Cуществует ли свободная рыночная ниша для сверхзвуковых самолетов в наше время — коммерческую эпоху жестких финансовых ограничений и экологического контроля? Как считают специалисты Hikari Consortium, группы европейских и японских компаний и исследовательских организаций, работающих над данным вопросом, такая ниша действительно существует.
После двух лет непрерывных исследований группа Hikari представила дорожную карту развития сверхскоростного воздушного транспорта, которая предполагает, что в течение ближайших 20 лет рынком будет востребовано более 200 самолетов, способных перевозить до 100 пасс. на скорости 5M. Такие самолеты могли бы эксплуатироваться на прямых беспосадочных рейсах протяженностью до 11000 км по маршрутам, близким к существующим воздушным трассам для обычных, дозвуковых самолетов.
На скорости 5M общая продолжительность полета на маршрутах из Европы в Японию сократилась бы с 13 до 3 ч. Группа Hikari также проводила исследования возможности полетов на скорости 8M, однако ученые пришли к выводу, что на такой скорости время полета на схожие дистанции сократилось бы в среднем всего на 30 мин, поскольку часть полета все равно должна выполняться на низких скоростях. С учетом дополнительных технических трудностей, связанных с силовыми установками, охлаждением и т. д., скорость 5M можно считать наилучшим компромиссом, обеспечивающим значительную экономию времени по сравнению с полетами на дозвуковых скоростях.
Принимая во внимание первые выводы специалистов Hikari, озвученные на конференции Американского института аэродинамики, сверхзвуковых воздушных судов и космических кораблей в Глазго, менеджер проекта Эммануэль Бланвиллэн говорит, что консорциум предлагает пошаговый подход к реализации программы. "Со временем рынок будет расти, но ему для этого необходимо время. Все начнется с небольших самолетов с постепенным переходом на более вместительные ВС", — говорит он. Первая цель — создание самолета вместимостью до 100 пасс. к 2045 г., на втором этапе — ВС вместимостью до 200 пасс., после 2055 г. "Нужно начинать с чего-то более реального, небольшого по размерам и более безопасного", — добавляет Бланвиллэн.
Консорциум Hikari, поддерживаемый Евросоюзом и Министерством экономики Японии, включает 16 членов, в числе которых Airbus, институт CIRA, Европейское космическое агентство, IHI, MBDA, Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA), Japan Aircraft Development Corp., DLR, Onera и Oxford Economics. "Hikari, что в переводе с японского означает "свет", должен найти наилучшие пути для достижения поставленных целей", — отмечает Бланвиллэн.
Для достижения консенсуса рабочая группа изучила огромное количество требований и ограничений, предъявляемых к сверхзвуковым самолетам, и рассмотрела за последнее десятилетие значительное число концептов воздушных судов, систем и силовых установок, разрабатываемых как в Европе, так и в Японии. Сюда относится и завершенный недавно европейский проект Lapcat 2, пока что незавершенная программа высокоскоростного транспорта JAXA и исследование Airbus Zehst (высокоскоростной транспорт с нулевым уровнем выбросов), целью которого является обеспечение перелета из Парижа в Токио за 2 ч 30 мин.
"Мы задались вопросом: возможно ли объединить все концепции, разработанные за последние 10 лет. Было огромное количество исследований, но как мы можем соединить усилия европейских и японских исследователей?" — спрашивает Бланвиллэн. Главной целью было способствование международному сотрудничеству за счет анализа технологических ориентиров, идентификации возможной синергии и рационализации исследовательских усилий. "Мы хотели объединить все концепции, создав единые проектные директивы и дорожные карты для разработки и демонстрации технологий", — подчеркивает он.
Работы начались в 2013 г. с определения максимальных требований к дальности полета, пассажировместимости, типа топлива и прямых беспосадочных маршрутов с учетом результатов предыдущих проектов. Затем последовал анализ рынка, в то время как другие специалисты сосредоточились на разработке единых рекомендаций в отношении материалов, силовых установок, аэродинамики, органов управления, требований безопасности, характеристик экологического воздействия и общественного признания. В число других задач входила разработка гармонизированных дорожных карт и установка потенциальных целей для демонстрации технологий.
"Мы определили ключевые маршруты и построили соответствующую маршрутную сеть, потом задались вопросом, как можно оживить эту сеть за счет количества отрезков, частоты рейсов и т. д.", — говорит Бланвиллэн. Исследования показывают, что парк из 200 сверхзвуковых самолетов можно поддерживать за счет тарифов, которые будут в два раза больше действующих в настоящее время тарифов бизнес-класса.
"Дальность полета была первым параметром, и, рассматривая ее, приходится искать грань между охватом рынка и топливной эффективностью, — поясняет Бланвиллэн. — Чем больше дальность полета, тем более широкий рынок вы можете охватить. Но в то же время чем больше дальность полета, тем больше расход топлива с сопутствующим снижением характеристик. Мы нацелены на 90%-ную долю дальнемагистрального рынка, поэтому выбрали требуемую дальность полета 11500 км и 13500 км для модификаций с увеличенной дальностью полета".
"Воздействие высотных гиперзвуковых лайнеров на окружающую среду было другим ключевым фактором в проводимом исследовании, — говорит он. — Выбросы вредных веществ, особенно парниковых газов, различаются в зависимости от высоты полета. В процессе анализа экологических параметров мы обнаружили, что на большой высоте, в тропосфере, есть определенные сухие слои и парниковым эффектом в этих слоях обладает не только углекислый газ, но и водяной пар. И независимо от вида используемого топлива, будь то керосин, метан или водород, на выходе у вас все равно будет образовываться водяной пар. В случае использования водорода его будет больше, и это недостаток. Кроме того, не вполне изучено изменение отражающей способности водяного пара с увеличением высоты. Возможно, есть какая-то оптимальная высота, но это предмет дальнейших исследований".
В рамках исследования топливной стратегии были сделаны выводы о том, что "водород обладает хорошими характеристиками и подходит с точки зрения охлаждения, но есть недостатки, связанные с водяным паром, к тому же он стоит дороже керосина, — говорит Бланвиллэн. — Водород остается базовым видом топлива, но нам нужно рассмотреть и альтернативные варианты, включая жидкий метан или жидкие углеводороды".
Временная дорожная карта, разработанная специалистами Hikari, предполагает четыре фазы развития проекта, первая из которых могла бы начаться до 2020 г. с целевой ориентацией на разработку концепции воздушного судна и его назначения, требований к высотным характеристикам, альтернативных концепций и определение необходимых технологий. Вторая фаза, реализация которой может начаться в начале 2020-х гг., включала бы в себя эскизное проектирование и определение размеров воздушного судна на основе выбранных технологий. Завершением этой фазы стала бы защита эскизного проекта.
Третья фаза, начало которой запланировано на конец 2020-х гг., включает в себя детальное проектирование, результаты которого сопровождались бы целой серией демонстраций наземных и воздушных подсистем в 2030-х гг. Завершением этой фазы стал бы критический анализ проекта, вслед за которым началась бы четвертая фаза — производство и сертификация.
Несмотря на то что в ходе исследования в качестве оптимальной скорости для предлагаемого лайнера была выбрана 5M, многие специалисты Hikari предлагают не списывать со счетов возможное увеличение крейсерских скоростей вплоть до 8M. Учитывая, что подходящие технологии исследуются в рамках проекта по созданию космических шаттлов, европейские и японские руководители программы рассматривают реализацию второй фазы проекта Hikari в рамках параллельного развития технологий, что позволило бы сократить время выхода на рынок и снизить затраты на создание гиперзвукового авиалайнера. "В случае дальнейшей синергии с космическими технологиями можно будет говорить об увеличении скорости до 8M, — говорит Бланвиллэн. — Это первый шаг, и было бы неплохо получить такие элементы для проекта Hikari 2".
