В отпуск на ракете: есть ли будущее у гиперзвуковой авиации

Наиболее радикальные проекты обещают фантастический транспорт, на котором можно попасть в любую точку Земли менее чем за час. «Профиль» разобрался, каковы шансы на их реализацию.

Возвращение сверхзвука

Треугольное крыло и фюзеляж без хвоста, скорость до 3700 км/ч, партнерство с NASA и Rolls Royce: параметры будущего сверхзвукового лайнера от Virgin Galactic выглядят внушительно. Впрочем, покупаться на них не стоит: принадлежащая эксцентричному миллиардеру Ричарду Брэнсону компания и раньше с помпой представляла проекты, но не всегда доводила их до конца. К примеру, в 2004 году подняв на границу космоса корабль SpaceShipOne, Брэнсон пообещал к 2012 году организовать на нем суборбитальный туризм. Но до сих пор аппарат проходит испытания.

Примечательнее то, что новый анонс от Virgin Galactic пополняет длинный ряд сверхзвуковых проектов, появившихся в течение 2010-х. Главный итог десятилетия: отказ от сверхзвуковой авиации больше не является консенсусом. Ведь до этого казалось, что легендарные Ту-144 и «Конкорд» (последние экземпляры выведены из обращения в 2003-м) себя не оправдали.

Но, похоже, близится сверхзвуковой реванш. Компания Boom Technology разрабатывает самолет Overture: расчетная скорость – 2300 км/ч (2 Маха, т.е. вдвое больше скорости звука), двигатели от Rolls Royce, вывод на рынок после 2025 года. Получив $10 млн инвестиций и предзаказ на 20 бортов от Japan Airlines, сейчас компания строит небольшой сверхзвуковой самолет XB-1 для отработки технологий. Тестовые полеты должны начаться в 2021 году.

Aerion Supersonic создает модель AS2 с крейсерской скоростью 1,4-1,6 Маха: первый полет планируется на 2023 год, после чего производитель хочет выйти на выпуск 36 машин в год, отбив затраты на разработку в размере $4 млрд.

У самолета NASA и Lockheed Martin скорость будет примерно такой же (1512 км/ч), но дела продвигаются немного быстрее: испытания модели X-59 назначены на 2021 год. А стартап Spike Aerospace разрабатывает лайнер S-512, который сможет разогнаться до 2205 км/ч. Постройка опытного экземпляра должна завершиться к середине 2020-х.

И это только наиболее крупные проекты, новости о которых поступают регулярно. Планов без конкретных сроков реализации гораздо больше. Есть они и у нашей страны. Так, президент РФ Владимир Путин в 2018 году предложил создать пассажирскую версию сверхзвукового бомбардировщика Ту-160. Чиновники принялись за дело – правда, позже выяснилось, что проектировать новую машину будут с нуля, не на базе Ту-160. В 2017–2019 годах Минпромторг выделил на это 1,4 млрд рублей, к 2022-му должен появиться демонстрационный макет.

Тут, впрочем, стоит отметить, что разговоры о сверхзвуке ведутся в России не впервые. В 1990-х на Парижском авиасалоне представляли Ту-244, наследника того самого Ту-144, затем ОКБ им. Сухого в партнерстве с Gulfstream создали концепт Sukhoi Supersonic Business Jet. Но затем оба проекта пропали с радаров.

Это неудивительно, ведь сверхзвуковой полет остается технически сложной задачей, рассказал «Профилю» экс-конструктор ОКБ им. Сухого Вадим Лукашевич. «Даже в военной авиации чистых сверхзвуковых самолетов не так много. Это кратковременный режим для отрыва от противника, постоянно же лететь на сверхзвуке проблематично: дальность падает в 2–3 раза, возникает нагрев корпуса от трения с воздухом. Нужно использование термостойких материалов – стали, титана. А они утяжеляют конструкцию», – говорит он.

Есть и проблема звукового удара: на земле под пролетевшим сверхзвуковым лайнером слышен резкий громкий хлопок. В 2000-х были ужесточены стандарты авиационного шума вплоть до запрета на сверхзвуковые полеты над населенными пунктами. После этого началась работа над смягчением звукового удара. В проекте X-59 от NASA и Lockheed Martin предусмотрена особая форма фюзеляжа, «расщепляющая» неприятный звук (технология QueSST). Обещано, что шум на земле не превысит 75 дБ, что сравнимо с обычным самолетом. В других проектах преодоление звукового барьера планируется только над морем (так в свое время летал и «Конкорд»).

Доплата за звезды

Если технологические проблемы так или иначе решаемы, то экономику сверхзвуковых проектов еще предстоит прояснить. Расход топлива на таких скоростях выше, поэтому билеты на Ту-144 и «Конкорд» стоили в два-три раза дороже обычных. «Конструкторам дай задачу – нарисуют что угодно. Другой вопрос – будет ли модель рентабельной? – задается вопросом Лукашевич. – «Конкорды» передали авиакомпаниям Air France и British Airways за символический 1 доллар, чтобы летали из соображений национального престижа. И все равно они не пользовались спросом. Только под конец, когда стало ясно, что «Конкорды» уходят, народ пошел, как на аттракцион. Ведь это действительно необычно: летишь на высоте 18 км, вокруг темно-фиолетовое небо, днем видны звезды.

Ту-144 тоже позиционировался как экзотика: вылетаешь из Хабаровска в 10 утра, летишь три часа и прибываешь в Москву в 6 утра по местному времени. То есть обгоняешь время. Только вот экономичности двигателей для такого маршрута не хватило, в итоге Ту-144 летал всего полтора года по средам в Алма-Ату. Показательно, что у США тоже был сверхзвуковой проект – Boeing 2707. Но от его производства отказались: американцы умеют считать деньги».

На заре сверхзвуковой авиации предполагалось, что выигрыш в скорости (на пересечение Атлантики уходило три часа вместо шести) компенсирует все минусы. Но оказалось, что чем дальше, тем больше спрос на авиаперевозки создают обычные туристы, которые не так высоко ценят свое время, предпочитая задержаться в пути, зато сэкономить. Вывод – ниша для сверхзвуковых самолетов остается только в бизнес-среде, где, несмотря на все достижения интернета, не обойтись без личного присутствия в разных точках планеты. Ускорение полетов обещает новый виток глобализации: известно мнение, что дозвуковая авиация стала залогом развития международных корпораций. Сверхзвуковая же вовсе сотрет границы между странами.

Нынешние проекты учитывают эти соображения: Aerion S2 рассчитан на 12 пассажиров, Spike S-512 – на 18, Virgin Galactic – на 9–19. Предполагается их использование в качестве личных и корпоративных джетов: продажная стоимость S2 оценивается в $120 млн, S-512 – в $60–80 млн (это сравнимо с существующими аналогами: цена Bombardier Global 7500 составляет $70 млн). Только Boom Overture представил более демократичную концепцию: самолет на 55 мест, регулярные авиаперевозки между 500 городами, билеты, сопоставимые по цене с дозвуковым бизнес-классом.

И все же подобным проектам будет сложно окупиться, считает Лукашевич. «Когда «Сухой» в начале 2000-х пытался работать по сверхзвуку, была проведена оценка рынка, и выяснилось, что во всем мире спрос составит порядка 150 экземпляров. При миллиардных затратах на разработку это слишком маленькая партия. Вообще в авиации выживают только массовые проекты. Яркий пример – наш «Суперджет». Для него рассчитали точку безубыточности – от 400 до 700 проданных самолетов. Но мы 400 не продали, и неизвестно, продадим ли когда-нибудь, поэтому вся программа пока в минусе».

Вокруг света за 40 минут

Тем временем конструкторская мысль шагнула еще дальше. Самая смелая идея последних лет – самолеты, развивающие гиперзвуковую скорость (5 Махов и больше). Концепт Icon-II от Boeing предполагает полеты со скоростью 6 тыс. км/ч: расстояние от Нью-Йорка до Токио можно будет преодолеть за три часа. И это не предел: канадский инженер Шарль Бомбардье, внук основателя компании Bombardier, представил проекты Screemr (скорость – 10 Махов) и совсем уж фантастический Antipode (24 Маха: из Нью-Йорка в Лондон за 11 минут, в Дубай – за 22, в Сидней – за 32).

Конкретики в подобных новостях мало, но фактически речь идет о ракетоплане, совершающем межконтинентальные «прыжки» по баллистической траектории. Основной принцип – комбинация первой ступени с ракетной установкой, отвечающей за вертикальный старт, и самолетной части с турбореактивными двигателями, которая отстыкуется после набора высоты. Так, в частности, описываются концепты Concorde 2 (Airbus) и SpaceLiner (концерн DLR).

Все это пока существует на уровне рендеров: Boeing заложил на создание Icon-II не менее 20 лет, SpaceLiner запланирован на 2040-е годы. То есть на сегодняшний день к гиперзвуковым джетам можно было бы отнестись, как к полету фантазии.

Если бы не одно «но»: темой заинтересовался глава SpaceX Илон Маск. Он просто «мимо проходил»: главной целью SpaceX является создание универсальной космической системы Starship для полетов на околоземную орбиту, на Луну и на Марс. Но, как уверяет Маск, этот космолет может использоваться и для сверхбыстрого перемещения на Земле: разгон до 25 Махов позволит долететь из Нью-Йорка в Шанхай за 39 минут.

Этот проект принципиально отличается от всех вышеперечисленных. Во-первых, от первого анонса (сентябрь 2016-го) до первого полета прошло менее четырех лет: две недели назад полноразмерный прототип Starship SN5 поднялся на 150 метров над стартовой площадкой, а затем аккуратно на нее опустился. По словам Маска, полноценные испытательные полеты по баллистической траектории состоятся уже через два-три года.

Во-вторых, SpaceX рассчитывает сделать из Starship не элитный, а массовый транспорт. Масштаб проекта на уровне «Звездных войн»: строить сотни кораблей в год, в конечном счете доведя их количество до 1000; организовать по три рейса в сутки из каждого отправного пункта; брать на борт по 853 пассажира за раз. Один из руководителей SpaceX Гвинн Шотвелл привел следующие расчеты: себестоимость рейса Нью-Йорк – Лондон составит $1,05 млн, следовательно, билет для каждого пассажира обойдется в $1,3 тыс. – всего в два с половиной раза дороже, чем сегодня в экономклассе.

Главный же козырь SpaceX – многофункциональность корабля: если на пассажирском направлении случился простой, можно переориентировать его на колонизацию Марса, промышленное освоение Луны или доставку в космос спутников. Что из этого «выстрелит», сказать пока невозможно, но подобной бизнес-модели раньше не было ни у кого.

Впрочем, даже если оставить в стороне экономический аспект, Маску будет трудно бросить вызов всей мировой авиации, считает Вадим Лукашевич. «У самолетов уже есть наземная инфраструктура: аэродромы, подъездные пути, все налажено, – объясняет он. – Маску же помимо кораблей придется в каждом городе строить стартовый стол. Причем рядом должны быть мощности для производства и хранения жидкого метана и кислорода, на котором летает Starship. А это не то же самое, что цистерны с авиакеросином: нужна специальная техника, иначе потери при транспортировке составят до 60%. Если все это и будет построено, то явно не рядом с городом, а, к примеру, на морской платформе. И даже если вы прилетите из Нью-Йорка в Лондон за 30 минут, потом уйдет много времени, чтобы попасть в центр города».

Под вопросом и организация самих полетов: даже в случае успешных испытаний Starship согласования с надзорными службами могут растянуться на годы. Ведь авиация ценой многих катастроф добилась репутации сравнительно безопасного транспорта и явно не настроена ее терять: об этом говорит пример самолета Boeing 737 MAX, который в 2019 году был отстранен от полетов из-за двух аварий (до конца 2020-го ожидается его повторная сертификация).

«Каждый десятый Ту-104, первый реактивный самолет, погиб в авиакатастрофах, – вспоминает Лукашевич. – 60 лет назад это считалось приемлемым. Но с тех пор требования многократно ужесточились, и со SpaceX будут спрашивать по полной. Причем даже непонятно, кто должен согласовать суборбитальные полеты. Ведь космическое пространство контролируют военные службы, там все засекречено. А в апогее своей траектории, на высоте более 100 км, Starship достигнет орбиты низковысотных спутников, среди которых «плавает» большое количество некаталогизированного мусора. Как избежать столкновений? Будет ли SpaceX допущена к системам слежения за космосом или придется создавать свою службу? Ну и самое главное – готовы ли люди к таким полетам? Сначала трехкратные перегрузки, потом невесомость, потом посадка… Сразу исключаем стариков, младенцев, беременных женщин, людей с больным сердцем».

Если бы проектом занимался не Илон Маск, на него не стоило бы обращать внимание, подытоживает собеседник «Профиля»: «Маска обсуждать сложно, потому что все, что он делает, поначалу кажется дикой фантазией, а потом из этого реально что-то получается».