică tinde să aibă o stabilitate longitudinală slabă la viteze mici. La extremitățile acestui tip de aripi, de fapt, apar fenomene de separare a fluxului (chiar și la unghiuri de atac reduse) care conduc aeronava să tragă brusc [21] și în mod neașteptat, compromitând manevrabilitatea aeronavei în fazele delicate ale decolare și aterizare. Pentru a atenua aceste efecte, a fost folosită în general utilizarea aripilor delta, care sunt mai puțin eficiente la viteze supersonice, dar mai controlabile la viteze mici. [20]

Motoare

Proiectarea unui motor cu reacție variază considerabil în funcție de faptul dacă aeronava pentru care este destinat este subsonică sau supersonică. Turboreactorul simplu are o eficiență propulsivă care crește pe măsură ce viteza de zbor crește. Consumul specific de combustibil crește și cu viteza de zbor, dar viteza remarcabilă la sol menține consumul de combustibil pe kilometru relativ scăzut chiar și la viteze peste Mach 2.

Un British Airways Concorde de la Aeroportul Filton arată fuselajul conic necesar pentru zborul supersonic

Un turboreactor utilizat pe o aeronavă destinat să se deplaseze la viteze de croazieră mai mici, pe de altă parte, este mult mai puțin eficient, având în vedere energia cinetică considerabilă pierdută în gazele de eșapament. La momentul proiectării Concorde, turbofanele cu un raport de diluție ridicat nu fuseseră încă dezvoltate pentru transportul subsonic, iar comparația cu Boeing 707 contemporan sau Cometa de Havilland a văzut transportul supersonic favorizat în ceea ce privește consumul de combustibil. Situația s-a schimbat drastic în anii șaizeci odată cu introducerea turboventilatoarelor care, prin exploatarea energiei cinetice reziduale din gazele de eșapament pentru a deplasa o masă mai mare de aer la o viteză mai mică, le-a sporit drastic eficiența, făcând unul dintre cele mai mari avantaje ale supersonicului. transport.

Adoptarea unui turboventilator pentru o aeronavă care se deplasează la viteze supersonice aduce, de fapt, mai multe dezavantaje decât avantaje, deoarece greutatea frontală datorată ventilatorului crește foarte mult rezistența aerodinamică și că este necesar să se încetinească fluxul de aer mai mult aerul care intră în motor pentru a împiedica funcționarea capetelor paletelor ventilatorului în regim transonic. Există, de asemenea, o limită fizică a încetinirii care poate fi obținută, deoarece încetinirea (și comprimarea) aerului de intrare își mărește temperatura, până când atinge valori care sunt incompatibile cu structura paletelor ventilatorului și compresorului. [22]

Primele Tu-144, de exemplu, erau echipate cu turboventilatoare cu un raport de diluție redus, care erau mult mai puțin eficiente în croazieră supersonică decât turboreactorul Concorde. Mai târziu, TU-144Ds au instalat și turboreactoare, îmbunătățind astfel eficiența și autonomia.

Probleme structurale

Vitezele supersonice necesită fuselaje conice și aripi înguste și sunt supuse unor solicitări mecanice și termice considerabile, ceea ce duce la probleme aeroelastice care la rândul lor necesită structuri mai puternice și mai grele pentru a crește rigiditatea. În plus, având în vedere altitudinile de croazieră mai mari, cabina pasagerilor trebuie să poată rezista și la o presurizare diferențială mai mare decât un avion subsonic. Toți acești factori înseamnă că greutatea la bord pentru fiecare pasager al unui Concorde este de trei ori mai mare decât a unui Boeing 747.

Costuri de operare

Costurile mai mari cu combustibilul și capacitatea de încărcare mai mică datorită cerințelor aerodinamice ale fuselajelor înguste fac transportul supersonic mai scump decât transportul subsonic. Concorde a consumat 16,6 litri de combustibil per pasager la 100 de kilometri [23] în timp ce un Boeing 747-400 doar 3.1, [24] cu rezultatul transportării de mai mult de trei ori a pasagerilor Concorde folosind aproximativ aceeași cantitate de combustibil.

Cu toate acestea, Concorde a reușit să creeze o nișă de piață pe rutele intercontinentale în care economiile în ceea ce privește timpul de zbor au justificat plata unor bilete deosebit de scumpe, reușind, de asemenea, să fie avantajoasă din punct de vedere economic (cel puțin pentru British Airways). [15]

Decolare de zgomot și explozii sonore

Una dintre problemele Concorde și Tu-144 se referea la zgomotul considerabil al motoarelor generat de viteza mare a gazelor de eșapament la decolare și în timpul survolării centrelor locuite din imediata apropiere a aeroporturilor. Deoarece, în croazieră, transportul supersonic necesită motoare cu forță specifică ridicată (în raport cu secțiunea frontală) pentru a minimiza rezistența oferită de nacelele motorului, sunt necesare viteze mari ale jetului la evacuare pentru a obține împingerea necesară la decolare. rezultând [25] niveluri ridicate de zgomot. [26]

Odată cu introducerea dinamicii de calcul a fluidelor , modelarea câmpului de dinamică a fluidelor din jurul corpului a fost posibilă

O modalitate de a limita această problemă în proiectele viitoare de avioane de transport supersonice este să recurgeți la motoare cu ciclu combinat, în care la turații mici motorul funcționează ca un turboventilator (accelerând o masă mai mare de aer la o turație mai mică) pentru a trece mai întâi în modul turbojet și statorjet apoi pe măsură ce viteza de zbor crește. Cu toate acestea, dificultatea rămâne în integrarea acestui tip de motor într-o configurație care limitează secțiunea frontală în faza de croazieră supersonică.

Boomul sonor nu a fost considerat la început o mare problemă, având în vedere altitudinea mare de zbor a avionului, dar unele teste efectuate de USAF la mijlocul anilor 1960 folosind un Valkyrie XB-70 nord-american au dat rezultate mixte. [27]

Perturbarea sonoră a brațului poate fi complet evitată prin zbor supersonic numai la altitudini mari și peste zone nelocuite, cum ar fi oceanele. Cu toate acestea, eficiența unei aeronave supersonice este mai mică decât cea a unei aeronave subsonice corespunzătoare, rezultând din punct de vedere economic dezavantajos pentru o utilizare operațională care implică zborul pe suprafețe mari locuite. Eficiența ar putea fi mărită la viteze mici utilizând aripi cu geometrie variabilă (ca în prima versiune a Boeing 2707), dar la un cost mai mare de construcție și întreținere.

Deja în anii șaizeci, în timpul fazei preliminare a studiilor SST, s-a înțeles că o conturare adecvată a fuselajului ar putea atenua intensitatea undelor de șoc responsabile de boomul sonic, făcându-le să interfereze unele cu altele. Pe măsură ce dinamica calculată a fluidelor avansează, s-a dovedit fezabilă reducerea semnificativă a brațului sonic prin construirea de profile adecvate și alungirea fuselajului. [27]

Utilizare operațională într-o gamă largă de viteze

În mod ideal, o aeronavă de transport supersonică ar trebui să-și varieze forma pentru a optimiza performanța în funcție de intervalul de viteză de zbor, de exemplu prin utilizarea aripilor cu geometrie variabilă . Un proiect de acest tip adaugă totuși probleme de complexitate a construcției, costuri mai mari de întreținere, costuri de operare și siguranță în zbor. În practică, se preferă păstrarea aceleiași forme pentru zborul subsonic și supersonic în timp ce se caută un compromis, sacrificând în general performanța la viteză mică. De exemplu, Concorde a avut o rezistență ridicată la viteze mici (cu o eficiență de aproximativ 4), dar și-a petrecut cea mai mare parte a zborului în regim supersonic. Proiectanților Concorde le-au trebuit 5.000 de ore pentru a optimiza forma aeronavei în tunelul vântului pentru a maximiza performanța generală pe întregul anvelopă de zbor.

Aripile cu geometrie variabilă au fost inițial planificate pe Boeing 2707, ceea ce a asigurat o eficiență mai mare la viteze mici, dar dimensiunile destinate mecanismelor relative au ridicat probleme de capacitate de încărcare care s-au dovedit insurmontabile.

Pe nord-americanul XB-70 Valkyrie a fost utilizată o abordare diferită care prevedea coborârea porțiunilor exterioare ale aripilor (precum și a avea un efect benefic asupra stabilității direcționale) creșterea ridicării exploatând un fenomen numit compresie lift ( compresie lift ), obținut atunci când undele de șoc generate de un avion care zboară la viteze supersonice suportă o parte din greutatea avionului în sine, crescând eficiența cu aproximativ 30%. Datorită apariției acestui fenomen, modelul XB-70 și alte modele similare sunt, de asemenea, numite waveriders („rideri de undă”) cu referire la undele de șoc pe care le conduc .

Temperatura suprafeței

Un avion supersonic în zbor comprimă adiabatic aerul pe care îl întâlnește. Acest lucru determină o creștere a temperaturii aerului care este transferat la structurile aeronavei.

Avioanele subsonice convenționale sunt în general construite din aluminiu care, totuși, la temperaturi peste 127 ° C își pierde treptat capacitatea de a rezista la stres mecanic . Pentru aeronavele care zboară la viteze apropiate de Mach 3, utilizarea oțelului sau a titanului este obligatorie, cu o creștere a costurilor și a greutăților.

Dezirabilitatea transportului supersonic

Un Aeroflot Tupolev Tu-144 la Salonul Aerian din Paris din 1975.

Avioanele foarte rapide sunt în general preferate de companiile aeriene, deoarece vă permit să efectuați mai multe zboruri pe zi. Cu toate acestea, în cazul Concorde, această posibilitate a fost subminată de procedurile anti-zgomot ale aeroporturilor, de fusurile orare nefavorabile și de o viteză care nu este suficientă pentru a face mai mult de o călătorie dus-întors pe zi. Astfel, timpul de zbor mai scurt nu a adus alte avantaje decât pentru a face costul ridicat al biletului mai atractiv pentru clienți. [28] Proiectul SUA avea în vedere zborul la Mach 3 și din acest motiv, deși, având în vedere timpul necesar pentru a atinge și a părăsi viteza și altitudinea de croazieră, un zbor transatlantic nu ar fi durat nici o treime din timp.

Deoarece avioanele supersonice produc un boom sonor pe măsură ce trec, rareori li se permite să zboare deasupra solului locuit, limitând faza de zbor supersonic la rutele oceanice. Datorită ineficienței lor la viteze mici comparativ cu aeronavele subsonice, raza lor de acțiune este redusă prin scăderea numărului de rute care pot fi parcurse fără opriri intermediare, făcându-le mai puțin atractive pentru companiile aeriene.

Transportul supersonic are un consum mai mare pe călător decât transportul subsonic, iar prețurile biletelor sunt mult mai sensibile la fluctuațiile prețului petrolului.

Transport hipersonic

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Regimul hipersonic și motoarele de reacție A2 .

Motoarele ramjet permit menținerea unei eficiențe acceptabile până la Mach 5.5 și au fost propuse alte idei pentru zbor de mare viteză cu scopul de a reduce timpul de zbor la 1-2 ore pentru a ajunge la orice destinație de pe glob.

Aceste aeronave implică utilizarea de rachete , scramjet sau chiar motoare cu unde de detonare . Zborul hipersonic implică probleme tehnice și economice suplimentare.

Avioanele propulsate de motoare cu rachete, deși fezabile din punct de vedere tehnic cu tehnologiile actuale, ar avea nevoie de o cantitate mare de propulsor pentru a funcționa la viteze cuprinse între Mach 8 și viteza orbitală . Utilizarea scramjetului în acest moment nu pare o soluție viabilă pentru transportul de pasageri, în timp ce motoarele cu jet pre-răcite sunt studiate în Japonia și Europa, în care aerul care intră în compresor este trecut într-un schimbător de căldură care îl scade considerabil. , permițându-i să zboare eficient chiar și la viteze peste Mach 5.

Evoluțiile recente

În aprilie 1994, Aérospatiale , British Aerospace și Deutsche Aerospace AG (DASA) au lansat Programul european de cercetare supersonică (ESRP) cu scopul dezvoltării unei a doua generații Concorde (cunoscută sub numele de Avion de Transport Supersonique Futur ). În același timp, SNECMA , Rolls-Royce , MTU și Avio au început studiul comun al unui nou motor în 1991. Cu o investiție de aproximativ 12 milioane de dolari pe an, programul de cercetare explorează materiale, aerodinamică, sisteme și integrarea motoarelor pentru o configurație de referință. Studiul s-a bazat pe o aeronavă foarte asemănătoare cu Concorde, dar de dimensiuni mai mari, în configurația Canard cu 250 de locuri, cu o viteză de croazieră de Mach 2 și o autonomie de 10.000 km. Acest program de cercetare sa încheiat la începutul anilor 2000.

Tupolev a comandat Tupolev Tu-244 , un motor cu patru locuri de 300 de locuri, cu o viteză de croazieră de Mach 2.2, dar proiectul a fost anulat în 1993.

Propunere de avion de transport supersonic în cadrul programului HSCT al NASA

O Tu-144D (numărul de serie 08-2, construit în 1981 și cu doar 82 de ore de zbor sale de credit) a fost „exhumat“ în 1993 , când o colaborare între Statele Unite și Rusia a fost inițiată în cadrul programului HSCT. ( De mare viteză Transport civil ) al NASA . În loc de motoarele originale Kolesov RD-36-51, au fost instalate patru turboreactoare NK-321 care au permis o creștere a autonomiei (6500 km) și a vitezei de croazieră (2,3 M). În timpul celor 27 de zboruri de cercetare efectuate între 1998 și 1999, noi soluții tehnologice au fost testate pentru a face transportul supersonic mai economic și cu un impact durabil asupra mediului. [29]

Impresia artistului asupra unui model ZEHST

În 2005, a fost anunțat un parteneriat japonez-francez pentru proiectarea unei avioane supersonice de generația următoare [30] cu scopul de a efectua primul zbor până în 2015. [31] A fost testat un model la scară de 11,5 metri. 2005. [32] La 18 iunie 2011, un model de avion de transport supersonic numit ZEHST ( Zero Emission High Speed ​​Transportation ) a fost prezentat de EADS . Specificațiile proiectului prevăd o capacitate cuprinsă între 50 și 100 de pasageri și combinația a trei sisteme de propulsie. O pereche de motoare turboventilatoare vor fi utilizate pentru decolare și imediat după aceea trei motoare rachetă vor propulsa aeronava la o viteză de Mach 2,5. De acolo, două motoare ramjet vor accelera și mai mult aeronava până la Mach 4 pentru faza de croazieră, după care aeronava va aluneca spre aeroport, unde va ateriza din nou asistată de motoarele turboventilatoare. Se așteaptă ca aeronava să poată lega Londra de Tokyo în mai puțin de trei ore. Se așteaptă ca primul prototip fără pilot să zboare până în 2020, în timp ce intrarea în funcțiune este programată pentru 2050. [33] [34]

Un alt sector interesat de transportul supersonic este cel al avioanelor de afaceri (SSBJ), finanțat din interesul clienților dispuși să plătească mult pentru timpi de călătorie mai scurți. Sukhoi și Gulfstream au format un parteneriat la mijlocul anilor 1990 pentru a dezvolta un avion mic supersonic, la fel ca Dassault Aviation la începutul anilor 2000. Mai recent, au fost lansate programe de cercetare pentru Aerion SBJ , SAI Quiet Supersonic Transport și Tu-444 . [35]

Nel campo dei motori si sono avuti sviluppi con i motori ad onda di detonazione . Questi motori, anche noti come PDE, offrono maggiore efficienza alle alte velocità rispetto ai turboventola. La NASA conta di impiegarli su un futuro aereo da trasporto da Mach 5. Un PDE è stato provato in volo nel 2008. [36]

Progetti più innovativi come lo Skylon , prevedono di raggiungere Mach 5,5 in atmosfera, prima di accendere il motore a razzo ed entrare in orbita per rientrare successivamente ed atterrare su una pista convenzionale.

Una versione a lungo raggio dello Skylon è l' A2 , attualmente valutato dall' Unione europea come parte del programma LAPCAT , in grado di viaggiare a Mach 5 ed unire Bruxelles con Sydney in quattro ore e mezzo. [37]

Note

  1. ^ Conway , pag. I.6 .
  2. ^ Randall Whitcomb, Cold War Tech War: The Politics of America's Air Defense , Burlington: Apogee Books, 2008, pp. 226-9.
  3. ^ ( EN ) The Rise & Fall Of The SST , su www.airvectors.net . URL consultato il 31 maggio 2012 .
  4. ^ ( EN ) ANGLO-FRENCH AGREEMENT-LONDON-29 NOVEMBER 1962 , su concordesst.com . URL consultato il 31 maggio 2012 .
  5. ^ Orlebar , pag. 50 .
  6. ^ "Here's A Peak At Tomorrow's Huge Planes." Popular Mechanics , April 1960, p. 86.
  7. ^ a b Orlebar , pag. 51 .
  8. ^ a b Orlebar , pag. 52 .
  9. ^ ( EN ) FAQ , su Concorde SST . URL consultato il 31 maggio 2012 .
  10. ^ Orlebar , pag. 65 .
  11. ^ a b c Owen , pag. 153-156 .
  12. ^ Orlebar , pag. 53 .
  13. ^ Orlebar , pag. 54 .
  14. ^ ( EN ) Karl A. Geiselhart, A Technique for Integrating Engine Cycle and Aircraft Configuration Optimization ( PDF ), NASA.
  15. ^ a b ( EN ) Did Concorde make a profit for British Airways? , su Concordesst.com . URL consultato il 23 maggio 2012 .
  16. ^ Filippo Sabetta, Dispense corso Gasdinamica - pag. 145-149 ( PDF ). URL consultato il 6 giugno 2012 .
  17. ^ La teoria di Ackeret per un'ala di allungamento infinito, angolo di freccia φ e angolo di incidenza α, prevede un valore del coefficiente di portanza pari a
  18. ^ Filippo Sabetta, Dispense corso Gasdinamica - pag. 121 ( PDF ).
  19. ^ Dale L. Burrows, Transonic wind-tunnel investigation of static longitudinal force and moment characteristics of two wing-body combinations with clipped-tip and full delta wings of aspect ratio 1.73 ( PDF ) [ collegamento interrotto ] , in NACA research memorandum , 1956, p. 22, NACA RM L56F21.
  20. ^ a b ( EN ) Joseph R. Chambers, INNOVATION IN FLIGHT: RESEARCH OF THE NASA LANGLEY RESEARCH CENTER ON REVOLUTIONARY ADVANCED CONCEPTS FOR AERONAUTICS ( PDF ), NASA, 2005, p. 9, NASA SP-2005-4539. URL consultato il 19 giugno 2012 .
  21. ^ In inglese questo tipo di instabilità è definita " pitch-up ".
  22. ^ ( EN ) F.Edward McLean, NASA SP 472-Supersonic Cruise Technology , su hdl.handle.net . URL consultato il 6 giugno 2012 .
  23. ^ ( EN ) Powerplant , su concordesst.com . URL consultato il 6 giugno 2012 .
  24. ^ ( EN ) Technical Specifications: Boeing 747-400 , su Boeing . URL consultato il 6 giugno 2012 .
  25. ^ il rumore cresce con l'ottava potenza della velocità del flusso.
  26. ^ ( EN ) Concord Airport Noise , su globalsecurity.org . URL consultato il 6 giugno 2012 .
  27. ^ a b ( EN ) Sonic boom Abatement , su Experiencefestival.com . URL consultato il 6 giugno 2012 (archiviato dall' url originale il 7 marzo 2012) .
  28. ^ In Pictures , su news.bbc.co.uk , BBC News. URL consultato il 16 novembre 2011 .
  29. ^ ( EN ) Past Projects - TU-144LL Flying Laboratory , su nasa.gov . URL consultato il 5 giugno 2012 .
  30. ^ ( EN ) Research and Development of Next Generation Supersonic Transport ( PDF ), su jaxa.jp . URL consultato il 28 maggio 2012 (archiviato dall' url originale il 16 settembre 2012) .
  31. ^ "Japan, France working on new supersonic jet" , MSNBC, June 15, 2005.
  32. ^ "Supersonic jet launch 'successful'" , TheAge.com.au, October 10, 2005.
  33. ^ Il futuro è un volo a Mach 4 , in la Repubblica , 19 giugno 2011. URL consultato il 6 giugno 2012 .
  34. ^ Video di una simulazione di un profilo di missione ZEHST , su youtube.com . URL consultato il 6 giugno 2012 .
  35. ^ "Supersonic travel may return, minus boom", by A. Pawlowski, June 18, 2009, CNN , su cnn.com . URL consultato il 16 novembre 2011 .
  36. ^ This story was written by Larine Barr, Pulsed detonation engine flies into history , su af.mil . URL consultato il 30 settembre 2011 .
  37. ^ Reaction Engines Limited: LAPCAT , su reactionengines.co.uk . URL consultato il 16 novembre 2011 (archiviato dall' url originale l'8 novembre 2011) .

Bibliografia

Voci correlate

Collegamenti esterni

Controllo di autorità LCCN ( EN ) sh85130653 · GND ( DE ) 4186622-8
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Aereo_da_trasporto_supersonico&oldid=105076670 "