Экспериментальный гиперзвуковой самолет Hermeus Quarterhorse накануне летных испытаний

На протяжении нескольких последних лет американская компания Hermeus Corp. ведет работы по теме перспективного многоцелевого гиперзвукового самолета. К настоящему времени ей удалось выполнить основную часть проектных работ и начать испытания отдельных агрегатов. Кроме того, на днях представили полноразмерный экспериментальный самолет, а в ближайшем будущем появится полноценный летный образец.

Инициатива и контракты

Компания Hermeus была основана в 2018 г., и ее задачей сразу стала разработка научно-технологической базы для последующего создания гиперзвуковых самолетов военного и гражданского назначения. Прежде всего, планировалось разработать планер и двигатель, соответствующие таким задачам. При этом предлагалось использовать только доступные технологии и материалы, за счет чего можно было ускорить и удешевить как разработку проектов, так и строительство готовой техники.Подобные идеи заинтересовали ВВС США, и вскоре Hermeus включили в программу поддержки AFWERX. Благодаря этому фирма теперь сотрудничает с Научно-исследовательской лабораторией ВВС, а также регулярно получает контракты на проведение необходимых работ. Кроме того, новыми разработками заинтересовалось несколько государственных структур, которые в будущем могут стать заказчиками готовой техники.

В течение первых лет, за счет привлеченных средств и государственного финансирования, компания Hermeus провела основную часть исследований, а также разработала двигатель для будущего самолета. Испытания такой силовой установки начались в феврале 2020 г. и продолжаются без существенных проблем и нареканий.В августе 2021 г. Hermeus получила новый контракт от ВВС США стоимостью 60 млн долл. В соответствии с ним, подрядчик должен в течение 18 мес. построить и испытать в воздухе экспериментальный гиперзвуковой самолет. Утверждалось, что опытная машина будет относительно простой и дешевой в производстве и эксплуатации, в результате чего 60 миллионов хватит как на строительство, так и на полный цикл испытаний. Проект получил название Quarterhorse («Квартерхорс» – порода лошадей для скачек на малые дистанции).

Демонстратор технологий

9 ноября компания Hermeus сообщила, что несколькими днями ранее состоялась официальная презентация опытного самолета Quarterhorse. На мероприятие пригласили инвесторов и потенциальных пользователей новой техники из военных и гражданских структур. Звучали громкие заявления и самые смелые прогнозы.Проект Quarterhorse разработан на основе идей и опыта, накопленных компанией Hermeus в ходе исследований последних лет. При этом работы по машине заняли минимальное время. От получения заказа и начала проектирования до выкатки и первой демонстрации прототипа прошло всего четыре месяца – своеобразный рекорд для современной сверх- и гиперзвуковой авиации. Впрочем, как сообщается, на презентации использовался самолет, не предназначенный для полетов.Построенный самолет сразу показал некоторые свои возможности. Прямо во время презентации выполнили запуск двигателя с постепенным выходом на форсаж. На таких режимах работы двигателя самолет должен подниматься в воздух и выполнять первоначальный разгон перед выходом на сверх- и гиперзвуковую скорость.По условиям контракта с ВВС, в течение следующего года компания Hermeus построит полноценный летный прототип, а затем выведет его на испытания. Ожидается, что испытания пройдут без каких-либо затруднений и будут завершены до конца года. По результатам этих мероприятий может начаться разработка новых образцов авиационной техники для реальной эксплуатации.

Технологии проекта

В нынешнем виде «Квартерхорс» представляет собой беспилотный самолет схемы «бесхвостка» с плавным сопряжением фюзеляжа и плоскостей. Носовая часть фюзеляжа оснащена воздухозаборником характерной формы, оптимизированным для работы на высоких скоростях. Более половины длины самолета занимает воздуховод, задняя часть которого имеет функцию охлаждения потока. За нею находится комбинированный двигатель оригинальной конструкции.В полете на основных режимах Quarterhorse будет сталкиваться с самыми высокими тепловыми и механическими нагрузками. Однако особенности конструкции самолета не сообщались, и неизвестно, как инженеры планируют бороться с этими проблемами. По всей видимости, планер выполняется из теплостойких и прочных металлических и композиционных материалов.Специально для использования в новых проектах Hermeus разработала двигатель оригинальной архитектуры TBCC (Turbine-Based Combined Cycle – «Комбинированный цикл на основе турбореактивного двигателя»). Эта схема предлагает дополнение обычного ТРД форсажной камерой с функциями прямоточного воздушно-реактивного двигателя. На разных режимах полета компоненты такого двигателя должны работать самостоятельно или в разных сочетаниях.Взлет, разгон и полет со сверхзвуковой скоростью предлагают осуществлять при помощи ТРД, в т.ч. с применением форсажной камеры. Для дальнейшего роста скорости и выхода на гиперзвуковой режим форсажная камера должна переходить в прямоточный режим и создавать всю необходимую тягу.Первый вариант изделия TBCC, испытанный на стенде и готовящийся к проверке в полете, выполнен на основе серийного ТРД General Electric J85-21. Для проведения опытов компания Hermeus приобрела несколько таких двигателей, ранее использовавшихся на самолетах ВВС США. После ремонта они могут участвовать в новом проекте.

Демонстратор технологий с недавней презентации не имеет явной кабины экипажа и, по всей видимости, является беспилотным. Использование автопилота и дистанционного управления в известной мере упрощает конструкцию самолета, а также резко снижает риски на стадии испытаний. Соответственно, испытания займут минимальное время и уложатся в выделенное финансирование, но завершатся со всеми необходимыми результатами.Ожидается, что опытный Quarterhorse и последующие самолеты на тех же решениях смогут развивать скорость порядка 5М (более 6100 км/ч). Дальность полета будет определяться особенностями конструкции конкретного образца, а также пожеланиями и потребностями будущих заказчиков.

Планы на семейство

В течение следующего года Hermeus Corp. будет заниматься строительством и испытаниями экспериментального самолета Quarterhorse. Ему предстоит пройти полный цикл проверок и продемонстрировать работу ключевых агрегатов на всех основных режимах полета, вплоть до максимальных расчетных скоростей. Какими будут результаты таких испытаний – неизвестно, но от них зависит дальнейший ход проекта.В обозримом будущем компания Hermeus планирует выйти на рынок гражданских самолетов. Гиперзвуковые лайнеры с разной вместимостью смогут работать на протяженных линиях и резко ускорят перевозку пассажиров. По расчетам, полет на таком самолете из Нью-Йорка в Лондон будет занимать порядка 90 мин., тогда как сейчас на него приходится тратить ок. 7 ч.В компании считают, что такое ускорение перевозок не только заинтересует перевозчиков и пассажиров, но и положительно скажется на глобальной экономике. По ее подсчетам, гиперзвуковые лайнеры, при их массовой эксплуатации, обеспечат дополнительный рост мировой экономики на 4 трлн долл. США ежегодно.Впрочем, основной интерес к проекту «Квартерхорс» и перспективным разработкам пока проявляют не коммерческие перевозчики, а Пентагон. В перспективе он сможет заказать пассажирские модификации самолета для перевозки личного состава, в т.ч. высокопоставленных лиц. Не исключается принципиальная возможность разработки скоростного разведчика или самолетов иного назначения.

Проект Quarterhorse показывает, что в США продолжаются активные работы по созданию и освоению гиперзвуковых технологий. Весьма интересно, что к этому направлению присоединяются не только признанные лидеры авиастроительной отрасли, но и совершенно новые компании. Более того, такой новичок в лице фирмы Hermeus даже смог заинтересовать ВВС и получить необходимую поддержку.Сложный и амбициозный проект от Hermeus Copr. успешно преодолел несколько первых стадий. Завершена разработка ключевых компонентов и проведены стендовые испытания, что становится поводом для оптимизма. Однако теперь перед проектом стоит более сложная задача в виде полноценных летных испытаний. На этом этапе будет показан реальный уровень развития технологий, а также возможности и перспективы летательного аппарата на их основе.Испытания предполагается завершить до конца следующего года. Тогда же станет ясно, продолжат ли потенциальные заказчики поддерживать проект, и появятся ли в отдаленном будущем желаемые лайнеры, разведчики и т.д. Пока же перспективы проекта остаются неизвестными, и остается лишь делать прогнозы, которые, однако, могут не сбыться.

Планы и реальность