Ahli aerodinamika Amerika Leonard Green mematenkan desain pesawat supersonik senyap. Berita ini menghasilkan efek seperti bom di kalangan spesialis. Insinyur telah lama berjuang dengan kebisingan. Ini hanya pada abad XV-XVII. banyak kebisingan dan bahkan gemuruh yang dibuat oleh mesin dikaitkan dengan kekuatannya.; Saat ini, para ahli mencoba membuat mesin, mobil, pesawat apa pun setenang mungkin, menghabiskan banyak pekerjaan pada desain dan produksi semua jenis knalpot.
Kapal baru, yang diusulkan oleh Leonard Green, tanpa menimbulkan suara seperti deru Concorde, akan mampu melintasi seluruh wilayah AS dalam 90 menit dengan kecepatan tiga kali kecepatan rambat suara di udara. Pesawat seperti itu, Green percaya, akan dengan cepat menggantikan pesawat konvensional dari rute jarak jauh, karena mereka akan secara signifikan mengurangi durasi penerbangan. Namun, penemu belum mengatakan sepatah kata pun tentang bagaimana ia berhasil mengatasi tugasnya.
Bagaimana Anda bisa mengurangi kebisingan mesin jet?
Kebisingan mesin jet pesawat berkurang terutama karena desain multi-sirkuitnya. Alih-alih satu kompresor - unit paling berisik - beberapa dipasang di mesin turbojet. Selain itu, mode operasinya dipilih sehingga kebisingan dari mekanisme sampai batas tertentu mengimbangi, dan tidak saling memperkuat. Ternyata mungkin ada hal seperti itu dalam teknologi - kebisingan menekan kebisingan.
Ada juga yang disebut sistem pengurangan kebisingan aktif. Esensi mereka dapat dijelaskan sebagai berikut. Mikrofon ditempatkan di pintu keluar unit yang berfungsi dan, karenanya, berisik. Suara-suara yang direkam olehnya dikenakan pemrosesan khusus. Seluruh spektrum didekomposisi menjadi komponen sinusoidal, yang masing-masing kemudian digeser sedemikian rupa sehingga ketika ditumpangkan pada komponen kebisingan asli, "punuk" dari setiap kurva yang ditumpangkan berada di tempat "dip" aslinya. satu. Sesuai dengan hukum fisika, interferensi gelombang akustik dan pembatalan timbal baliknya harus terjadi. Jadi teorinya berjalan. Namun, dalam praktiknya, cukup membuat sedikit kesalahan dengan overlay, dan suara-suara itu, alih-alih memadamkan satu sama lain, hanya akan meningkatkan hiruk-pikuk keseluruhan. Sampai saat ini, belum ada yang mampu mengembangkan alat analisa yang akurat dan bekerja cepat yang akan mampu menghasilkan superposisi akurat dari komponen sinusoidal di atas satu sama lain. Jadi bahkan penekanan parsial kebisingan oleh pengaruh timbal balik sudah dapat dianggap sebagai pencapaian.
Untuk sebagian besar, perancang pesawat harus puas dengan sistem peredam bising tradisional. Mereka memasang muffler pada diffuser dan nozzle mesin, menggunakan gasket peredam kebisingan dan getaran dan pelapis untuk nacelles mesin. Namun, ini datang dengan biaya pengurangan total daya dorong. Jadi, bahkan jika kita berasumsi bahwa Leonard Green benar-benar berhasil merancang knalpot yang menghilangkan kebisingan 100%, ini hanya berarti bahwa daya dorong mesin seperti itu praktis nol! Dan siapa yang membutuhkan dia seperti itu?
Lalu, apa rahasia pesawat yang diam?
Bagi para ahli aerodinamika, pesawat yang tenang bukanlah hal baru. Para ahli teori telah lama menunjukkan kemungkinan mendasar keberadaannya. Untuk melakukan ini, Anda hanya perlu menghaluskan gelombang kejut, tidak membiarkannya keluar dari badan pesawat. Gambaran fisik dari fenomena ini terlihat seperti ini. Setiap benda yang terbang dengan cepat mengeluarkan suara. Peluru dan proyektil bersiul, batu ditembakkan dari selempang bersiul … Alasannya adalah gelombang akustik atau pemadatan mikroskopis udara yang dihasilkan oleh benda yang bergerak cepat. Dalam perjuangannya ke depan, tampaknya mendorong molekul udara ke samping, dan mereka dengan enggan menyerah, menyimpang ke samping, seperti "kumis" dari perahu yang dengan cepat berjalan di atas air.
Setiap pemadatan akustik merambat di atmosfer dengan kecepatan suara. Dan sementara tubuh terbang dengan kecepatan subsonik, gangguan lingkungan udara yang disebabkan olehnya menyusulnya, secara bertahap menghilang di atmosfer. Tapi kecepatan objek meningkat, itu menyusul suara. Pada saat ini, semua segel kecil bergabung bersama, menjadi front monolitik - mereka tidak punya waktu untuk melarikan diri dari sumber gangguan dan bubar. Bagian depan (dinding udara terkompresi) seperti itu disebut gelombang kejut.
Setiap upaya untuk menerobos tembok ini, untuk melompati penghalang suara, sebagai suatu peraturan, disertai dengan gemuruh yang menakutkan. Gelombang kejut menghantam tanah dengan kekuatan sedemikian rupa sehingga ketika pesawat mengatasi penghalang suara di ketinggian rendah, itu menghancurkan atap rumah dan membuat orang jatuh. Saat kecepatan meningkat lebih jauh, pesawat menyalip suara dan dapat terbang di atas kepala seperti hantu yang diam. Tetapi ini hanya berarti bahwa guntur akan menimpa Anda beberapa saat kemudian.
Namun, gelombang kejut pada prinsipnya dapat dijinakkan. Untuk melakukan ini, perlu untuk memilih bentuk aerodinamis untuk pesawat sehingga menembus penghalang suara dengan kemudahan yang sama seperti jarum melewati jaringan tipis. Selain itu, analogi menjahit di sini lebih dalam daripada yang terlihat pada pandangan pertama. Perhatikan bahwa banyak pesawat supersonik memiliki hidung seperti jarum dan sayap bermata tajam. Jadi lebih mudah bagi mereka untuk "menembus" penghalang suara. Tapi berpengalaman; Penjahit tahu: saat menjahit kain tertentu, mesin jahit perlu disesuaikan - jika tidak akan ada tepung, tidak berfungsi. Lebih sulit untuk "menyetel" pesawat ke mode penerbangan tertentu, tetapi masih mungkin - Dalam hal ini, kerucut suara menjadi rata, gelombang kejut tidak akan begitu tajam, dan karenanya keras. Namun, akustik adalah hal yang rumit. Misalnya, seorang pemain biola sebelum setiap pertunjukan dipaksa untuk menyetel ulang instrumennya, mengadaptasinya, antara lain, dengan karakteristik aula yang diberikan, dengan kondisi atmosfer tertentu.
Bagaimana cara "menyetel" pesawat?
Geometri sayap variabel, intake udara yang dapat diatur, dan nozel tetap hanyalah sebagian dari solusi. Kombinasi akustik dengan aerodinamis, menurut para profesional, sangat berubah-ubah sehingga Leonard Green dapat mencapai keadaan tanpa suara, atau lebih tepatnya kebisingan rendah, hanya dengan beberapa mode penerbangan yang ditentukan secara ketat. Dan praktik desain khusus akan menunjukkan seberapa sukses solusinya.
Sejarah penerbangan dunia tidak pernah mengenal pesawat penumpang seperti itu
Spesialis Inggris dan Amerika - tim yang terdiri dari 40 orang dari Universitas Cambridge dan Institut Teknologi Massachusetts - setelah tiga tahun pengembangan, mempresentasikan proyek untuk pesawat penumpang baru SAX-40. Bagi orang yang jauh dari misteri aerodinamika, liner pertama-tama memukau dengan bentuknya. Konsep ini secara resmi dikenal sebagai Blended Wing Body. Sosok tanpa ekor dari mobil baru ini secara garis besar menyerupai kelelawar. Pada saat yang sama, suara yang dipancarkan dalam penerbangan, menurut Reuters, tidak akan lebih keras daripada suara mesin cuci.
Glider tanpa ekor - ide yang cocok tidak hanya untuk pesawat penumpang, tetapi juga untuk pesawat orbital
“Proyek pesawat penumpang revolusioner telah dideklasifikasi, karakteristik bisnisnya tidak akan banyak bicara bagi yang belum tahu,” akademisi Akademi Kosmonotika Rusia dinamai N. I. N. E. Tsiolkovsky, seorang ahli di bidang aerodinamika pesawat Valentin Belokon. - Pada awalnya, sebuah mobil seberat 150 ton terbang dengan kecepatan sekitar 900 km / jam, membawa 215 penumpang. Ini tidak ada yang istimewa. Benar, jangkauannya lumayan - sekitar 9500 km."
Jadi, apa sebenarnya sifat revolusioner dari proyek baru itu?
Pertama-tama, SAX-40 menghemat 35% bahan bakar dibandingkan dengan pesawat terbaik yang ada. Bahkan sekarang, fakta ini membuat kita berbicara tentang mobil baru sebagai penyelamat penerbangan sipil dari pajak "hijau" yang sangat mungkin untuk gas rumah kaca yang dipancarkan ke atmosfer oleh pesawat.
“Tidak diragukan lagi, efisiensi unik seperti itu dicapai dengan cara yang tidak sepele,” tegas Valentin Belokon. - Ini adalah pesawat penumpang pertama yang dirancang dengan prinsip memadukan sayap dengan badan pesawat. Dalam penerbangan, hal-hal seperti itu diperoleh dengan upaya yang sangat tidak jelas dan sangat serius. Dan saya yakin bahwa kemajuan luar biasa dalam penggunaan superkomputer juga membantu mempersingkat waktu desain SAX-40. Sebuah pesawat terbang tidak dirancang menggunakan formula yang sudah jadi, itu dalam banyak hal adalah masalah seni, dikalikan dengan kekuatan eksperimen komputer, seperti dalam kasus ini."
Tapi ini benar-benar hasil yang tidak sepele: efisiensi yang luar biasa tinggi (sepertiga lebih tinggi dari Boeing 787 paling ekonomis, yang, bagaimanapun, belum terbang) dicapai hanya dalam tiga tahun pengembangan. Penumpang supersonik Concorde dirancang selama sekitar tujuh tahun, Airbus -380 yang tampak standar - selama 13 tahun. “Ada intrik di sini,” Valentin Belokon yakin. - Mesin ini merupakan simbiosis dari dua ideologi: sayap sabit, diusulkan pada tahun 1944 oleh perusahaan Jerman ARADO; dan pesawat tempur kelas Su-27 kami - Su-34, yang merupakan langkah penting dalam integrasi sayap dengan badan pesawat (dikembangkan pada 1969-1981). SAX-40 adalah adaptasi terampil dari solusi ini. Dengan demikian, menjadi lebih jelas bagaimana dalam tiga tahun sebuah tim yang relatif sederhana yang hanya terdiri dari 40 orang merancang pesawat revolusioner seperti itu.
Sosok tanpa ekor dari mobil baru ini secara garis besar menyerupai kelelawar. 1 - bingkai pesawat; 2 - mesin; 3 - nozel; 4 - sasis; 5 - ujung sayap yang tertinggal; 6 - ujung depan sayap
Integrasi yang begitu canggih dari badan pesawat dengan sayap - tidak jelas di mana sayap berakhir dan badan pesawat itu sendiri dimulai - menurut pendapat ahli kami, memungkinkan untuk mencapai kualitas aerodinamis tinggi yang unik dari pesawat (rasio angkat ke dorong). “Untuk Concorde dan Tu-144 kami, nilai ini mencapai 7, 5; Boeing 747–787 memiliki sekitar 20. SAX-40 memiliki 25–27, - Belokon menekankan. “Sebelumnya, hanya satu pesawat seri dengan kualitas aerodinamis serupa yang terbang di seluruh dunia - pesawat pengintai strategis kami M-55 (Geofizika, Biro Desain Myasishchev): kualitas aerodinamisnya sekitar 25”.
Teman bicara kami menjelaskan bahwa sebenarnya baik Concorde dan Tu-144 sudah tidak berekor - mereka hanya memiliki lunas yang terletak sangat dekat dengan sayap; tapi stabilizernya udah ilang. Dalam proyek pesawat SAX-40, lunas seolah-olah bercabang dan dipindahkan ke ujung sayap.
Mari kita tekankan lagi: sejarah penerbangan dunia belum mengenal pesawat penumpang seperti itu.
Lebar sayap SAX-40 adalah 67,5 m. Ini tampaknya berlebihan untuk pesawat yang agak kecil, hampir seperti Boeing 747 seberat 400 ton. Tapi itu berarti area sayap yang bertambah. Tiga mesin inovatif ditambatkan ke bagian belakang sayap, dengan mesin yang dapat disesuaikan dengan jet.
Banyak solusi lainnya. Misalnya, saat mendarat, roda pendarat meninggalkan pintu, tetapi mereka sendiri dilengkapi dengan fairing yang mengurangi hambatan dan kebisingan. Mendekati tanah dengan kecepatan 350-400 km / jam, pesawat mengangkat hidungnya dengan kuat. Sebuah pesawat modern yang normal memiliki apa yang disebut bilah, yang secara dramatis meningkatkan daya angkat. Tidak ada bilah di pesawat ini, tetapi profil khusus - membungkuk dengan paruhnya - memungkinkan Anda untuk mengurangi kecepatan ke tingkat yang cukup aman tanpa bilah.
Jelas bahwa tujuan utama dari semua upaya para ilmuwan dan desainer sama sekali bukan keinginan untuk mengesankan imajinasi calon penumpang. “Bentuk pesawat ini merupakan pencapaian brilian dalam aerodinamis,” kata Valentin Belokon."Seragam itu melayani dua tujuan: jelajah, penerbangan yang sangat ekonomis, dan pendaratan aman yang baik."
Pembuat pesawat itu sendiri menekankan bahwa bahkan jika pabrikan menyetujui desain baru, kami akan naik SAX-40 paling-paling pada tahun 2025–2030: pelepasan pesawat yang benar-benar baru adalah kesenangan yang sangat mahal dan agak berisiko. Selain itu, proses ini juga membutuhkan pembangunan fasilitas produksi baru.
“Namun, 2025 adalah perkiraan yang konservatif,” kata Valentin Belokon, seorang akademisi dari Akademi Kosmonotika Rusia. - Ketika hal-hal mendasar diselesaikan, tentu saja, semuanya tergantung pada subsidi. Saya memperkirakan bahwa tenggat waktu dapat dipersingkat menjadi 2015. Selain itu, saya tidak ragu bahwa pengembang SAX-40 belum menyiapkan semua kartu. Tentunya mereka telah merancang atau secara aktif merancang kelas pesawat sekarang - mulai dari yang paling ringan, SAX-40 150 ton, hingga setidaknya 1000 ton pesawat."
