100 великих достижений в мире техники - Станислав Зигуненко

Нанотехнологии позволят также проводить автоматическую чистку сидений и кабины после каждого полета без необходимости привлечения персонала и использования типичных, загрязняющих окружающую среду спреев. А сами пассажирские кресла, сделанные из полностью экологичных материалов, будут способны не только самостоятельно очищаться от пыли и грязи, но и принимать форму тела пассажира.

Сами же пассажиры получат удобства, немыслимые сегодня. У них будут не только эксклюзивные кровати и ванные комнаты, но каждый также сможет трансформировать свою кабину в кабинет, спальню или даже виртуальную спорт-площадку, где можно сыграть, например, в гольф.

Concept Plane будет потреблять меньше горючего, чем его предшественники: крылья и фюзеляж будут единым целым, двигатели окажутся полускрыты в фюзеляже, они уже не подвешены к гондоле, потому что они революционные, очень тихие и экономичные, отпадет необходимость иметь к ним постоянный доступ для технического обслуживания. Наконец, самолет будущего будет улавливать человеческое тепло пассажиров, чтобы накапливать его и вновь использовать, экономя таким образом энергию.

Нынешнее разделение интерьера лайнера на салоны первого, бизнес– и эконом-класса будет заменено на разграничение по иному принципу – на зоны «vitalising», «interactive» и «smart tech».

В первой зоне пассажирам обеспечат максимальную релаксацию, воздух насытят витаминами и антиоксидантами, кресла время от времени будут делать массаж, а вентиляция включать систему ароматерапии.

Второй, интерактивный отсек позволит пассажирам погружаться в виртуальную реальность, рассматривать передвижение лайнера на огромной подвижной карте или даже становиться героями трехмерных компьютерных игр.

В «умном салоне» разместятся пассажиры, настроенные больше на деловой лад. Голографические экраны и системы связи позволят им провести время в пути с большей пользой. Таким образом, при желании на борту лайнера можно будет продолжать делать все то, чем каждый из пассажиров занимался бы на земле.

По словам Акселя Крейна, технически создать описанный в концепции самолет будет возможно к 2020 году, но в реальности в воздух такой самолет сможет подняться в воздух примерно к 2050 году. В компании также говорят, что прозрачный самолет – это лишь одна из идей, представленных в рамках концепции The Future by Airbus, когда инженерам предложили просто помечтать, каким бы они хотели видеть авиалайнер будущего.

Сверх звука, но без грохота…

Эффект разорвавшейся бомбы (хотя и беззвучной) произвела весть о новом изобретении. Американский аэродинамик Леонард Грин запатентовал конструкцию бесшумного сверхзвукового самолета. Когда можно ожидать появления самолетов-призраков?..

Шум давит шум? Одна из причин, почему до сих пор не получили широкого распространения сверхзвуковые пассажирские авиалайнеры – производимый ими гром среди ясного неба. Сверхзвуковому «Конкорду» было разрешено проявлять свою прыть лишь над пустынными районами Атлантики. Иначе создаваемая им даже на 20-километровой высоте ударная волна могла оказаться настолько интенсивной, что у людей на земле полопались бы барабанные перепонки, а из окон повылетали стекла.

Новый же лайнер, не создавая подобного грохота, будет способен за 90 минут перекрыть всю территорию США со скоростью 3М, то есть втрое превышающей быстроту распространения звука в воздухе. «Такие самолеты, – говорит Грин, – быстро вытеснят обычные авиалайнеры с дальних трасс, поскольку намного сократят продолжительность полетов». Однако хитрый изобретатель и словом не обмолвился в своем сообщении, каким же образом ему удалось справиться со своей задачей.

Первое, что приходит на ум, – Грину удалось как-то удалось справиться с шумом двигателей. Звоню приятелю в ЦИАМ – Центральный институт авиационного моторостроения. Когда-то, теперь уже лет двадцать с лишним тому назад, мы вместе принимали участие в испытаниях воздухозаборников для нашего «сверхзвуковика» Ту-144.

«Ну ты оптимист, – смеется в трубку приятель, ставший за прошедшие годы доктором наук. – Ничего принципиально нового за прошедшие годы так и не придумали. Если не считать, конечно, системы активного шумоподавления. Но и она еще не вышла за пределы лаборатории. Ни у них, ни у нас»…

На смену Ту-144 придут новые сверхзвуковые авиалайнеры

Если все осталось по-прежнему, значит, шум авиационных реактивных двигателей уменьшают прежде всего за счет их многоконтурности. «Хотя рев самых больших из них не превышает 100 децибеллов, – отмечалось в свое время, – по удельной мощности они почти вдвое превышают обычные одноконтурные».

А происходит так вот почему. Вместо одного компрессора – самого шумного агрегата – в двигателе теперь ставят несколько. Причем режимы их работы подбирают так, чтобы шумы от механизмов в какой-то мере компенсировали, а не усиливали друг друга. Оказывается, может быть в технике и такое – шум давит шум. Именно на такую, активную систему шумоподавления и намекал мой приятель.

Суть ее работы, так сказать, в чистом виде можно объяснить следующим образом. На выходе работающего и, соответственно, шумящего агрегата ставят микрофон. Записанные им шумы подвергают специальной обработке. Весь спектр разлагается на синусоидальные составляющие, каждая из которых затем сдвигается с таким расчетом. чтобы при наложении на составляющие исходного шума «горб» каждой налагаемой кривой оказывался на месте «провала» исходной. Согласно законам физики при этом должна происходит интерференция акустических волн и их взаимное погашение.

Так гласит теория. Однако на практике достаточно чуть не угадать с наложением, и шумы, вместо того чтобы погасить друг друга, лишь усилят общую какофонию. До сих пор никому не удалось разработать столь точно и быстро действующие анализаторы, которые были бы способны производить точное наложение синусоидальных составляющих друг на друга. Так что даже частичное подавление шумов взаимным влиянием уже можно считать достижением.

В основном же авиационным конструкторам приходится пока обходиться традиционными средствами шумоглушения. Они ставят на диффузоре и сопле двигателя глушители, используют шумо– и вибропоглощающие прокладки и покрытия моторных гондол… Однако за это приходится расплачиваться суммарным уменьшением тяги. Так что если даже предположить, будто Леонарду Грину действительно удалось сконструировать глушитель, на 100 %; снимающий шум, это всего лишь означало бы, что и тяга такого двигателя равна практически нулю! А кому он такой нужен?..

Нет, разгадку «фокуса» надо, наверное, искать в другом месте. Грин ведь аэродинамик…

Подсказка аэродинамиков. В МАИ, на кафедре аэродинамики летательных аппаратов, начальник одной из лабораторий кафедры, кандидат технических наук Г.Ф.Чернов и его коллеги к моему сообщению отнеслись с интересом. «Ну что же, давайте попробуем прикинуть, в чем заключается “изюминка” гриновского изобретения»…

И дальше я еле поспевал записывать высказываемые предположения. Суммируя их смысл, можно сказать следующее. Бесшумный авиалайнер для аэродинамиков – не новость. Теоретики давно уж показали принципиальную возможность его существования. Для этого надо «всего лишь» сгладить скачок уплотнения, не дать ему оторваться от корпуса самолета.

Физическая картина, в описании которой, кроме одного из основоположников аэродинамики Чаплыгина, приняли участие и другие видные наши ученые – Христианович, Дойцянский, Струминский и др. – в конце концов вырисовалась такая.

Всякое быстролетящее тело испускает звук. Свистят пули и снаряды, свистит камень, выпущенный из пращи, да и лоза при резком взмахе ею… Причина тому – акустические волны или микроскопические уплотнения воздуха, которые производит быстродвижущееся тело. В своем устремлении вперед оно как бы расталкивает молекулы воздуха, и те неохотно поддаются, расходясь в стороны, подобно «усам» от быстро идущей по воде лодки.

Всякое акустическое уплотнение распространяется в атмосфере со скоростью звука. И пока тело летит с дозвуковой скоростью, вызываемое им возмущения воздушной среды обгоняют его, постепенно рассеиваясь в атмосфере. Но вот скорость объекта повысилась, он догнал звук. В этот момент все мелкие уплотнения сливаются воедино, в монолитный фронт – они уж не успевают убежать от источника возмущения и рассеяться. Такой фронт (стена сдавленного воздуха) и получил название скачка уплотнения.

Всякая попытка пробить эту стену, перескочить звуковой барьер, как правило, сопровождается жутким грохотом. Ударная волна обрушивается на землю с такой силой, что при преодолении самолетом звукового барьера на низкой высоте с домов сносит крыши, а людей сшибает с ног. При дальнейшем увеличении скорости самолет обгоняет звук и может промчаться над головой подобно беззвучному привидению. Но это всего лишь значит, что гром обрушится на вас несколькими мгновениями позднее.