Самолет с уникальной конструкцией крыла получил разрешение на первый полет

Почти все самолеты — как современные, так и прошлого — собирались и собираются по трем классическим аэродинамическим схемам. Крыло крепится таким образом, чтобы оно проходило через верхнюю половину фюзеляжа самолета (высокоплан), через нижнюю часть фюзеляжа (низкоплан) или по центру фюзеляжа (среднеплан). Эти типы самолетов с технической точки зрения имеют ряд конструктивных различий, в том числе это касается поведения таких машин в воздухе.

Со второй четверти XX века (советский БИЧ-3, 1926 год) инженеры из разных стран тестировали еще одну аэродинамическую схему — «летающее крыло», то есть бесхвостые самолеты без отдельно выделенного фюзеляжа. При такой схеме все компоненты машины, а также сами пилоты располагаются в плоскости крыла.

Сверху внизу: высокоплан, среднеплан, низкоплан / © Wikimedia Commons

Считается, что это наиболее аэродинамическая и эффективная конструкция из всех возможных, однако широкого распространения в мировом самолетостроении «летающее крыло» не получило. Видимо, из-за двух существенных недостатков: большие самолеты, выполненные по этой схеме, могут быть недостаточно устойчивы, к тому же у них невысокая маневренность. Тем не менее современные автоматизированные системы управления самолетами решили первую проблему, а вторая для некоторых классов машин (пассажирские авиалайнеры) никогда не была особенно актуальна.

Самолет по схеме летающее крыло, немецкий Gotha Go 229 (на картинке его современный макет) / © Wikimedia Commons

В 2000-х годах инженеры заговорили еще об одной аэродинамической схеме, разновидности «летающего крыла», — о «смешанном крыле». В отличие от первой схемы, в этом случае фюзеляж выражен четко и плавно переходит в треугольные консоли крыла. Фюзеляж и крыло будто сливаются воедино, образуя изящную форму, представляющую собой нечто среднее между обычным авиалайнером и «летающим крылом».

В 2016 году канадские ученые из Института аэрокосмических наук Университета Торонто провели расчеты топливной эффективности «смешанного крыла». Они выяснили, что использование такой схемы позволит добиться экономии топлива почти на 11 процентов, но только в случаях с большими самолетами. Дальнейшие исследования показали, что «смешанное крыло» будет иметь на 15 процентов большую грузоподъемность по сравнению с машинами, спроектированными по классическим аэродинамическим схемам.

Сегодня созданием аппаратов «смешанного крыла» занимаются в основном частные аэрокосмические и военно-промышленные компании. Среди них — Airbus, Lockheed Martin, Bombardier, Zeroavia, а также небольшой стартап JetZero.

Концепт самолета со смешанным крылом NS-X NASA / © Wikimedia Commons

В 2023 году представители JetZero сообщили, что инженеры компании разрабатывают реактивный авиалайнер Z5, выполненный по схеме «смешанное крыло». По словам разработчиков, машина будет использовать на 50 процентов меньше топлива (во что довольно сложно поверить) по сравнению с современными пассажирскими самолетами, что существенно сократит эксплуатационные расходы и сделает трансконтинентальные перелеты относительно дешевыми. Кроме того, Z5 станет гораздо вместительнее большинства авиалайнеров.

Новый самолет рассчитан на перевозку 250 пассажиров, его конструкция сможет выдерживать более высокий, чем у обычных авиалайнеров, перепад давления между внутренними отсеками и внешней средой. Высота крейсерского полета составит примерно 14 тысяч метров, дальность полета — почти 10 тысяч километров, размах крыла — 61 метр.

Z5 сможет работать в любом аэропорту, который способен обслуживать большинство самолетов компаний Airbus и Boeing. Кроме того, JetZero хочет сделать свой самолет со смешанным крылом на 100 процентов совместимым со всеми возможными видами топлива класса SAF (Sustainable Aviation Fuel, то есть биотопливо).

Крылья или фюзеляж также обеспечат достаточно места для хранения необходимого количества водорода в качестве топлива (очевидно, при условии существенного сокращения дальности полета).

Компания планирует запустить Z5 в производство уже в 2030 году — предположительно, он заменит Boeing 757 и Boeing 767.

На днях JetZero поделилась важной новостью. Федеральное управление гражданской авиации США (Federal Aviation Administration) выдало компании сертификат летной годности для уменьшенной копии реактивного авиалайнера Z5. Это еще один шаг на пути создания полноценной версии самолета.

Уменьшенная копия реактивного авиалайнера Z5. В отличие от более ранних самолетов со смешанным крылом, типа бомбардировщика B-1, у него значительно большая часть несущих поверхностей приходится на фюзеляж, что, в теории, может увеличить аэродинамическое качество всей конструкции, а значит и ее способность летать на большие расстояния с минимальными затратами топлива / © JetZero

Демонстратор получил название Pathfinder. Эта модель масштабом 1:8, с размахом крыла в семь метров. Предстоящая программа летных испытаний Pathfinder пройдет на аэродромах в Южной Калифорнии, ее целью будет протестировать системы управления полетом и шасси.

«В действительности все эти испытания направлены на создание полномасштабного демонстратора, цель которого — доказать работоспособность самолета, выполненного по схеме „смешанное крыло“», — пояснили в компании.

JetZero занимается не только разработкой авиалайнера для гражданской авиации, но еще тесно сотрудничает с американскими военными. В августе 2023 года компания заключила контракт с ВВС США стоимостью 235 миллионов долларов на разработку самолета-заправщика, который создадут по той же схеме, что и Z5. Построить опытный образец и начать его летные испытания компания должна уже в 2027 году. Если прототип покажет себя с лучшей стороны, ВВС закажут его серийное производство. В противном случае все ограничится только опытной техникой.