Для преодоления звукового барьера в авиацию могут вернуться бипланы

Исследователи Стэнфордского университета и Массачусетского технологического института (оба – Соединенные Штаты Америки) тщательно смоделировали с помощью компьютера крыло Буземана, предложенное в 50-х годах 20 века, и обнаружили, что его реализация на практике является вполне достижимой. Но самое главное, это может привести к тому, что появится сверхзвуковой самолёт, который не будет давать ударную волну при преодолении звукового барьера.

Сверхзвуковой пассажирский самолет «Конкорд», хотя и завершил свою работу в 2003 году не по причине шумности, был не очень широко распространен в первую очередь потому, что дикие звуки, которые издавал самолет при преодолении звукового барьера, не дали возможность ему получить разрешение на осуществление периодических рейсов над сушей. С территории англо-американских аэропортов взлет и разгон самолета проходили над водой, поэтому его единственной судьбой долгие годы оставался трансатлантический рейс.

Для преодоления звукового барьера в авиацию могут вернуться бипланы



Но даже если в будущем самолеты будут спроектированы лучше, то проблема, связанная с преодолением звукового барьера, все равно не потеряет своей актуальности. Это связано не только с тем, что граждане, которые находятся на земле, будут всегда недовольны. Все дело в том, что, когда летательный аппарат преодолевает звуковой барьер, на передней кромке его крыла происходит процесс формирования ударной волны. При этом у передней кромки пограничный слой воздуха сохраняет дозвуковую скорость, и происходит переход избыточной кинетической энергия потока во внутреннюю энергию газа. Как результат – резкое возрастание давления и температуры пограничного слоя, ведущее к скачкообразному росту сопротивления. Иначе говоря, звуковые спецэффекты самолета на земле требуют большого расхода топлива, что считается еще одним слабым местом «Конкорда» и Ту-144.

Но не все так запущено! Биплан, который сегодня воспринимается только как архаичный кукурузник, может вернуться в авиацию и исправить положение. Еще в 50-х годах 20 века Адольф Буземан предложил решить проблему преодоления звукового барьера с помощью двойного крыла, в котором происходит наложение ударных волн, образующихся от нижнего и верхнего крыла, друг на друга и их взаимное гашение. Пограничный слой отличается температурой и меньшим давлением, что отражается на повышении экономичности ЛА.
Тогда же, в 1950-х, проблема возникла при создании крыла очень тонкого профиля, иначе сопротивление было бы очень большим, чтобы самолет смог лететь с умеренным расходом топлива.

Помимо этого, при осуществлении работы на том числе Маха, которое в такое крыло было заложено во время проектирования, все пройдет идеально. Но если скорость изменится незначительно, то крыло начинает давать сбои, а ведь до осуществления крейсерского полёта летательный аппарат должен еще взлететь и разогнаться. Самый трудный момент был в том, что между парами крыльев был маленький зазор, и большой объём воздуха, проходя через него во время преодоления звукового барьера, падал до уровня, который не мог обеспечить сохранение достаточной подъёмной силы. Получалось, что крыло «задыхалось»!

После того, как в 2009 году появилась диссертационная работа Жуй Ху, сотрудника Стэнфордского университета, стало понятно, что данный вопрос решается путем оптимизации аэродинамического профиля биплана Буземана. Однако только недавно проведенные работы по компьютерному моделированию таких профилей исследователями Жуй Ху и Ци Ци Ваном показали, какую точно форму должны иметь крылья, чтобы это можно было осуществить на практике.

Ученые заметили, что для создания достаточной подъёмной силы крыльев Буземана на дозвуке и трансзвуке нужно выполнить внутренние поверхности крыла предельно гладкими и сделать переднюю кромку так, чтобы она слегка выступала вниз для нижней пары и вверх - для верхней пары. Это приводит к засасыванию крыльями большого потока воздуха на несущие поверхности. Крылья получают подъёмную силу и сопротивление, свойственные обычным крыльям, совершающим полет на некрейсерских скоростях. Сопротивление же на крейсерской скорости упало вдвое.

Надо сказать, что это является нечто большим, чем революция. Уменьшение сопротивления в два раза по сравнению с «Конкордом» означает, что сохраняя прежнюю дальность, самолет будет меньше брать топлива или расходовать меньше горючего. Можно ожидать увеличения топливной эффективности сверхзвуковых лайнеров более чем вдвое. В одночасье стали морально устаревшими конструкции истребителей пятого поколения, поскольку и ПАК ФА, и F-22 проектировались по традиционным схемам, и эффективность их полета существенно ниже по сравнению с крылом Буземана - Вана - Ху.

Подготовлено по материалам Компьютерра–Онлайн и MIT News.


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 18
  1. Ion Coaelung 27 марта 2012 10:29
    Жуй Ху и Ци Ци Ван,
    Буземан - Ван - Ху
    Ху из ху, не пойму
    Коромыслом об диван...
    Ion Coaelung
  2. вард 27 марта 2012 11:03
    Да как всё запущено... в гидродинамике это уже используют лет сто...катамаран называется... статье плюс..
    1. Алексей Приказчиков 27 марта 2012 11:43
      Все нове это хорошо забытое старое. smile
      Алексей Приказчиков
    2. snek 27 марта 2012 13:45
      Цитата: вард
      Да как всё запущено... в гидродинамике это уже используют лет сто...катамаран называется...

      вот как оно выглядит в более внятном ракурсе (не этот конкретный самолете но с таким же крылом)

      И как это связано с катамараном?
      snek
    3. Басарев 14 ноября 2013 19:59
      Катамаран - не биплан!Катамаран - это два соединённых корпуса, а биплан - это две пары крыльев
  3. Vital 33 27 марта 2012 11:15
    Жуй Ху... Несладко бы ему пришлось у нас с таким имечком...))))
    Vital 33
    1. 755962 27 марта 2012 22:59
      За иронию однозначно "+"
      755962
  4. Igorboss16 27 марта 2012 12:01
    увидим что на это скажут наши учёные , всё таки компьютерное моделирование может временами и ошибаться , но перспективы использования данной технологии радуют good
    Igorboss16
  5. dred 27 марта 2012 12:39
    Хороши американцы.если овчинка будет стоить выделки и мы начнём.а пока пусть американцы тратятся.
    dred
  6. snek 27 марта 2012 13:48
    Фото дающее более вменямое представление о машине:
    snek
    1. luiswoo 28 марта 2012 01:10
      Знатная этажерка - взлёт и посадка, наверно, будут выглядеть как в цирке - высота с А380 и треть от его длины)
      1. vylvyn 28 марта 2012 02:16
        Смотрится круто. Только кабину пилотов придётся переносить скорее всего вниз.
        vylvyn
  7. GTI 27 марта 2012 18:50
    на скат похож)
    GTI
  8. kPoJluK2008 27 марта 2012 20:02
    "Уменьшение сопротивления в два раза по сравнению с «Конкордом» означает, что сохраняя прежнюю дальность, самолет будет меньше брать топлива или расходовать меньше горючего. Можно ожидать увеличения топливной эффективности сверхзвуковых лайнеров более чем вдвое. В одночасье стали морально устаревшими конструкции истребителей пятого поколения, поскольку и ПАК ФА, и F-22 проектировались по традиционным схемам, и эффективность их полета существенно ниже по сравнению с крылом Буземана - Вана - Ху."

    Нужно отметить что это относится ТОЛЬКО к преодолению звукового барьера! на на дозвуковых скоростях, а именно на них происходит воздушный бой - такое крыло будет существенно УВЕЛИЧИВАТЬ лобовое сопротивление самолета и гасить его скорость, хотя мы и получим лучшие маневренные характеристики, и то возможно получим!
    kPoJluK2008
  9. mr.Man 27 марта 2012 21:37
    Скорее это биплан с замкнутым крылом...
    Бородатая уже новость:
    К таким же "бипланам" можно отнести белорусский самолетик с овальным СКБ "Камертон" в "железе", конечно на скоростные рекорды не замахиваются ребята, но попытки летать уже делают...
    http://www.youtube.com/watch?v=D58ufv_Uvqk
    Патент за Белоруссией и Россией...


  10. Chicot 1 28 марта 2012 11:44
    Весьма занятный материал! good Прочитал с интересом... Что ж, иной раз прорыв в какой-либо области происходит через парадокс. Такое уже случалось, и не раз. Возможно, что этот принцип сработает и в данном случае...
  11. ikrut 28 марта 2012 20:38
    Экономия топлива на сверхзвуковых скоростях - это лишь один малюсенький аспект в аэродинамике. Тем более такой специфичной машинки как многоцелевой истребитель. Так что заявление типа того, что" ПАК-ФА и Ф-22 уже морально устарели" я бы так уж всерьез не принимал. Экономия топлива - далеко не главный показатель самолета 5-го поколения. Зато появление второго крыла при требовании "не видимости" истребителя может и не позволить реализовать предлагаемую аэродинамику. Кто знает? Понятное дело, что когда-то все устареет. Но, думаю, пока сверхзвуковой биплан "научат" летать хотя бы так же. как сегодняшние машины 5-го поколения, при прочих равных - времени пройдет не мало. И далеко не фактор экономии топлива при переходе на сверхзвук станет мотивацией замены нынешнего пятого поколения. Еще очень много задачек нужно будет решить и проблемок устранить. Тот биплан о котором идет речь - это вовсе не те старые бипланы, известные нам маневренностью и устойчивостью. Там другие профили и аэродинамика крыла иная. Не известно, как поведет себя новое крыло при тех нагрузках, которые свойственны истребителю. Хотя, возможно, для обычных грузо-пассажирских самолетов это решение и применимо. Я сам, по первой специальности - аэрогидромеханик. Потому представляю о чем речь.
    1. Басарев 14 ноября 2013 20:02
      Да и бипланы лишь полумера.Вот трипланы действительно знатны.Сразу вспоминается герой Первой Мировой Сопвич Триплейн.
  12. Pegass 30 апреля 2012 18:37
    В 80-х была представлена модель с крылом в виде кольца.
    Pegass
  13. Gonoriy 28 января 2015 18:48
    Думаю автор поторопился хоронить традиционные самолеты.Хотя бы потому, что на них были огромные деньги потрачены.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня