Amerikkalainen aerodynaamikko Leonard Green patentoi hiljaisen, yliäänikoneen. Tämä uutinen sai aikaan pommimaisen vaikutuksen asiantuntijoiden keskuudessa. Insinöörit ovat pitkään kamppailleet melun kanssa. Tämä on vain XV-XVII vuosisatoja. koneen meluun ja jopa ruminaan liittyi sen teho.; Nykyään asiantuntijat yrittävät tehdä kaikista moottoreista, autoista ja lentokoneista mahdollisimman hiljaisia ja käyttävät paljon työtä kaikenlaisten äänenvaimentimien suunnitteluun ja valmistukseen.
Leonard Greenin ehdottama uusi linjaliikenne, joka ei aiheuta Concorden mölyn kaltaista melua, pystyy ylittämään koko Yhdysvaltain alueen 90 minuutissa nopeudella, joka on kolme kertaa nopeampi kuin äänen eteneminen ilmassa. Green uskoo, että tällaiset lentokoneet syrjäyttävät nopeasti perinteiset lentoyhtiöt pitkän matkan reiteiltä, koska ne lyhentävät lentojen kestoa merkittävästi. Keksijä ei kuitenkaan ole vielä sanonut sanaakaan siitä, miten hän onnistui selviytymään tehtävästään.
Kuinka voit vähentää suihkumoottorin melua?
Lentokoneiden suihkumoottoreiden melu vähenee pääasiassa niiden monipiirisen rakenteen vuoksi. Yhden kompressorin - meluisimman yksikön - sijasta turbojetamoottoriin on asennettu useita. Lisäksi niiden toimintatavat valitaan siten, että mekanismien melu kompensoi jossain määrin eikä vahvista toisiaan. On käynyt ilmi, että tekniikassa voi olla tällainen asia - melu vaimentaa melua.
On myös ns. Aktiivisia melunvaimennusjärjestelmiä. Niiden olemus voidaan selittää seuraavasti. Mikrofoni on sijoitettu toimivan ja vastaavasti meluisan yksikön uloskäynnille. Hänen tallentamansa äänet käsitellään erityisellä tavalla. Koko spektri hajotetaan sinimuotoisiksi komponenteiksi, joista jokainen siirretään sitten siten, että kun ne asetetaan alkuperäisen kohinan komponenttien päälle, kunkin päällekkäisen käyrän "kuoppa" on alkuperäisen "upotuksen" paikassa yksi. Fysiikan lakien mukaisesti akustisten aaltojen häiriöiden ja niiden keskinäisen poistamisen tulisi tapahtua. Teoria siis menee. Käytännössä riittää kuitenkin tehdä pieni virhe peittokuvan kanssa, ja toiset sammuttamisen sijasta melut vain lisäävät koko kakofoniaa. Tähän asti kukaan ei ole kyennyt kehittämään niin tarkkoja ja nopeavaikutteisia analysaattoreita, jotka pystyisivät tuottamaan tarkan päällekkäisen sinimuotoisten komponenttien päällekkäin. Jopa melun osittainen vaimennus keskinäisellä vaikutuksella voidaan jo pitää saavutuksena.
Suurin osa lentokoneiden suunnittelijoista joutuu pärjäämään perinteisten melunvaimennusjärjestelmien kanssa. He asettavat äänenvaimentimet moottorin hajottajalle ja suuttimelle, käyttävät melua ja tärinää vaimentavia tiivisteitä ja pinnoitteita moottorin suuttimiin. Tämä kuitenkin johtaa työntövoiman pienenemiseen. Joten vaikka olettaisimme, että Leonard Green onnistui todella suunnittelemaan äänenvaimentimen, joka poistaa 100% melun, tämä tarkoittaisi vain, että tällaisen moottorin työntövoima on käytännössä nolla! Ja kuka tarvitsee häntä tuollaisena?
Mikä sitten on hiljaisen lentokoneen salaisuus?
Aerodynaamikoille hiljainen matkustajakone ei ole mitään uutta. Teoreetikot ovat kauan sitten osoittaneet sen olemassaolon perustavanlaatuisen mahdollisuuden. Tätä varten sinun tarvitsee vain tasoittaa iskuaalto, älä päästä sitä irti lentokoneen rungosta. Fyysinen kuva tästä ilmiöstä näyttää tältä. Mikä tahansa nopeasti lentävä runko lähettää ääntä. Luodit ja ammukset viheltävät, rintareppuista ammuttu kivi … Syynä tähän ovat akustiset aallot tai nopeasti liikkuvan kehon tuottaman ilman mikroskooppinen tiivistyminen. Pyrkiessään eteenpäin se näyttää työntävän syrjään ilmamolekyylejä, ja ne vastahakoisesti antautuvat ja poikkeavat sivuille, kuten "viikset" veneestä nopeasti kävelevältä veneeltä.
Mikä tahansa akustinen tiivistyminen etenee ilmakehässä äänen nopeudella. Ja vaikka keho lentää alaäänellä, sen aiheuttamat ilmaympäristön häiriöt ohittavat sen ja häviävät vähitellen ilmakehään. Mutta kohteen nopeus kasvoi, se tarttui ääneen. Tällä hetkellä kaikki pienet hylkeet sulautuvat yhteen, monoliittiseksi rintamaksi - niillä ei ole aikaa paeta häiriön lähteestä ja hajota. Tällaista etuosaa (paineilman seinää) kutsutaan iskuaaltoksi.
Kaikkiin yrityksiin murtautua tämän seinän läpi, hypätä äänieristyksen yli, liittyy yleensä aavemainen jyrinä. Iskuaalto osuu maahan sellaisella voimalla, että kun kone ylittää äänieristyksen alhaisella korkeudella, se puhaltaa katot taloista ja pudottaa ihmiset jaloistaan. Kun nopeus kasvaa edelleen, lentokone ohittaa äänen ja voi lentää yläpuolella kuin hiljainen aave. Mutta tämä tarkoittaa vain sitä, että ukkonen putoaa sinuun hetken kuluttua.
Silti iskuaalto voidaan periaatteessa kesyttää. Tätä varten on tarpeen valita lentokoneen aerodynaaminen muoto niin, että se lävistää äänieristeen yhtä helposti kuin neula kulkee ohuen kudoksen läpi. Lisäksi räätälöinti -analogia on tässä syvempi kuin se saattaa näyttää ensi silmäyksellä. Huomaa, että monilla yliäänilentokoneilla on neulamaiset nenät ja terävät reunat. Joten heidän on helpompi "lävistää" äänieste. Mutta kokenut; Ompelija tietää: kun ompelet tiettyä kangasta, ompelukone on säädettävä - muuten tulee jauhoja, ei työtä. Lentokoneen "virittäminen" tiettyyn lentotilaan on vaikeampaa, mutta se on silti mahdollista - Tässä tapauksessa äänikartio muuttuu tasaiseksi, iskuaalto ei ole niin terävä ja siksi kova. Kuitenkin akustiikka on herkkä asia. Esimerkiksi viulisti on pakko virittää instrumenttinsa ennen jokaista esitystä mukauttamalla sitä muun muassa tietyn salin ominaisuuksiin, erityisiin ilmakehän olosuhteisiin.
Kuinka "virittää" lentokone?
Muuttuva siipigeometria, säädettävät ilmanottoaukot ja kiinteät suuttimet ovat vain osa ratkaisua. Ammattilaisten mukaan akustiikan ja aerodynamiikan yhdistelmä on niin oikukas, että Leonard Green voisi saavuttaa äänettömyyden tai melko alhaisen melun vain tietyllä tarkasti määritellyllä lentotilalla. Ja erityinen suunnittelukäytäntö osoittaa, kuinka onnistunut sen ratkaisu on.
Maailman ilmailun historia ei ole koskaan tuntenut tällaista matkustajalentokoneita
Brittiläiset ja amerikkalaiset asiantuntijat - 40 hengen ryhmä Cambridgen yliopistosta ja Massachusetts Institute of Technologysta - esittivät kolmen vuoden kehityksen jälkeen projektin uudesta matkustajakoneesta SAX -40. Ihmisille, jotka ovat kaukana aerodynamiikan salaisuuksista, vuoraus hämmästyttää ennen kaikkea muodoillaan. Tämä käsite tunnetaan virallisesti nimellä Blended Wing Body. Uuden auton hännätön hahmo muistuttaa pääpiirteissään lepakkoa. Samaan aikaan lennon lähettämä ääni ei Reutersin mukaan ole voimakkaampi kuin pesukoneen ääni.
Hännätön purjelentokone - idea, joka sopii paitsi matkustajalentokoneille, myös kiertoradalle
"Vallankumouksellisen matkustajalentokoneen projekti on poistettu, ja sen liiketoimintaominaisuudet eivät juurikaan kerro aloittamattomille", sanoi Venäjän kosmonautiaakatemian akateemikko N. I. N. E. Tsiolkovsky, ilma -alusten aerodynamiikan asiantuntija Valentin Belokon. - Alussa 150 tonnin auto lentää noin 900 km / h nopeudella kuljettaen 215 matkustajaa. Tämä ei ole mitään erityistä. Totta, kantama on kunnollinen - noin 9500 km."
Mikä sitten itse asiassa on uuden hankkeen vallankumouksellinen luonne?
Ensinnäkin SAX-40 säästää 35% polttoainetta verrattuna parhaisiin olemassa oleviin matkustajakoneisiin. Jo nyt tämä tosiasia saa meidät puhumaan uudesta autosta siviili -ilmailun pelastajana erittäin todennäköiseltä "vihreältä" verolta niille kasvihuonekaasuille, joita ilma päästää ilmaan.
"Epäilemättä tällainen ainutlaatuinen tehokkuus saavutettiin ei-triviaalilla tavalla", korostaa Valentin Belokon. - Tämä on ensimmäinen matkustajalentokone, joka on suunniteltu yhdistämään siipi rungon kanssa. Ilmailussa tällaisia asioita saadaan erittäin ilmeisillä, erittäin vakavilla ponnisteluilla. Ja minulla ei ole epäilystäkään siitä, että valtava edistys supertietokoneiden käytössä on myös auttanut lyhentämään SAX-40: n suunnitteluaikaa. Lentokone ei ole suunniteltu käyttäen valmiita kaavoja, se on monella tapaa taidekysymys kerrottuna tietokonekokeen voimalla, kuten tässä tapauksessa."
Mutta tämä on todellakin ei-triviaali tulos: epätavallisen korkea hyötysuhde (kolmanneksen korkeampi kuin edullisimman Boeing 787: n, joka ei kuitenkaan vielä lentä) on saavutettu vain kolmessa kehitysvuodessa. Yliääninen matkustaja Concorde suunniteltiin noin seitsemän vuoden ajaksi, vakiomuotoisen Airbus A-380-13 vuoden ajan. "Tässä on juonittelua", Valentin Belokon on varma. - Tämä kone on symbioosi kahdesta ideologiasta: sirppisiipi, jonka ehdotti jo vuonna 1944 saksalainen ARADO -yritys; ja Su-27-luokan hävittäjiämme-Su-34, jotka olivat merkittävä askel siiven integroinnissa rungon kanssa (kehitetty vuosina 1969-1981). SAX-40 on taitava mukautus näistä ratkaisuista. Näin ollen tulee paljon selvemmäksi, kuinka kolmen vuoden aikana suhteellisen vaatimaton, vain 40 hengen tiimi suunnitteli tällaisen vallankumouksellisen lentokoneen."
Uuden auton hännätön hahmo muistuttaa pääpiirteissään lepakkoa. 1 - lentokoneen runko; 2 - moottorit; 3 - suuttimet; 4 - runko; 5 - siiven takareuna; 6 - siiven etureuna
Tällainen hienostunut lentokoneen rungon integrointi siipiin - ei ole selvää, mistä siipi päättyy ja runko itse alkaa - asiantuntijamme mielestä mahdollisti lentokoneen ainutlaatuisen korkean aerodynaamisen laadun (nosta työntövoimaan).”Concorden ja Tu-144: n osalta tämä arvo saavuttaa 7, 5; Boeing 747–787: llä on noin 20. SAX -40: llä on 25–27, - Belokon korostaa. "Ennen häntä vain yksi sarjalentokone, jolla oli samanlainen aerodynaaminen laatu, lensi ympäri maailmaa - strateginen tiedustelulentokoneemme M -55 (Geofizika, Myasishchev Design Bureau): sen aerodynaaminen laatu oli noin 25".
Keskustelukumppanimme selittää, että itse asiassa sekä Concorde että Tu -144 olivat jo hännätöntä - niillä oli vain köli hyvin lähellä siipiä; mutta stabilisaattorit olivat poissa. SAX-40-lentokoneen projektissa keelit haarautuvat ja siirretään siipien päihin.
Korostetaan jälleen: maailman ilmailun historia ei ole vielä tuntenut tällaista matkustajalentokoneita.
SAX-40: n siipien kärkiväli on 67,5 m. Tämä vaikuttaa kohtuuttoman pieneltä lentokoneelta, melkein kuin 400 tonnin Boeing 747: n. Kolme innovatiivista moottoria on telakoitu siiven taakse suihkulla säädettävillä moottoreilla.
Monia muita ratkaisuja. Esimerkiksi laskeutuessa laskuteline poistuu ovista, mutta ne itse on varustettu suojuksilla, jotka vähentävät sekä vastusta että melua. Ilma lähestyy maata nopeudella 350-400 km / h ja nostaa nenäänsä voimakkaasti. Normaalissa nykyaikaisessa lentokoneessa on niin sanotut säleet, jotka lisäävät dramaattisesti nostoa. Tässä lentokoneessa ei ole säleitä, mutta erikoisprofiili - nokalla alas taivutettu - mahdollistaa nopeuden pienentämisen melko turvalliselle tasolle ilman säleitä.
On selvää, että tutkijoiden ja suunnittelijoiden kaikkien ponnistelujen päätavoite ei ollut lainkaan halu tehdä vaikutelma mahdollisten matkustajien mielikuvitukseen. "Tämä lentokoneen muoto on loistava saavutus aerodynamiikassa", sanoo Valentin Belokon."Univormulla on kaksi tarkoitusta: risteily, erittäin taloudellinen lento ja hyvä turvallinen lasku."
Lentokoneen luojat itse korostavat, että vaikka valmistajat hyväksyisivät uuden mallin, nousemme SAX-40: een parhaimmillaan vuosina 2025–2030: täysin uuden lentokoneen julkaiseminen on erittäin kallis ja melko riskialtis ilo. Lisäksi tämä prosessi edellyttää myös uusien tuotantolaitosten rakentamista.
"Silti vuosi 2025 on varovainen arvio", sanoo Valentin Belokon, Venäjän kosmonautiakatemian akateemikko. - Kun perusasiat ratkaistaan, kaikki riippuu tietysti tuista. Odotan, että määräaikaa voidaan lyhentää vuoteen 2015. Lisäksi minulla ei ole epäilystäkään siitä, että SAX-40: n kehittäjät eivät ole vielä asettaneet kaikkia kortteja. Varmasti he ovat suunnitelleet tai suunnittelevat aktiivisesti lentokoneluokkaa nyt-alkaen kevyimmästä, 150 tonnin SAX-40: stä aina 1000 tonnin matkustajakoneeseen asti."
