Шесть лет назад я впервые написал о проекте НАСА X-59 QueSST, выполненном по контракту с компанией Lockheed Martin. Теперь самолет, наконец, построен и готов к испытаниям. В то время сообщалось, что у НАСА “был проект” бесшумного сверхзвукового реактивного самолета, который не создавал бы звукового удара, а просто был бы похож на “глухой удар”. Но иметь дизайн – это не то же самое, что иметь настоящий реактивный самолет, и компании Lockheed Martin потребовалось шесть лет дальнейших исследований и разработок, чтобы создать прототип. Сейчас мы переходим к этапу тестирования, и, вероятно, пройдут еще годы, прежде чем будет создан реактивный самолет с таким дизайном.
Одной из конечных целей проекта НАСА является разработка технологии для создания бесшумных коммерческих сверхзвуковых пассажирских самолетов. Идея заключается в том, что знания, полученные в ходе испытаний X-59, позволят разработать дизайн таких коммерческих самолетов. Почему это так важно?
Как я писал в той статье за 2017 год, время выполнения коммерческих рейсов было относительно постоянным в течение последних 50 лет. Для этого есть несколько причин, но суть в том, что топливная экономичность, а следовательно, и рентабельность, оптимальны на уровне 0,85 Маха, то есть именно с такой скоростью летают коммерческие самолеты. Единственный практический способ значительно ускорить полеты на реактивных самолетах – это разработать сверхзвуковые технологии. У нас было такое с “Конкордом”, но полеты на реактивных самолетах были прекращены в 2003 году. Ведутся споры о том, почему именно это произошло, в которые я не буду вдаваться, но одним из факторов было то, что потенциальные траектории полета “Конкорда” были ограничены, поскольку, как правило, полеты над сушей со скоростью более 1 Маха запрещены законом. Самолет “Конкорд” выполнял рейс из Нью-Йорка в Париж, в основном над водой.
Звуковой удар возникает, когда воздушное судно движется быстрее скорости звука. Перед самолетом возникает волна давления, потому что звуковая волна распространяется медленнее, чем само судно. Они не могут рассеиваться перед судном, поэтому вместо них создается звуковой след, очень похожий на след от быстро движущейся лодки на воде. Этот звуковой след и называется звуковым ударом. Таким образом, “бум” – это не случайное явление, а непрерывный звуковой след, который распространяется по земле под кораблем. Обычный звуковой удар может быть достаточно громким, чтобы нанести ущерб, разбить оконные стекла, повлиять на дикую природу и повредить слух. На громкость звукового удара у земли влияют несколько факторов, но высота полета является основным фактором. По этой причине военно-воздушные силы обычно летают на сверхзвуке выше 30 000 футов только над населенными пунктами.
Многие считают, что для того, чтобы сверхзвуковые авиаперелеты снова стали коммерчески выгодным предприятием, нам необходимо разработать технологию, позволяющую значительно снизить силу звукового удара, создаваемого самолетами. Это потенциально открыло бы гораздо больше возможностей для сверхзвуковых полетов и оправдало бы затраты на разработку таких коммерческих аппаратов. Это одна из целей проекта НАСА QueSST.
Если все пойдет хорошо, чего мы можем ожидать? По крайней мере, испытания X-59 значительно продвинут наши знания о бесшумных сверхзвуковых полетах. Я подозреваю, что эти испытания займут по меньшей мере несколько лет, но давайте предположим, что в течение следующих 5 лет или около того у нас будет достаточно развитая бесшумная сверхзвуковая технология, достаточная для того, чтобы мы могли при желании внедрить ее на другие летательные аппараты, включая коммерческие самолеты. Произойдет ли это?
Уже есть компании, разрабатывающие частные сверхзвуковые реактивные самолеты, такие как Boom Technologies из Колорадо. Они находятся на этапе испытаний небольшого сверхзвукового реактивного самолета XB-1, а также разрабатывают коммерческие сверхзвуковые реактивные самолеты. Может пройти еще десять лет, прежде чем какие-либо из их самолетов поступят в коммерческую эксплуатацию, и это станет серьезным испытанием для рынка. В конечном счете все будет зависеть от того, сколько людей будут готовы платить премию за сокращение времени в пути. Одним из факторов, который, как утверждается, погубил Concorde, было то, что другие авиакомпании могли конкурировать, предоставляя услуги роскошного перелета первым классом. Оказывается, состоятельные путешественники с большей вероятностью заплатили бы за более длительный, но роскошный перелет, чем за более быстрый.
Реактивные самолеты Boom также не используют бесшумные сверхзвуковые технологии. Может пройти 2 десятилетия или более, прежде чем технология, разрабатываемая QueSST, будет внедрена в коммерческий сверхзвуковой реактивный самолет, на котором вы сможете забронировать авиабилеты. В случае успеха это откроет гораздо больше маршрутов для сверхзвуковых путешествий. Мне, конечно, нравится идея долететь из Нью-Йорка в Лос-Анджелес за 3 или даже за 2 часа, а не за 6. Кроме того, если мне когда-нибудь снова придется лететь в Сидней, Австралия, то 15-часовой перелет из Лос-Анджелеса в Сидней был бы убийственным. Представьте себе тот же перелет за 5 часов. При такой скорости я бы даже подумал о том, чтобы лететь напрямую из Ньюарка в Сидней, сейчас это 21 час, но вполне возможно, что это займет 7 часов. Из Нью-Йорка в Токио 14 часов, которые можно сократить до менее чем 5 часов.
Именно эти очень длительные перелеты были бы наиболее привлекательны для сверхзвуковых путешествий, и в зависимости от конкретной цены я бы рассмотрел возможность их оплаты. Будет ли это стоить на 50% дороже, на 100% дороже или на 300% дороже? Это будет иметь решающее значение.
Есть еще один фактор, который в ближайшие 20 лет будет приобретать все большее значение, – это расходы на топливо. Авиационная отрасль, особенно на дальнемагистральных рейсах, вероятно, станет последней, в которой произойдет декарбонизация. Водород никогда не будет обладать такой плотностью энергии, как у жидкого водорода. Электрические реактивные самолеты подойдут только для коротких перелетов. Биотопливо – единственный вариант, поэтому все зависит от того, сможем ли мы создать инфраструктуру для производства больших объемов экономичного биотоплива. Если нет, то сжигание дополнительного топлива, чтобы добраться туда быстрее, может оказаться социально неприемлемым для обычных поездок.
