Представьте, что вы садитесь в самолёт в Москве, а через два часа уже выходите в Новосибирске. Без пересадок, без ожидания, на скорости более 2000 км/ч. Это не фантастика, а цель программы НЦМУ «Сверхзвук». Но чтобы такой полёт стал реальностью, учёным приходится решать задачи, где скорость — не главное. Главное — сделать сверхзвук тихим, экономичным и безопасным.
Что такое НЦМУ «Сверхзвук»
Научный центр мирового уровня (НЦМУ) «Сверхзвук» создан для прорыва в области гражданской сверхзвуковой авиации. Его ключевая цель — разработать научно-технический базис для создания сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС) нового поколения, который будет одновременно быстрым, экономически эффективным и экологически приемлемым (прежде всего — с низким уровнем звукового удара и шума). Инициатор и координатор консорциума — ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского; в состав входят ведущие вузы и НИИ (МАИ, МГУ, ИПМ им. Келдыша и др.).
НЦМУ — это «Научный центр мирового уровня». В нём объединились лучшие умы страны: учёные из ЦАГИ (Центрального аэрогидродинамического института), МГУ, МАИ и других ведущих вузов. Их задача — создать научную базу для сверхзвукового пассажирского самолёта (СПС) нового поколения.
Аналогия: это как конструкторская лаборатория, где не собирают готовый самолёт, а изобретают новые правила его создания — от формы крыла до норм, по которым его будут сертифицировать.
Читать также по теме: 28.07.2022г. Программа создания и развития НЦМУ «Сверхзвук»В чём главная проблема сверхзвука? Пример с хлопушкой
Когда самолёт преодолевает звуковой барьер, он создаёт ударную волну — резкий скачок давления в воздухе. Для человека на земле это звучит как мощный хлопок, похожий на взрыв петарды или удар грома прямо над головой.
Пример из жизни: если вы когда-нибудь слышали, как над городом пролетает военный истребитель на сверхзвуке, и стёкла в окнах слегка дрожали — это и есть звуковой удар. Для пассажирского лайнера такой эффект недопустим: он пугает людей, может повредить здания и точно не понравится жителям городов.
Именно поэтому НЦМУ «Сверхзвук» делает ставку не на «быстрее любой ценой», а на «тихо и быстро». Учёные ищут такие формы самолёта и траектории полёта, чтобы ударная волна рассеивалась и до земли доходила как лёгкий, почти незаметный толчок.
Сроки, целевые программы и ключевые результаты НЦМУ «Сверхзвук» (2020–2025 гг.) — это в прошлом, начало программ
| Период | Целевая программа / направление | Ключевые результаты и вехи |
|---|---|---|
| 2020–2021 | Формирование консорциума, модернизация инфраструктуры | Создание лабораторий по аэродинамике, аэроакустике и прочности; модернизация АДТ Т‑124/Т‑125; разработка первых методик расчёта звукового удара и шума |
| 2021–2022 | Фундаментальные исследования и цифровые модели | Создание программных модулей для расчёта аэродинамики и звукового удара; концепции интеллектуальных конструкций и систем мониторинга состояния |
| 2022–2023 | Оптимизация компоновки и силовой установки | Разработка проектных решений по силовой установке СПС; алгоритмы анализа нагрузок, прочности и аэроупругости; сценарии полёта и управление траекторией |
| 2023–2024 | Интеграция технологий и прототипирование | Оптимальная компоновка СПС с минимальным звуковым ударом, шумом и сопротивлением; система отображения информации в кабине на базе AR |
| 2024–2025 | Нормативная база и подготовка к сертификации | Предложения по перспективным нормам по звуковому удару; карты локализации источников шума; методики регистрации повреждений и сертификации технологий |
Общий срок реализации программы — 6 лет (2020–2025). Общий объём финансирования — 3,085 млрд рублей (из них 2,524 млрд — бюджетные средства, 560,4 млн — внебюджетные).
Программа НЦМУ «Сверхзвук»: что наработано
НЦМУ «Сверхзвук» — научный центр мирового уровня, координатор — ЦАГИ. Программа реализуется с 2020 по 2025 год, бюджет — 3,085 млрд рублей (2,5 млрд бюджетных + 560 млн внебюджетных). В консорциум входят ЦАГИ, ЦИАМ, ГосНИИАС, СибНИА и другие. (tsagi.ru)
Структура — пять лабораторий
- Аэродинамика и концептуальное проектирование СПС с низким звуковым ударом — формирование аэродинамической компоновки;
- Аэроакустика и вибрации — методы снижения шума струй, расчёта шума элементов СПС, предсказательная теория генерации шума;
- Прочность и интеллектуальные конструкции — бионические силовые схемы, волоконно-оптические датчики деформаций;
- Газовая динамика и силовая установка — проектные решения по силовой установке, техзадание на демонстратор двигателя;
- Искусственный интеллект и безопасность полётов — интеллектуальная система мониторинга, реконфигурации и кибербезопасности. (tsagi.ru)
Ключевые результаты к 2024–2025 годам
- Оптимальная компоновка СПС с минимальным звуковым ударом, низким шумом и низким сопротивлением — получена в 2024 году;
- Методы и программы расчёта аэродинамических характеристик и звукового удара, повышенной точности расчёта шума струй;
- Концепция интеллектуальной системы мониторинга технического состояния, реконфигурации и кибербезопасности бортового оборудования — протестирована на стендах, эффективность подтверждена;
- Техническое задание на демонстратор силовой установки для СПС — подготовлено ЦИАМ;
- Система отображения информации в кабине СПС на базе технического зрения и дополненной реальности — отрабатывается на пилотажном стенде консольного типа;
- Гибридная конструкция планера на основе бионических принципов — потенциал снижения веса по сравнению с традиционными конструкциями;
- Предложения по перспективным нормам по звуковому удару (запланированы на 2025);
- Оптимальные компоновки позволят до 3–4 раз снизить эксплуатационные расходы по сравнению с СПС первого поколения (Ту-144, Concorde).
Россия и мир: кто впереди?
За рубежом тоже работают над «тихим сверхзвуком». Например, NASA строит экспериментальный самолёт X‑59 QueSST, который должен летать так, чтобы звуковой удар ощущался как далёкий стук двери. Компания Boom Supersonic разрабатывает лайнер Overture, обещая рейсы Нью‑Йорк — Лондон за 3,5 часа.
Где мы и где они: Россия немного отстаёт по срокам лётных испытаний — примерно на 3–5 лет. Но у нас есть сильные стороны: мощная школа аэродинамики и уникальные методы расчёта турбулентности и шума. Проще говоря, мы пока не показываем готовый самолёт, но уже умеем очень точно предсказывать, как он будет себя вести в небе.
Отставание и преимущества: Россия vs зарубежные разработки
| Критерий | Россия (НЦМУ «Сверхзвук») | Зарубежные аналоги (NASA X‑59 QueSST, Boom Overture и др.) | Отставание / преимущество |
|---|---|---|---|
| Уровень технологий звукового удара | Разработаны методы расчёта и стенды имитационного моделирования; формируется национальная нормативная база | NASA X‑59 QueSST уже в стадии лётных испытаний; Boom Overture — в активной разработке с прицелом на сертификацию к 2030 г. | Отставание на 3–5 лет по лётной демонстрации «тихого сверхзвука» |
| Аэродинамика и компоновка | Оптимизация компоновки СПС с учётом компромисса «удар‑шум‑сопротивление»; цифровые двойники | Широкое применение CFD и машинного обучения для поиска оптимальных форм; быстрые итерации прототипов | Преимущество в фундаментальных моделях турбулентности и вихреразрешающих методах (российская школа) |
| Материалы и конструкции | Разработка гибридных самодиагностируемых КСС с использованием smart‑материалов и бионических решений | Активное применение композитов нового поколения и аддитивных технологий | Сопоставимый уровень; преимущество в методиках оценки долговечности и мониторинга повреждений |
| Международное сотрудничество | Консорциум с участием зарубежных университетов и исследовательских центров (DLR, ONERA, TU Delft и др.) | Глобальные цепочки поставок и кооперация; доступ к международным стандартам и рынкам | Отставание в интеграции в глобальные рынки и сертификации по международным нормам |
| Нормативная база | Формирование предложений по национальным нормам по звуковому удару и шуму | Уже действующие и разрабатываемые международные стандарты (ICAO, FAA, EASA) | Отставание в гармонизации норм; преимущество в учёте специфики российских условий эксплуатации |
| Этап | Дата | Результат | На что влияет дальше |
| Аэродинамические испытания компоновки «Стриж» | 2024–2026 | Подтверждение расчётных характеристик, выбор финальной схемы | База для постройки демонстратора |
| Стендовая отработка силовой установки и сопла | 2025–2027 | Проверка тяги, потерь, акустических характеристик | Готовность к интеграции на борт |
| Постройка демонстратора «Стриж» | 2027–2028 | Физический образец для лётных испытаний | Переход к лётной отработке |
| Первый полёт «Стрижа» | 2029 | Подтверждение лётных и акустических характеристик | Решение о переходе к прототипу СПС |
| Подготовка норм ICAO по звуковому удару | 2026–2028 | Новые требования к шуму на земле | Сертификация будущего СПС |
Гражданский vs военный сверхзвук: две разные философии
Отличие гражданского сверхзвука (НЦМУ «Сверхзвук») от военного:
| Критерий | Гражданский СПС (НЦМУ «Сверхзвук») | Военные сверхзвуковые ЛА |
|---|---|---|
| Основная цель | Комфорт, экономичность, низкий уровень шума и звукового удара, безопасность для населения | Максимальная скорость, манёвренность, скрытность, боевая эффективность |
| Уровень звукового удара | Ключевой ограничивающий фактор; цель — снижение до приемлемых норм для полётов над сушей | Не является критичным; полёты на сверхзвуке разрешены только в специальных зонах или на большой высоте |
| Аэроакустика и шум в салоне | Приоритет — снижение шума в салоне и вибраций; разработка звукопоглощающих конструкций | Шум и вибрации вторичны по сравнению с боевыми характеристиками |
| Эксплуатационная экономика | Топливная эффективность, ресурс планера, стоимость обслуживания — ключевые показатели | Стоимость эксплуатации вторична по сравнению с боевой готовностью |
| Нормативная база и сертификация | Необходимость соответствия строгим экологическим и акустическим нормам; разработка новых стандартов | Сертификация по военным стандартам; экологические нормы не являются приоритетными |
Чтобы понять разницу, представьте два автомобиля: спорткар и семейный минивэн.
- Военный сверхзвук — это спорткар: максимальная скорость, резкие манёвры, мощность любой ценой. Звуковой удар здесь не проблема — полёты проходят над безлюдными районами или на большой высоте.
- Гражданский сверхзвук — это минивэн: комфорт, безопасность, низкий уровень шума и экономичность. Для него звуковой удар — главный враг, а пассажиры должны чувствовать себя спокойно, как в обычном лайнере.
НЦМУ «Сверхзвук» работает именно по «минивэн‑подходу»: самолёт должен быть быстрым, но не пугать людей на земле и не сжигать слишком много топлива.
Нормативы по ударной волне: что это и зачем
Нормативы по ударной волне на сверхзвуке: текущее состояние и планы:
| Тип норматива | Текущее состояние в РФ | Планы НЦМУ «Сверхзвук» |
|---|---|---|
| Допустимый уровень звукового удара | Отсутствуют единые национальные нормы; применяются отдельные методические рекомендации | Разработка предложений по перспективным нормам по звуковому удару; создание карт локализации источников шума |
| Измерение и регистрация | Используются стандартные методы акустических измерений; ограничен набор испытательных стендов | Создание уникальной стендовой базы мирового уровня; методики регистрации повреждений при изменении деформаций |
| Сертификация по звуковому удару | Нет отдельной процедуры сертификации СПС по звуковому удару | Интеграция требований по звуковому удару в общую процедуру сертификации СПС; гармонизация с международными подходами |
| Воздействие на здания и сооружения | Оценка воздействия проводится по общим нормам по импульсным шумам | Разработка методик оценки вибрации зданий и сооружений при воздействии ударной волны различного профиля |
Норматив по ударной волне — это «разрешённый уровень громкости» для звукового удара. Если удар сильнее нормы — летать над населёнными пунктами нельзя.
Пример: представьте, что у вас есть правило «не шуметь после 23:00». Для сверхзвукового лайнера такое правило звучит как «не создавать ударную волну сильнее X паскалей над городом». Сейчас в России единых норм нет, и НЦМУ как раз их разрабатывает. Это нужно, чтобы будущий СПС мог легально летать по стране и за рубежом.
Справочно:
Военные и звуковой удар: есть ли ограничения?
Короткий ответ — да, есть, но они несравнимо мягче гражданских. Вот как это устроено:
Россия
Воздушный кодекс РФ (статья 74) формулирует правило универсально: «Полёт воздушного судна со сверхзвуковой скоростью допускается на высоте, на которой исключается опасное воздействие звукового удара на окружающую среду». Это касается всех воздушных судов, включая военные. Но на практике: [web_2_0_2]
- Военным разрешается переходить на сверхзвук на высоте более 8–10 км над населёнными пунктами — на таких высотах ударная волна рассеивается и воспринимается как слабый раскат грома; [web_2_0_0]
- Над городами летать на сверхзвуке не рекомендуется, но это именно рекомендация, а не жёсткий запрет — при оперативно-тактической необходимости (перехват, отражение атаки) пилот может превысить скорость и ниже; [web_2_0_0]
- ГОСТ 22283-2014 прямо уточняет, что его требования не распространяются на воздействие звуковых ударов от сверхзвуковых пролётов — для них действует отдельное регулирование.
США
FAA запрещает гражданским самолётам летать быстрее 1 Маха над сушей (§91.817) с 1973 года. Но военные подпадают под совсем другой режим:
- ВВС США должны летать на сверхзвуке над водой на высоте более 30 000 футов (≈9 км), когда это возможно;
- Над сушей — только в специально отведённых зонах (Nevada Test and Training Range, Point Mugu Sea Range и т.д.);
- В чрезвычайных ситуациях (перехват нарушителя, угроза национальной безопасности) — разрешается с одобрения командования NORAD;
- Пример: в июне 2023 года F-16 из ВВС Национальной гвардии DC ушёл на сверхзвук при перехвате непреднамеренного нарушителя воздушного пространства. Ударная волна прокатилась по Мэриленду, Вирджинии и округу Колумбия — люди думали, что взрыв. Никаких санкций к пилоту не последовало. (airforcetimes.com)
Суть разницы
| Параметр | Гражданские | Военные |
|---|---|---|
| Сверхзвук над сушей | Запрещён (США) / сильно ограничен (РФ) | Разрешён в спецзонах и по необходимости |
| Основание ограничения | Шум + безопасность населения | Безопасность населения, но боеготовность приоритетнее |
| Штраф за нарушение | Сертификация, запрет эксплуатации | Только внутренние разбирательства |
| Цель снижения шума | Главная задача (X-59, «Стриж») | Практически не ставится |
Военным просто не нужно снижать звуковой удар — их задача в другом. Звуковой удар истребителя — это даже тактический инструмент: низкий пролёт на сверхзвуке может психологически подавить противника, а в мирное время военные просто стараются не летать над городами, чтобы не пугать население. [web_2_0_0]
Что меняется сейчас
Летом 2026 года FAA опубликовало предложение заменить 53-летний полный запрет на гражданский сверхзвук над сушей на норматив по уровню шума: избыточное давление на земле не должно превышать 0,11 фунтов на квадратный фут (примерно в 10 раз меньше, чем у Concorde). Окончательные правила ожидаются к середине 2027 года. Если это произойдёт, гражданская авиация впервые получит то, что военная имеет уже десятилетиями — право на сверхзвук над сушей. Но с принципиальным отличием: гражданским придётся доказать, что они тихие. [web_2_0_4][web_2_0_5]
Заключение и выводы
НЦМУ «Сверхзвук» решает комплексную задачу: от фундаментальных исследований до формирования нормативной базы для будущего гражданского сверхзвукового транспорта. Ключевые выводы:
- Технологический задел. Россия обладает сильной фундаментальной школой в области аэродинамики, турбулентности и прочности, что позволяет конкурировать на уровне методов и моделей.
- Отставание по срокам. По части лётной демонстрации «тихого сверхзвука» и интеграции в международные рынки Россия отстаёт на 3–5 лет, но активно сокращает разрыв за счёт ускоренной разработки нормативной базы и стендовой инфраструктуры.
- Преимущества. Фокус на комплексном подходе (удар‑шум‑сопротивление‑экономика) и развитие интеллектуальных конструкций дают шанс создать СПС с уникальными характеристиками, адаптированными к российским условиям.
- Отличие от военного сверхзвука. Гражданский СПС требует принципиально иных приоритетов: комфорт, экология и экономика вместо максимальной скорости и боевой эффективности.
- Нормативы. Отсутствие единых национальных норм по звуковому удару — ключевой барьер для сертификации и эксплуатации СПС. НЦМУ «Сверхзвук» формирует необходимую базу для преодоления этого барьера.
Таким образом, программа НЦМУ «Сверхзвук» — это стратегическая инвестиция в технологическое лидерство России в области гражданской сверхзвуковой авиации, сочетающая фундаментальные исследования, развитие инфраструктуры и формирование нормативной базы. (источник: ncmu.extech.ru)
По теме:
