техника

Степень двухконтурности

Задался вопросом -- а почему мы до сих пор не летаем со сверхзвуковой скоростью? Почему конкорды и тушки были единственными летающими в сверхзвуке пассажирскими лайнерами? Ведь уже почти пол-века прошло с тех пор. Неужели ничего нового не придумали?

Всё оказалось очень просто. Объяснение -- два слова. Степень двухконтурности.

Что такое турбореактивный двигатель? Ну, все представляют. Камера сгорания, где горит керосин, раскалённый добела газ крутит турбину, турбина крутит вентилятор спереди двигателя. Получается тяга.

Двигатели коммерческих лайнеров являются двухконтурными (их ещё называют турбовентиляторными). В них воздух, нагнетаемый передним вентилятором, попадает в камеру сгорания не весь. А только его часть. У современных двигателей соотношение воздуха, идущего по внешнему, по отношению к количеству воздуха, идущего по внутреннему контуру (что и есть степень двухконтурности), достигает 12:1, то-есть, менее десяти процентов нагнетаемого воздуха участвует в сгорании топлива. Остальная часть -- просто создаёт тягу. Такой двигатель наиболее экономичен.

Вот только одна проблема. Такой двигатель не в состоянии создать скорость реактивной струи, необходимую для сверхзвукового полёта. Чтобы получить такую скорость, во внутренний контур надо загонять намного больше воздуха. У Конкорда степень двухконтурности была 0:1, то-есть, внешнего контура у него не было вообще -- ВЕСЬ воздух, нагнетаемый вентилятором, шёл во внутренний контур. У русского Ту-144, кстати, было не так -- степень двухконтурности его двигателей составляла 0.6:1, так что чисто теоретически он был экономичнее. Это, кстати, к вопросу о том, был ли Ту-144 копией Конкорда. КМК, не был -- просто если задать инженерам одну и ту же задачу, чего тут удивляться, что она решена похожим способом? 2 + 2 = 4 вне зависимости от страны, знаете ли.

Но что имеем с гуся? С гуся имеем то, что дрыгатель, стоящий на Конкорде, в пересчёте на километр пролёта жрал раза минима в четыре больше, чем у обычного самолёта. Отсюда конские цены на билеты. Не потому, что это, там, "престижно" или ещё что. Просто жрал самолёт как не в себя, и требовал очень высокостоящего обслуживания, при том, что брал на борт только сто рыл с копейками. А кому интересно летать на Конкорде? Ну да, из Лондона в Нью-Йорк за три часа, это, конечно, круто. Только сидишь, прижав уши к голове коленками, потому что места на Конкорде мало. Не лучше ли за те же деньги взять билет первого класса, там хоть и лететь восемь часов, а не три, но зато ты ЛЕЖИШЬ в удобной кровати, а не сидишь, как нищеброд в экономической секции.

Так что, оказалось, нет, с тех пор ничего нового не придумали. Посмотришь иной раз -- так обидно делается, всю прорывную технологию изобрели в 60-х годах прошлого века. Изобрели, и благополучно забросили. А нам достались какие-то "артефакты бывших великих цивилизаций" © dibr -- Ту-144 и Конкорд, ракета "Сатурн-5", Спейс Шаттлы и Бураны, самолёт SR-71 "Блэкбёрд" и так далее...

Можно даже одним словом объяснить: неэкономично ;)

Неэкономично-то да, но меня занимал вопрос "почему неэкономично".

Я по наивности думал, что сопротивление растет как степень скорости.

Оно растёт квадратично. Скорость выросла вдвое -- сопротивление вчетверо.

Но тут есть оговорка -- при неизменной плотности газа.

Поэтому у Боинга-777 потолок 13 километров, а у Конкорда -- 18 километров, а у Ту-144 -- 20 километров.
квадратично - частный случай степенного закона ;)

Я знал на самом деле, что ро вэ квадрат. Но что у Ту потолок выше не знал. Решение, если оно есть, может быть только в подъеме потолка.. И по-моему я уже что-то такое читал.

Русские кстати много дизайнов потырили у супостатов.
> Русские кстати много дизайнов потырили у супостатов.

Навалом.

В том, что касается электроники и микросхем, по-моему, своего вообще ничего не было.

Но замечу, что украсть мало. Это ещё надо на чём-то повторить. Ну да, Союз крал дизайны микросхем, но он мог и по крайней мере повторить на своей элементной базе, на своих производственных мощностях.

У современной России своей производственной базы, чтобы повторить примитивный процессор, нету -- всё импортное.
Кроме степени двухконтурности (и кстати тут есть отличия чистой турбины от турбовентиляторного движка) есть еще скачок уплотнения и прочие эффекты сверхзвука.

Дело не в движке как таковом - в конце концов, можно залезть повыше, можно ставить одноразовые пороховые/тверрдотопливные бустеры, много чего можно.
И придумано там было всякое - например, англичане уже лет 20 пилят гибридный движок Skylon/SABRE.
Дело прежде всего в падении спроса со стороны бизнеса - если уж так хочется всех видеть, то есть видеоконференции, а если уж лететь - то да, спокойно в бизнес-джете или бизнес-классе.
Народу просто оказалось не нужно. Большинство народу не против лететь медленно за меньшие деньги, или лететь медленно за те же деньги, только с комфортом (бизнесс-первый класс). А Конкорд это было лететь быстро, дорого, но без комфорта.
Оказалось не нужно за свои деньги, да.

Если бы билет стоил как на любой другой самолёт -- я бы с удовольствием летал бы за два часа из Парижа в Нью-Йорк. Всяко лучше, чем восемь часов лететь -- ведь бизнес-класс мне не по карману.
Всех зарулят скоростные поезда. И вместо 8 часов в экономе люди будут ехать сутки в купе со всеми удобствами. И окажется, что дальнемагистральные лайнеры не очень-то нужны.

Ну, то есть, между материками от них никуда не денешься, но вот я надеюсь что уже скоро можно будет прокатиться от Бангкока до Москвы поездом со скоростью порядка 500 км/ч. Китайцы строят дороги и поезда со страшной скоростью.