Высокоскоростной дозвуковой авиалайнер с дельтавидным крылом и предкрылками

Введение

Концепция высокосубзвукового реактивного пассажирского самолета с дельтавидным крылом и передним горизонтальным оперением (Sonic Cruiser) родилась в рамках одного из многочисленных исследовательских и опытно-конструкторских проектов, начатых в Boeing в 1990-х годах с целью изучения потенциальных проектов для возможного нового околозвукового или сверхзвукового авиалайнера. Sonic Cruiser был официально представлен 29 марта 2001 года, вскоре после запуска A380 конкурирующей компанией Airbus. Boeing недавно снял свой предложенный вариант 747X с конкуренции с A380 из-за недостаточного интереса со стороны авиакомпаний, а также рассматривал различные конфигурации хвостового оперения, расположение двигателей, формы воздухозаборников и сопел, меньшие сверхзвуковые и дозвуковые бизнес-джеты и так называемую Boeing "модульную" систему, позволяющую изменять крейсерскую скорость с сверхзвуковой на околозвуковую путем замены носовой части; "Sonic Cruiser" представлял собой околозвуковой вариант. История проекта берет начало в 1995 году, когда была сформирована внутренняя команда по стратегии создания самолетов, разработавшая самолет под кодовым названием Project Glacier, который к осени 2000 года сильно напоминал первоначальные чертежи Sonic Cruiser. Журнал Popular Science включил Sonic Cruiser в свой список лучших новинок 2001 года.

Конфигурации

Sonic Cruiser – это совершенно новый класс летательных аппаратов. Все остальные коммерческие реактивные самолеты были дальнейшим развитием 707. Имея дельтавидное крыло и оперение с предкрылками, Sonic Cruiser должен был лететь чуть ниже скорости звука на Махе 0,95–0,98 (примерно на высоте), обещая на 15–20% более высокую скорость, чем у обычных авиалайнеров, без шумового загрязнения, вызываемого звуковым ударом при сверхзвуковых полетах. Например, ожидалось, что перелет из Лондона в Сингапур на Sonic Cruiser будет на два часа короче, чем на обычном авиалайнере. Самолет проектировался для полетов на высотах более 40000 футов (12192 м), чтобы избегать существующего воздушного трафика. Boeing оценивал, что топливная эффективность Sonic Cruiser будет сопоставима с лучшими двухдвигательными широкофюзеляжными авиалайнерами 2002 года в расчете на одного пассажира. Boeing планировал использовать передовые композитные и титановые материалы для снижения веса и дальнейшего повышения топливной эффективности. В качестве базовой модели с использованием передовых материалов, предлагаемый 7E7 должен был потреблять на 10% меньше топлива, чем Sonic Cruiser, и на 17–20% меньше, чем 767-300. Для доработки концепции Sonic Cruiser использовались испытания в аэродинамической трубе и вычислительная гидродинамика. На основе изображений, опубликованных Boeing в июле 2002 года, Sonic Cruiser получил два более высоких вертикальных стабилизатора без наклона внутрь, а передний предкрылок был установлен с нулевым углом диэдра. К тому времени было разработано три различных варианта конструкции: один – оригинальный с дельтавидным крылом и предкрылками, а два – более традиционные с крылом, расположенным в средней части фюзеляжа, для лучшей совместимости с существующим оборудованием аэропортов, хотя эти два варианта не могли обеспечить такую же производительность, как оригинальная конфигурация. Ни один из потенциальных операторов не выделил в качестве приоритета увеличение скорости самолета на встрече с Boeing в октябре 2002 года. Многие результаты исследований, полученные в рамках программы Sonic Cruiser, были применены при создании 787, включая использование углепластика, армированного волокном, для фюзеляжа и крыльев, двигателей без отбора воздуха, а также конструкцию кабины и авионики. В 2010 году Boeing опубликовал статью, в которой подробно описал несколько концепций сверхзвукового авиалайнера с уменьшенным количеством пассажиров, разработанных на основе опыта, полученного при работе над Sonic Cruiser, и более ранних исследований NASA в рамках концепции высокоскоростного гражданского транспорта (HSCT). Концепции, разработанные при поддержке гранта NASA, включали 765-072B (примерно 100 пассажиров, крейсерская скорость 1,6–1,8 Маха), меньший бизнес-джет 765-076E (30 пассажиров, 1,6 Маха) и более крупный 765-107B, получивший прозвище "Icon II" (120 пассажиров, 1,8 Маха). Дальность полета всех этих концепций была менее… 16 апреля 2012 года Boeing подал заявку на патент на конструкцию самолета, аналогичную Sonic Cruiser, который был выдан в 2014 году.

quote box|align=right|width=25em|quote=The Sonic Cruiser is a brand new class of flying machine. Every other commercial jet airplane has been a further refinement of the 707. |author=— Walt Gillette, general manager of the Sonic Cruiser program |source=Boeing Frontiers, July 2002 With a delta wing and canards arrangement, and flying just short of the speed of sound at Mach 0.95–0.98 (about at altitude), the Sonic Cruiser promised 15–20% faster speed than conventional airliners without the noise pollution caused by the sonic boom from supersonic travel. As an example, a flight using the Sonic Cruiser from London to Singapore was expected to be two hours shorter than one using a conventional airliner. The aircraft was designed to fly at altitudes in excess of 40000 feet (12192 m) to avoid existing air traffic, Boeing estimated the Sonic Cruiser's fuel efficiency would be comparable to best performing twin engine wide body airliners in 2002 on a per passenger basis. Boeing intended to use advanced composite and titanium materials to reduce weight and further improve fuel efficiency. As a baseline reference model using advanced materials, the proposed 7E7 would consume 10% less fuel than the Sonic Cruiser, and 17–20% less than the 767 300. Wind tunnel testing and computational fluid dynamics analysis were used to refine the Sonic Cruiser concept. Based on artwork released by Boeing in July 2002, the Sonic Cruiser now sported two taller vertical tails with no inward cant, and the forward canard was set at zero degrees dihedral. By that time, three different designs had been advanced: one was the original canard delta wing design, and two were more conventional mid fuselage wing designs in the interest of better compatibility with existing airport jetway equipment, although those two designs were unable to offer the same performance as the original configuration. None of the prospective operators prioritized improved aircraft speed in a meeting with Boeing held in October 2002. Much of the research from the Sonic Cruiser was applied to the 787, including carbon fiber reinforced plastic for the fuselage and wings, bleedless engines, cockpit and avionics design. In 2010, Boeing published a paper detailing several concepts for a supersonic airliner with reduced passenger count, derived from its work with the Sonic Cruiser and earlier NASA work on a High Speed Civil Transport (HSCT) concept. The concepts, developed under a NASA grant, included the 765 072B (approximately 100 passengers with a cruise at Mach 1.6–1.8), a smaller 765 076E business jet (30 passengers, Mach 1.6), and a larger 765 107B, nicknamed 'Icon II' (120 passengers, Mach 1.8). All of the concepts had a range less than
On April 16, 2012, Boeing published an application for a patent for an aircraft configuration similar to that of the Sonic Cruiser; the patent was granted in 2014.