Avión silencioso
El especialista en aerodinámica estadounidense Leonard Green patentó la construcción de un avión supersónico silencioso. Esto noticias Producido entre los expertos el efecto de una bomba. Los ingenieros han luchado contra el ruido durante mucho tiempo. Es solo en los siglos XV - XVII. el gran ruido e incluso el rugido producido por la máquina se asoció con su poder. Hoy en día, los expertos están tratando de hacer que cualquier motor, automóvil, avión sea lo más silencioso posible, dedicando mucho trabajo al diseño y fabricación de varios silenciadores.
El nuevo revestimiento, propuesto por Leonard Green, sin crear un ruido similar al del retumbar del Concorde, podrá cruzar todo el territorio de los EE. UU. En minas 90 a una velocidad tres veces superior a la velocidad de propagación del sonido en el aire. Dichos aviones, según Green, serán expulsados rápidamente por los aviones regulares de las rutas de larga distancia, ya que acortarán considerablemente la duración de los vuelos. Sin embargo, el inventor aún no ha hablado ni una sola palabra sobre cómo logró hacer frente a su tarea.
¿Cómo reducir el ruido de un motor a reacción?
Ruido aviación Los motores a reacción se reducen principalmente debido a su multicircuito. En lugar de un compresor, la unidad más ruidosa, se instalan varios en el motor turborreactor. Además, los modos de su funcionamiento se seleccionan de modo que el ruido de los mecanismos se compense en cierta medida y no se refuercen entre sí. Resulta que puede haber algo así en la tecnología: el ruido suprime el ruido.
Existen los llamados sistemas activos de reducción de ruido. Su esencia se puede explicar de la siguiente manera. A la salida de un agregado de trabajo y, en consecuencia, ruidoso, se coloca un micrófono. El ruido registrado por él es sometido a un tratamiento especial. Todo el espectro se descompone en componentes sinusoidales, cada uno de los cuales se desplaza de modo que, cuando el ruido inicial se superpone a los componentes del ruido, cada curva impuesta se encuentra en el lugar de la caída inicial. De acuerdo con las leyes de la física, la interferencia de las ondas acústicas y su mutua cancelación deben ocurrir. Eso dice la teoría. Sin embargo, en la práctica es suficiente cometer un pequeño error con la imposición, y el ruido, en lugar de extinguirse, refuerza la cacofonía general. Hasta ahora, nadie ha podido desarrollar analizadores que funcionen de manera tan precisa y rápida que puedan producir una imposición exacta de componentes sinusoidales entre sí. Así que incluso la supresión parcial del ruido por la influencia mutua ya puede considerarse un logro.
En su mayor parte, los diseñadores de aeronaves todavía tienen que manejar con atenuadores de sonido tradicionales. Colocan silenciadores en el difusor y la boquilla del motor, utilizan juntas que absorben el ruido y las vibraciones y cubren las góndolas del motor. Sin embargo, tienes que pagar por esto reduciendo el empuje total. Entonces, incluso si asumimos que Leonard Green realmente logró construir un silenciador, que elimina el ruido en el 100%, ¡solo significaría que el empuje de un motor de este tipo es casi cero! ¿Y quién necesita esto?
¿Cuál, entonces, es el secreto de un avión silencioso?
Para los especialistas en aerodinámica, un avión silencioso no es nuevo. Los teóricos han demostrado durante mucho tiempo la posibilidad fundamental de su existencia. Para hacer esto, solo necesita suavizar la onda de choque, no permita que se desprenda del cuerpo del avión. La imagen física de este fenómeno es la siguiente. Cada cuerpo que vuela rápidamente emite un sonido. Las balas y los proyectiles silban, silbando piedra, lanzados desde el arnés ... La razón de esto son las ondas acústicas o los sellos de aire microscópicos, que son producidos por un cuerpo que se mueve rápidamente. Al esforzarse hacia adelante, separa a las moléculas de aire, y se prestan a regañadientes, divergiéndose hacia los lados, como "bigotes" de un barco que se está moviendo rápidamente en el agua.
Cualquier sello acústico se propaga en la atmósfera a la velocidad del sonido. Y mientras el cuerpo vuela a una velocidad subsónica, las perturbaciones del aire causadas por él lo alcanzan y se disipan gradualmente en la atmósfera. Pero la velocidad del objeto aumentó, alcanzó el sonido. En este momento, todos los sellos pequeños se unen, formando un frente monolítico: no tienen tiempo para escapar de la fuente de la perturbación y disiparse. Tal frente (una pared de aire comprimido) se llamaba onda de choque.
Cualquier intento de atravesar esta pared, saltar la barrera del sonido, como regla, se acompaña de un terrible choque. La onda de choque golpea el suelo con tal fuerza que, cuando un avión supera una barrera de sonido a baja altura, sopla los techos de las casas y derriba a las personas. Con un aumento adicional en la velocidad, la aeronave supera al sonido y puede volar sobre su cabeza como un fantasma silencioso. Pero eso solo significa que el trueno te golpeará unos momentos después.
Aún así, la onda de choque puede en principio ser domesticada. Para hacer esto, es necesario elegir tales formas aerodinámicas para la aeronave de modo que perfore la barrera del sonido con la misma facilidad con que la aguja pasa a través de una tela delgada. Además, la analogía de adaptación aquí es más profunda de lo que parece a primera vista. Observe que muchos aviones supersónicos tienen narices de aguja y bordes afilados de alas que se retiran. Así que es más fácil para ellos "perforar" la barrera del sonido. Pero experimentado; una costurera sabe: una máquina de coser debe configurarse para coser un determinado tejido; de lo contrario, será harina, no trabajo. Es más difícil "ajustar" la aeronave a un modo de vuelo específico, pero aún es posible: el cono de sonido se vuelve plano, la onda de choque no será tan aguda y, por lo tanto, fuerte. Sin embargo, la acústica - una cosa delgada. Por ejemplo, el violinista, antes de cada actuación, tiene que volver a afinar su instrumento, adaptándolo, entre otras cosas, a las características de esta sala, a las condiciones atmosféricas específicas.
¿Y cómo "configurar" el avión?
La geometría variable del ala, las tomas de aire sintonizables no reguladas, solo parte de la solución. La combinación de la acústica con la aerodinámica, en opinión de los profesionales, es tan caprichosa que Leonard Green podría lograr la insonorización, o un ruido bajo, solo con un modo de vuelo estrictamente definido. Y qué tan exitosa será su decisión mostrará una práctica de diseño específica.
Este pasajero no sabía historia aviación mundial
Expertos británicos y estadounidenses, un equipo de personas de 40 de la Universidad de Cambridge y el Instituto de Tecnología de Massachusetts, después de tres años de desarrollo presentaron un borrador de un nuevo avión de pasajeros SAX-40. La gente lejos de los misterios de la aerodinámica, el forro afecta principalmente a sus formas. Oficialmente, este concepto se conoce como Cuerpo de Ala Mezclada ("ala suavemente conjugada"). La figura sin cola de la nueva máquina se asemeja al contorno de un murciélago. En este caso, el sonido producido en vuelo, informa Reuters, no será más alto que la lavadora.
Planeador sin cola: una idea adecuada no solo para aviones de pasajeros, sino también para aviones orbitales"El proyecto de un avión de pasajeros revolucionario está desclasificado, cuya característica comercial le dirá poco a los no iniciados", dijo el académico de la Academia Rusa de Cosmonáutica en una entrevista con NG. NE Tsiolkovsky, un experto en aerodinámica de aviones Valentin Belokon. - El 150-ton al inicio del automóvil vuela a una velocidad de aproximadamente 900 km / h, transportando pasajeros 215. Esto no es nada especial. Es cierto que el rango es decente, sobre 9500 km ".
Entonces, ¿cuál es exactamente la naturaleza revolucionaria del nuevo proyecto?
En primer lugar, el SAX-40 ahorra 35% de combustible en comparación con el mejor de los aviones existentes. Este hecho ya nos hace hablar de un nuevo automóvil como salvador de la aviación civil de un impuesto "verde" muy probable para los gases de efecto invernadero emitidos a la atmósfera por los aviones.
"Sin duda, una economía tan única se ha logrado de una manera no trivial", subraya Valentin Belokon. - Este es el primer forro de pasajeros, creado sobre el principio de integrar el ala con el fuselaje. En la aviación, tales cosas se obtienen con esfuerzos muy obvios y muy serios. Y no tengo dudas de que el enorme progreso en el uso de supercomputadoras también ayudó a acortar la vida de diseño de SAX-40. El avión no está diseñado con la ayuda de fórmulas preparadas, es en muchos aspectos una cuestión de arte, multiplicado por el poder de un experimento de computadora, como en este caso ".
Pero este es, de hecho, un resultado no trivial: una economía inusualmente alta (un tercio más alta que la del Boeing 787 más económico hoy en día, que, sin embargo, aún no está volando) se logró en solo tres años de desarrollo. El pasajero ultrasónico Concorde fue diseñado durante aproximadamente siete años, el Airbus A-380 de aspecto estándar - años 13. "Hay intriga aquí", Valentín Belokon está seguro. - Esta máquina es una simbiosis de dos ideologías: el ala creciente, propuesta ya en 1944 por la empresa alemana ARADO; y nuestros combatientes de la clase Su-27 - Su-34, que fueron un paso significativo en la integración del ala con el fuselaje (desarrollo 1969 - 1981). SAX-40 es una adaptación hábil de estas soluciones. Por lo tanto, se vuelve mucho más claro cómo en tres años un equipo comparativamente modesto de personas de todo 40 ha diseñado un avión tan revolucionario ".
La figura sin cola de la nueva máquina se asemeja al contorno de un murciélago. 1 - bastidor de avión; 2 - motores; 3 - boquillas; 4 - chasis; 5 - borde posterior del ala; 6 - borde frontal del ala
Una integración tan sofisticada del fuselaje del avión con un ala (no está claro dónde termina el ala y comienza el propio fuselaje), según nuestro experto, hizo posible lograr una calidad aerodinámica del avión (la relación entre la elevación y el empuje). “En Concorde y nuestro Tu-144, este valor alcanza 7,5; para 747 de Boeing - 787 - alrededor de 20. En SAX-40 - 25 - 27, - enfatiza Belokon. "Solo un avión de producción con un indicador de calidad aerodinámico similar - nuestra inteligencia estratégica M-55 (Geophysics, Myasishchev Design Bureau) voló por todo el mundo para él: tenía una calidad aerodinámica alrededor de 25".
Nuestro interlocutor explica que, de hecho, tanto el Concorde como el Tu-144 eran prácticamente sin cola, solo tenían una quilla situada muy cerca de las alas; Pero no hubo estabilizadores. En el proyecto de la aeronave SAX-40, las quillas son como si estuvieran bifurcadas y transferidas a los extremos de las alas.
Déjanos enfatizar una vez más: la historia de la aviación mundial aún no conocía tal transatlántico.
La envergadura del SAX-40 es 67,5 m. Esto parece excesivo para un automóvil bastante pequeño, casi como el 400 del Boeing de 747-ton. Pero esto significa un área aumentada del ala. Tres motores innovadores acoplados a la parte trasera del ala, con motores con dirección de chorro ajustable.
Muchas otras soluciones. Por ejemplo, al aterrizar, el tren de aterrizaje sale de las aletas, pero ellos mismos cuentan con carenados que reducen tanto la resistencia como el ruido. Al acercarse al suelo a una velocidad de 350 - 400 km / hora, el avión está muy molesto. Las aeronaves modernas normales tienen los llamados listones, que aumentan dramáticamente la fuerza de elevación. En este plano, no hay listones, pero un perfil especial, doblado con su pico, le permite reducir la velocidad a un nivel bastante seguro y sin un listón.
Está claro que el objetivo principal de todos los esfuerzos de los científicos y diseñadores no fue en absoluto el deseo de impresionar la imaginación de los pasajeros potenciales. "Esta forma de avión es un logro brillante de la aerodinámica", cree Valentin Belokon. "La forma cumple dos objetivos: realizar un vuelo muy económico y un buen modo de aterrizaje seguro".Los propios creadores de la aeronave enfatizan que incluso si los fabricantes aprueban el nuevo diseño, entonces, a bordo del SAX-40, nos elevaremos como máximo en el año en 2025 - 2030: el lanzamiento de una aeronave completamente nueva es un placer muy costoso y arriesgado. Además, este proceso requiere la construcción de nuevas instalaciones de producción.
"Aún así, el año 2025 es una estimación conservadora", dijo Valentin Belokon, académico de la Academia Rusa de Cosmonauta. - Cuando las cosas básicas se resuelven, por supuesto, todo depende de los subsidios. Preveo que el plazo puede reducirse a 2015 año. Además, no tengo ninguna duda de que los desarrolladores de SAX-40 todavía no han presentado todas las tarjetas. Seguramente, ahora han diseñado o están diseñando activamente una clase de aeronave, comenzando con el más ligero, el SAX-40 en 150 t, hasta un revestimiento de 1000-ton, al menos ".
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