Сверхзвуковая крейсерская скорость

Сверхзвуковая крейсерская скорость, или Суперкрейсерская скорость (калька англ. cruise speed, англ. supercruise) — сверхзвуковая скорость движения воздушного судна на крейсерском режиме полёта^[1].

Перспективный самолёт фронтовой авиации Су-57 (Т-50). Оснащённый так называемыми «двигателями 2-го этапа», способен поддерживать режим суперкрейсерской скорости без форсажей

Наименование в различных источникахПравить

В различной литературе сверхзвуковая крейсерская скорость упоминается как:

«Суперкруз» (англ. supercruise);
«Суперкруиз» (англ. supercruise);
Суперкрейсерская скорость;
Суперкрузная скорость;
Суперкруизная скорость.

Виды суперкрейсерской скоростиПравить

В зависимости от решаемых задач полёт может выполняться как за минимальное время (крейсерская скорость максимальна, время полёта минимально), так и на максимальную дальность полёта (крейсерская скорость минимальная, расход топлива на 1 км пути минимален). Существует третий режим — режим максимальной дальности и продолжительности полёта (оптимальное соотношение расхода топлива при минимальном времени полёта)^[1].

ИсторияПравить

При выполнении коммерческих рейсов в авиации крейсерская скорость имеет большое значение, так как позволяет выполнять полёты на максимальную дальность с наименьшим расходом топлива.

Одним из первых самолётов в истории авиации, выполнявших полёт на суперкрейсерской скорости, стал Ту-144, а несомненным лидером по проведённому количеству часов в воздухе на этом режиме — Конкорд. Сверхзвуковая крейсерская скорость Ту-144 составляла 2300 км/ч, а «Конкорда» — 2150 км/ч.

F-22 Raptor способен поддерживать режим суперкрейсерской скорости без форсажей

В военных разработках большое значение уделяется именно созданию двигателей, позволяющих самолёту поддерживать сверхзвуковую крейсерскую скорость на бесфорсажных режимах, поскольку форсаж приводит к повышенному расходу топлива и, как следствие, уменьшению времени для выполнения боевой задачи^[2]^[3]^[4]^[5].

Подавляющее большинство военных самолётов не способны развивать число М более 1 в горизонтальном полёте с бесфорсажным режимом работы двигателей, более того сверхзвуковая скорость для многих из них не является крейсерской и может достигаться лишь на коротких участках полёта. МиГ-25 и Lockheed SR-71 Blackbird сконструированы для крейсерского полёта с большими числами М при включённом форсажном режиме двигателей, при этом конструкция их двигателей обеспечивает приемлемую дальность полёта. Дальность полёта МиГ-25 на крейсерской сверхзвуковой скорости 2500 км/ч (М = 2,35) лишь на 230 км меньше, чем на дозвуковой.^[6]. Способность поддерживать сверхзвуковую скорость полёта без включения форсажа является обязательным требованием, предъявляемым к истребителю пятого поколения.

Максимальная скорость бесфорсажного полёта для военных самолётов принадлежит истребителю F-22 и составляет 1960 км/ч (М = 1,82)^[7]. Пассажирский сверхзвуковой самолёт «Конкорд» летал на бесфорсажном крейсерском режиме с числом М = 2,02 на рекордную дальность более 7000 км. Такая возможность обеспечивалась за счёт относительно низкой степени сжатия в компрессоре двигателя равной 11:1. Низкая степень сжатия разгружает двигатель от излишней тепловой нагрузки на сверхзвуке, когда сжатие воздуха происходит за счёт торможения потока на входе, но делает его менее мощным и эффективным на дозвуковых скоростях, что компенсируется в «Конкорде» за счёт временного включения форсажа. При создании двигателя для военного самолёта конструкторы вынуждены обеспечивать высокие боевые характеристики на дозвуковых скоростях за счёт высоких степеней сжатия, в свою очередь, это делает двигатель излишне теплонагаруженным при попытках обеспечить необходимую тягу для сверхзвукового полёта без включения форсажного режима.

Сложность сверхзвукового полёта без форсажа в том, что реактивный двигатель, поднимаясь на большую высоту в бесфорсажном режиме, активно теряет тягу, но температурный режим турбинных лопаток не позволяет подать достаточное количество топлива и сжечь весь поступающий кислород в камере сгорания, обеспечив прирост тяги. Например для полёта со скоростью М = 1,1 на высоте 11 000 м истребителю МиГ-29 с двумя ракетами Р-60МК требуется около 4800 кг тяги, в то время как максимальная бесфорсажная тяга его двигателей на этой высоте не превышает 2700 кг, а скорость не превышает М = 0,96. Подача топлива в форсажную камеру дожигает избыток кислорода и увеличивает тягу в этой ситуации с 2700 кг до 7500 кг.^[8] Истребитель F-35 хоть и относится к 5 поколению, но способен поддерживать сверхзвуковую бесфорсажную скорость полёта М = 1,2 лишь на протяжении 150 миль^[9]. Впервые сверхзвуковая скорость горизонтального полёта в бесфорсажном режиме двиагателей была достигнута в 5 августа 1954 года на экспериментальном самолёте Nord Gerfaut^[en]. Первым серийным самолётом способным на бесфорсажный сверхзвукой полёт был истребитель—перехватчик English Electric Lightning, его максимальная скорость в горизонтальном полёте без форсажа режима достигала М = 1,2^[10]

Самолёты с возможностью бесфорсажного сверхзвукаПравить

Военные

Прототипы

Гражданские

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² Коллектив авторов. Авиация. Энциклопедия / Свищёв Г.П.. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1994. — 736 с.
↑ Двигатели для истребителей Су-35 прошли испытания (неопр.). Lenta.ru (7 февраля 2008). Дата обращения: 13 августа 2010. Архивировано 24 сентября 2012 года.
↑ Научно-производственное объединение «САТУРН» (неопр.). www.npo-saturn.ru. Дата обращения: 24 января 2016. Архивировано 30 января 2016 года.
↑ Dr C Kopp. Supercruising Flankers? (неопр.) www.ausairpower.net. Дата обращения: 24 января 2016. Архивировано 25 января 2016 года.
↑ Dr. Carlo Kopp. International Assessment and Strategy Center > Research > The Flanker Fleet -The PLA's 'Big Stick' (неопр.). www.strategycenter.net. Дата обращения: 24 января 2016. Архивировано 12 декабря 2015 года.
↑ Практическая аэродинамика самолёта МиГ-25РБ, Военное издательство Министерства обороны СССР, 1978 год, стр. 240
↑ Ayton, Mark. «F-22 Raptor». AirForces Monthly, august 2008, p. 75. Retrieved: 19 july 2008.
↑ Практическая аэродинамика самолёта МиГ-29. Учебное пособие, 1987 год, стр. 150—151
↑ Tirpak, John The F-35’s Race Against Time (неопр.). Air Force Association (ноябрь 2012). — «while not technically a "supercruising" aircraft, can maintain Mach 1.2 for a dash of 150 miles without using fuel-gulping afterburners». Дата обращения: 4 ноября 2012. Архивировано 8 ноября 2012 года.
↑ lightning | 1963 | 0596 | Flight Archive (неопр.). Дата обращения: 1 декабря 2018. Архивировано 5 марта 2016 года.
↑ "T.O. 1B-70(X)A-1A Flight Handbook Supplement XB-70A " (недоступная ссылка). USAF, Series 25 June 65 (original publication: 31 August 1964) стр. 77-79 .

ЛитератураПравить

Коллектив авторов. Авиация. Энциклопедия / Свищёв Г.П.. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1994. — 736 с.

СсылкиПравить

[Э-1] ¹ ² Коллектив авторов. Авиация. Энциклопедия / Свищёв Г.П.. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1994. — 736 с.

[2] Двигатели для истребителей Су-35 прошли испытания (неопр.). Lenta.ru (7 февраля 2008). Дата обращения: 13 августа 2010. Архивировано 24 сентября 2012 года.

[3] Научно-производственное объединение «САТУРН» (неопр.). www.npo-saturn.ru. Дата обращения: 24 января 2016. Архивировано 30 января 2016 года.

[4] Dr C Kopp. Supercruising Flankers? (неопр.) www.ausairpower.net. Дата обращения: 24 января 2016. Архивировано 25 января 2016 года.

[5] Dr. Carlo Kopp. International Assessment and Strategy Center > Research > The Flanker Fleet -The PLA's 'Big Stick' (неопр.). www.strategycenter.net. Дата обращения: 24 января 2016. Архивировано 12 декабря 2015 года.

[6] Практическая аэродинамика самолёта МиГ-25РБ, Военное издательство Министерства обороны СССР, 1978 год, стр. 240

[AFM-7] Ayton, Mark. «F-22 Raptor». AirForces Monthly, august 2008, p. 75. Retrieved: 19 july 2008.

[8] Практическая аэродинамика самолёта МиГ-29. Учебное пособие, 1987 год, стр. 150—151

[tirace-9] Tirpak, John The F-35’s Race Against Time (неопр.). Air Force Association (ноябрь 2012). — «while not technically a "supercruising" aircraft, can maintain Mach 1.2 for a dash of 150 miles without using fuel-gulping afterburners». Дата обращения: 4 ноября 2012. Архивировано 8 ноября 2012 года.

[10] tning | 1963 | 0596 | Flight Archive (неопр.). Дата обращения: 1 декабря 2018. Архивировано 5 марта 2016 года.

[flightmanual-11] "T.O. 1B-70(X)A-1A Flight Handbook Supplement XB-70A " (недоступная ссылка). USAF, Series 25 June 65 (original publication: 31 August 1964) стр. 77-79 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]