Boeing

High Speed Civil Transport(HSCT)
сверхзвуковой пассажирский самолет

Взлет HSCT

    По данным отчета, опубликованного в 1980 в США, к 2000 г. рынок сверхзвуковых пассажирских самолетов(СПС) должен составить 400 самолетов, которые по скорости и числу пассажирских мест превзойдут «Конкорд». Их стоимость должна составить 50 млрд.долларов. Для ввода СПС в эксплуатацию в 1990-х гг. требовалось ежегодно повышать выделенные средства с запланированных 10 млн. до 50-60 млн.долларов. И   возможно, в начале следующего века время перелета из Калифорнии в Японию сократится c 10 до 4 часов.
    С 1990 г. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) начало исследования по программе High-Speed Research (HSR). 15 июля 1994 NASA выбрала фирмы Boeing и McDonnell Douglas головными подрядчиками, возглавившими большую группу фирм и исследовательских институтов. Стоимость контракта NASA с Boeing и McDonnell Douglas по HSR составляет $440 миллионов. Результатом должно стать создание сверхзвукового самолета нового поколения для перевозки более чем 300 пассажиров 3 классами на дальность более 5000 миль с крейсерской скоростью 2,4 М. Полет HSCT (AVI - 1,9 Mb)Продувка модели
    Одной из основных целей исследований, координируемых NASA Langley Research Center, является решение экологических проблем - снижение выбросов в стратосфере, шума в аэропорту и сверхзвукового удара.
    Разработкой планера HSCT занимаются Boening и его подразделение Douglas Products Division (до 1997 - McDonnell Douglas). Совместно с NASA на компьютере VAX 9000 было проведено моделирование захода на посадку. Оно показало, что система управления обеспечивает посадку даже в условиях категории III B (50 фт. высоты и менее 700 фт. видимости ВПП).  Для изучения вопросов аэроакустики и аэроупругости, создания базы данных по тепловому состоянию силовой установки на больших скоростях, отработки вопросов устойчивости и управляемости, оценки влияния земной поверхности на взлетно-посадочных режимах с 1996 по 1999 успешно проведены летные испытания на летающей лаборатории Ту-144ЛЛ.
    В марте 1999 НАСА и концерном "Боинг" было принято решение о переносе планов начала строительства сверхзвукового пассажирского самолета второго поколения /СПС-2/ на более поздний срок
    Разработка двигателей ведется фирмами General Electric Aircraft Engines (GE) и Pratt & Whitney (P&W). Большое значение придается разработке и широкому использованию новых материалов - керамических композитов, титановых сплавов и т.д.HSCT
    Параметры двигателя, такие как подавление шума, вес, размер, тяга, экономичность и другие тесно связаны между собой. Они зависят, в том числе, и от параметров воздушного потока на входе двигателя, которые обеспечиваются разработчиками планера. Поэтому проработка вариантов концепции двигателя ведется комплексно. Исследования специалистов NASA помогают определить компромисы 1 порядка и дать уточненые данные производителям. NASA-Lewis выполняет оптимизацию цикла и предварительный отбор концепций. NASA-Langley синтезирует планер и моделирует установку на него двигателей с точки зрения аэродинамики и веса. NASA Ames выполняет экономические оценки получаемых моделей.

Вот пять наиболее перспективных концепций двигателей:

  1. Turbine bypass engine (TBE) - одноконтурный ТРД, который обладает дозвуковой эффективностью турбовентиляторного (turbofan) двигателя, но имеет самую большую скорость реактивной струи из всех концепций. Следовательно, необходимо высоко-технологичное сопло смесителя-эжектора для подавления шума примерно на 18 Дб, чтобы обеспечить шумовые требования ФАР 36 III степени без увеличения размеров двигателя и снижения мощности на взлете. Этого можно достичь, если воздушный поток эжектора составляет 120 % от основного потока воздуха.
  2. Variable Cycle Engine (VCE) - двигатель с изменяемой в течении полета двухконтурностью. Однако, если первый вариант (70-е годы) предполагал инвертированный скоростной профиль системы выпуска ( согласно требований ФАР 36 степени II), новый вариант требует более сильного снижения шума - на 15 Дб. Для этого необходимо увеличить поток воздуха смесителя-эжектора на 60%.
  3. Это довольно новый вариант VCE - fan-on-blade ("Flade", вентилятор на лопасти) двигатель. Проект двигателяОн имеет третий дополнительный поток воздуха, получаемый на взлете открытием входных отверстий лопатками, расположенными во внешней кольцевой трубе, окружающей VCE. Это требует относительно небольшого сопла смесителя-эжектора с увеличением потока примерно на 30 %.
  4. Смешанный поток turbofan (MFTF) с смесительно-эжекторным соплом.
  5. TBE с Inlet Flow Valve (TBE/IFV- входной клапан потока).
Описание
Разработчик Boeing
Обозначение HSCT
Тип сверхзвуковой пассажирский самолет
Число пассажиров, чел более 300
Геометрические и массовые характеристики
Длина самолета, м (фт.) 101 (334)
Размах крыла, м (фт.) 39  (128)
Силовая установка
Число двигателей 4
Тип двигателей P&W F100-229
Летные данные (расчетные)
Крейсерская скорость (М=) 2,4
Дальность, км (м.мили) более 9260 (5000)

Применение новых материалов в двигателеhsct

Источники информации:

  1. HSR Propulsion Project
  2. "Цель - 2001 год" /В.Анисимов,И.Волк, 1991/