In 1996, a British Airways plane flew from New York to London in a record-breaking two hours and 53 minutes. Today, however, passengers flying the same route can expect to spend no less than six hours in the air— twice as long. So why, in a world where everything seems to be getting faster, have commercial flights lagged behind?
В 1996 году рейс компании British Airways затратил на путь из Нью-Йорка в Лондон рекордно мало времени — всего два часа и 53 минуты. Но сегодня пассажиры, следуя по тому же маршруту, проводят в воздухе не менее шести часов — что почти вдвое дольше. Так почему же в нашем вечно ускоряющемся мире настолько отстаёт в своём развитии гражданская авиация?
The British-and-French-made Concorde began shuttling passengers across the sky in the 1970s. Jetting between destinations like New York, Paris, Bahrain, and Singapore, it clocked in at over 2,000 kilometers per hour, more than twice the speed of a normal airliner. However this was also about 800 kilometers per hour faster than the speed of sound. And that created a surprising problem for people on the ground. When an object moves at supersonic speed, it generates a continuous moving shockwave known as a sonic boom. This produces a loud, startling noise, as well as rattling windows and dislodging structural elements of buildings. Since a plane flying at an altitude of 15 kilometers can affect an area with an 80 kilometer diameter on the ground below, complaints and concerns from residents in the Concorde’s flight path restricted it to mostly ocean routes.
Самолёты британо-французского производства «Конкорд» начали перевозить пассажиров ещё в 1970-е годы. Стремительно курсируя между Нью-Йорком, Парижем, Бахрейном и Сингапуром, они развивали скорость свыше 2 000 километров в час — что более чем вдвое превосходило скорость обычного авиалайнера. Но при этом их скорость была где-то на 800 километров в час выше скорости звука. И неожиданно такие полёты создали проблемы для людей на земле. Когда объект перемещается со сверхзвуковой скоростью, он генерирует движущуюся ударную волну, которая называется звуковым ударом. Под её воздействием возникает очень громкий шум, а также трясутся стёкла в окнах и даже обрушиваются несущие части зданий. Поскольку волна от самолёта, летящего на высоте 15 километров, действует на площадь поверхности диаметром в 80 километров, из-за жалоб и протестов проживающих вдоль пути «Конкордов» людей, маршруты этих самолётов пролегали в основном над океаном.
Because of these restrictions and other fuel and engineering requirements, supersonic flights turned out to be very expensive for both airlines and passengers. A single transatlantic round-trip could cost the equivalent of more than $10,000 today. With additional strain on the airline industry due to decreased demand for flights after September 11th, 2001, this became unsustainable, and the Concorde was retired in 2003.
Из-за этих ограничений, а также ряда других требований к топливу и конструкции, сверхзвуковые полёты оказались слишком дорогостоящими как для авиакомпаний, так и для пассажиров. Обычный трансатлантический перелёт стоил в обе стороны более 10 тысяч долларов в современном эквиваленте. Кроме того, авиационная отрасль столкнулась с дополнительной нагрузкой в связи с падением спроса на перелёты после событий 11 сентября 2001 года, и в 2003 году «Конкорды» признали нерентабельными, а рейсы прекратились.
So even when superfast flights existed, they weren't standard commercial flights. And while we might think that advances in flight technology would make fast flights less expensive, this hasn’t necessarily been the case. One of the biggest concerns is fuel economy. Over the decades, jet engines have become a lot more efficient, taking in more air and achieving more thrust— traveling further for every liter of fuel. But this efficiency is only achieved at speeds of up to around 900 kilometers per hour— less than half the speed of the Concorde. Going any faster would increase air intake and burn more fuel per kilometer flown. A standard transatlantic flight still uses as much as 150,000 liters of fuel, amounting to over 20% of an airline’s total expenses. So any reduction in fuel economy and increase in speed would significantly increase both flight costs and environmental impact.
Даже в период эксплуатации сверхскоростные полёты отличались от обычных пассажирских. И хотя может показаться, что прогресс в авиатехнике позволил бы удешевить скоростные перелёты, это далеко не очевидно. Прежде всего, необходимо решить проблему экономии топлива. За многие годы реактивные двигатели стали гораздо эффективнее: они захватывают больше воздуха и обеспечивают бо́льшую силу тяги, что существенно увеличило продуктивность потребляемого топлива. Однако такая эффективность достигается на скоростях не выше 900 километров в час, что вдвое меньше скорости «Конкорда». С ростом скоростей увеличатся захват воздуха и расход топлива на километр пути. На обычный трансатлантический рейс тратится где-то 150 тысяч литров горючего, что составляет более 20% от общих расходов авиакомпании. Поэтому дополнительный расход топлива и повышение скорости только увеличат расходы авиакомпаний и вред авиаперевозок для окружающей среды.
What about ways to make a plane faster without burning lots of fuel? Adjusting the wing sweep, or the angle at which wings protrude from the fuselage, to bring the wings closer in can make an aircraft faster by reducing aerodynamic drag. But this means the wings must be longer to achieve the same wingspan, and that means more materials and more weight, which in turn means burning more fuel. So while airplanes could be designed to be more aerodynamic, this would make them more expensive. And generally, airlines have found that customer demand for faster flights is not sufficient to cover these costs.
А как можно сделать самолёты быстрее без дополнительного расхода горючего? Если изменить стреловидность крыла, или угол крепления крыла к фюзеляжу, приблизив крылья к корпусу, то самолёты смогут летать быстрее, поскольку снизится лобовое сопротивление. Но для достижения нужного размаха крылья должны быть длиннее, на что потребуется больше материалов, а вес самолёта увеличится, и в конечном итоге расход топлива вырастет. И хотя самолёты и можно сделать более аэродинамичными, это повлечёт за собой рост их стоимости. Кроме того, по данным авиакомпаний, потребность пассажиров в быстрых полётах не покрывает расходы на их осуществление.
So while military aircraft conduct high speed flights over water and at high altitudes, supersonic commercial flights seemed like a brief and failed experiment. But recent advances may make them feasible again. Research by NASA and DARPA has shown that modifying an aircraft’s shape can reduce the impact of its sonic boom by 1/3. Extending the nose with a long spike can break the shockwave into smaller ones, while another proposed design features two sets of wings producing waves that cancel each other out. And new technologies may solve the energy efficiency problem with alternative and synthetic fuels, or even hybrid-electric planes. It may yet turn out that the last few decades of steady flying were just a brief rest stop.
Несмотря на то, что военные самолёты летают на высоких скоростях, как правило, над водой и на больших высотах, сверхзвуковые пассажирские авиаперевозки кажутся коротким неудачным экспериментом. Однако благодаря последним достижениям они вновь могут стать осуществимыми. Как показали исследования NASA и DARPA, с изменением формы самолёта ущерб от звукового удара можно снизить на треть. Заострив нос за счёт длинной иглы, можно раздробить ударную волну, а ещё один проект предлагает решение из двух пар крыльев, создающих волны, которые будут гасить друг друга. Проблему эффективности можно решить, внедряя новые технологии в этой области: альтернативные, синтетические виды топлива или даже гибридные электродвигатели. И может так оказаться, что годы обычных перелётов были лишь кратким привалом в истории гражданской авиации.