Близнюк В., Васильев Л., Вуль В. и др.
«Правда о сверхзвуковых пассажирских самолетах»
8.Новое поколение.
Сверхзвуковой пассажирский самолет умеренной пассажире вместимости СПС-2 Ту-244Б-200.
Такой СПС по своим техническим возможностям и размерности
будет близок к СПС-1 Ту-144
и «Конкорду», однако на Ту-244-200 необходимо реализовать
комплекс мероприятий, направленных на уменьшение интенсивности звукового удара
до ~8 кГ/м2 и шума на местности на взлетно-посадочных режимах в соответствии
с нормами FAR-36, гл. 3.
Максимальное аэродинамическое качество крыльев сложной формы в плане при
сверхзвуковых скоростях полета может быть повышено путем дальнейшей оптимизации
формы срединной поверхности крыла. Для определения оптимальных форм срединной
поверхности изолированных крыльев произвольной формы в плане с дозвуковыми,
сверхзвуковыми и смешанными передними кромками и комбинаций этих крыльев с
фюзеляжами в настоящее время разработаны эффективные расчетные методы, в основном
базирующиеся на линейной теории.
Проект Ту-244Б-200 |
Дальнейшее изучение механизма получения выигрыша в величине сопротивления за счет оптимизации формы срединной поверхности (Л.Е. Васильев, B.C. Кузнецов, Ю.А. Чирков, А.Б. Кощеев) позволило определить, что заданная подъемная сила у неплоского крыла реализуется при меньших, чем у плоского крыла, углах атаки всех сечений, за исключением первого расчетного сечения Z=0,05, которое оказывается для оптимального неплоского крыла установленным под углом атаки 5,2°, что значительно больше угла установки плоского крыла, равного 3°. При этом в указанном корневом сечении создаются значительно большие перепады давления и, соответственно, подъемная сила, чем у плоского крыла. Благодаря сверхзвуковому переносу давлений (возмущений), корневые сечения индуцируют в последующих сечениях крыла дополнительную подъемную силу, так что оставшаяся часть заданной подъемной силы всего крыла создается в них при существенно меньших, чем у плоского крыла, углах наклона средних линий и углах атаки сечений. Следует подчеркнуть, что в создании расчетного выигрыша в сопротивлении при заданной подъемной силе участвует вся поверхность крыла, а не отдельные ее участки. Поэтому местные модификации формы срединной поверхности оптимальных неплоских крыльев (отгиб носков, крутка и т.д.) должны проводиться с учетом того, как это отразится на форме срединной поверхности в пространстве и, в частности, на изменении углов атаки сечений крыла.
В последнее время шло дальнейшее углубление представлений о механизме формирования расчетного выигрыша в сопротивлении, обусловленном подъемной силой, от оптимизации формы срединной поверхности, выявление вкладов отдельных участков крыла в создании подъемной силы и сопротивления.
В результате проведения комплекса расчетных и экспериментальных исследований специалистами ЦАГИ и ОКБ Туполева были найдены новые формы крыла и фюзеляжа, которые позволяют практически реализовать при крейсерском числе М=2,2 прямой выигрыш в величине аэродинамического качества D Кмах~1,5 по сравнению с результатами, достигнутыми на самолете Ту-144, и получить положительные приращения коэффициента нулевого продольного момента во всем диапазоне чисел М, включая дозвуковые и трансзвуковые скорости.
Одновременно с повышением максимального аэродинамического качества на самолетах второго поколения можно существенно повысить весовую отдачу. Наиболее мощные резервы могут быть реализованы в связи с переходом на новое поколение оборудования и новую элементную базу. По нашим оценкам, весовая структура СПС-2 будет приближаться к существующей структуре для дозвуковых самолетов, с сохранением, однако, более значительной доли топлива.
Принципиально важно, что в России сохранено производство сверхзвуковых самолетов на Казанском авиационно-строительном объединении имени Горбунова. Вполне реально на базе действующих технологических участков и цехов организовать при относительно небольших затратах выпуск сверхзвуковых самолетов второго поколения, характеристики которых существенно превышают соответствующие характеристики первого поколения Ту-144.