creexpCrede Experto: транспорт, общество, образование, языкCrede Experto: transport, society, education, language2312-1327Иркутский филиал ФГБОУ ВО «МГТУ ГА»10.51955/2312-1327-2026-3-42creexp-378Research ArticleЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ, АВИАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ И МЕТОДЫ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИСравнительный анализ вариантов компоновки и параметров двигателя сверхзвукового гражданского самолетаComparative analysis of layout options and parameters of a supersonic civil aircraft enginehttps://orcid.org/0009-0002-6311-7399ГаджиевХ. Р.GadzhievH. R.

Хочбар Расулович Гаджиев – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры двигателей летательных аппаратов

Кронштадтский бульвар, д. 20, Москва, 125493

Hochbar R. Gadzhiev, Cand. Sci. (Technology), Associate Professor, Associate Professor at the Department of Aircraft Engines

20 Kronshtadtsky Blvd, Moscow, 125493

hochbar@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0000-3411-774XЛеоновД. А.LeonovD. A.

Даниил Александрович Леонов – аспирант

Кронштадтский бульвар, д. 20, Москва, 125493

Daniil A. Leonov, Postgraduate Student  

20 Kronshtadtsky Blvd, Moscow, 125493

danleo2001@yandex.ruМосковский государственный технический университет гражданской авиацииРоссияMoscow State Technical University of Civil AviationRussian Federation2026150920261334263Copyright © Гаджиев Х.Р., Леонов Д.А., 20262026Гаджиев Х.Р., Леонов Д.А.Gadzhiev H.R., Leonov D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ce.if-mstuca.ru/jour/article/view/378

В статье представлены результаты исследования, которые могут быть использованы при разработке технического задания на силовую установку сверхзвукового гражданского самолёта. Предлагаемые решения опираются на существующий технический уровень и проверенные конструкции, что исключает необходимость создания двигателей сложных схем. Рассматривается маршевый двигатель для самолёта, рассчитанного на перевозку 20 пассажиров на дальность до 10 000 км при полёте на высоте 20 км со скоростью 2500 км/ч. Описана методика анализа компоновочных схем и основных термодинамических параметров газотурбинного двигателя, включая суммарную степень сжатия и степень двухконтурности. Проанализированы ключевые режимы полёта – взлёт, набор высоты, крейсерский режим и снижение, что позволило объективно оценить тяговые и экономические характеристики установки гражданского самолёта, в отличие от существующих аналогов для многорежимных военных сверхзвуковых летательных аппаратов. Полученные данные дают возможность сформировать требования к проектированию двигателя и оценить его эксплуатационные свойства. Выбор схемы двухконтурного турбореактивного двигателя с камерой смешения обеспечивает высокую технологичность, снижает уровень шума и вредных выбросов, а также повышает безопасность полётов.

The article presents the results of a study that can be used in the development of technical specifications for the power plant of a supersonic civil aircraft. The proposed solutions are based on existing technology and proven designs, eliminating the need to create engines with complex configurations. A cruise engine for an aircraft designed to carry 20 passengers at a range of up to 10,000 km while flying at an altitude of 20 km at a speed of 2,500 km/h is being considered. A method for analyzing the layout schemes and basic thermodynamic parameters of a gas turbine engine, including the total pressure ratio and the bypass ratio, is described. The key flight modes are analyzed – takeoff, climb, cruise mode and descent, which made it possible to objectively assess the thrust and economic characteristics of a civilian aircraft installation, unlike existing analogues for multi-mode military supersonic aircraft. The data obtained make it possible to form requirements for the design of the engine and evaluate its operational properties. The choice of a turbofan engine layout with a mixing chamber ensures high manufacturability, reduces noise and harmful emissions, and improves flight safety.

сверхзвуковой гражданский самолётсиловая установкамаршевый двигательгазотурбинный двигательстепень сжатиястепень двухконтурностикомпоновочная схемакамера смешенияуровень шумавредные выбросыsupersonic civil aircraftpower plantcruise enginegas turbine enginepressure ratiobypass ratiolayoutmixing chambernoise levelharmful emissionsReferencesДутов А. В. Создание научно-технического задела для разработки перспективных сверхзвуковых гражданских самолетов / А. В. Дутов, А. А. Пухов. Крылья родины. 2022. 9-10. С. 38-39.Alendar A. D., Lanshin A. I., Evstigneev A. A. (2023). An overview of the problems of creating a supersonic transport of a new generation in terms of power plant Vestnik of Samara University. Aerospace engineering, technology, and mechanical engineering. 22(1): 7-28. DOI 10.18287/2541-7533-2023-22-1-7-28. EDN TGDJCM.Клочков В. В. Анализ предпосылок формирования рынков сверхзвуковых пассажирских авиаперевозок и самолетов / В. В. Клочков, С. М. Рождественская. Инновации. 2019. 8 (250). DOI 10.26310/2071-3010.2019.250.8.009Berton J. J., Haller W. J., Senick P. F., Jones S. M., Seidel J. A. A. (2005). A Comparative Propulsion System Analysis for the High-Speed Civil Transport. NASA TM 2005-213414.Ланшин А. И. Основные результаты деятельности НЦМУ "Cверхзвук" в части силовой установки сверхзвукового пассажирского самолета в 2022-2023 годах / А. И. Ланшин, Д. В. Комратов, А. Д. Алендарь. Неравновесные процессы, Сочи, 07–11 октября 2024 года. Москва: Общество с ограниченной ответственностью "ТОРУС ПРЕСС", 2024. С. 314-320. DOI 10.30826/NEPCAP11A-86. EDN MLLBNI.Bons N. P., Martins J. R. R. A., Mader C. A., McMullen M., Suen M. (2020). High-fidelity Aerostructural Optimization Studies of the Aerion AS2 Supersonic Business Jet, Proceedings of the AIAA Aviation Forum DOI:10.2514/6.2020-3182.Матвеев И. А. История сверхзвуковой гражданской авиации / И. А. Матвеев, А. В. Лонин. Актуальные проблемы авиации и космонавтики: сборник материалов VIII Международной научно-практической конференции, посвященной Дню космонавтики: в 3 т., Красноярск, 11–15 апреля 2022 года. Том 3. Красноярск: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева». 2022. С. 670-672. EDN NYNZNP.Chelebyan O. G., Strokin V. N., Shilova T. V. (2021) Assessment of emissions of harmful substances from supersonic aircraft engines. Aviation engines. 3(12): 55-62. DOI 10.54349/26586061-2021-3-55. EDN ZVBYIP.Мирзоян А. А. Управление тягой и шумом двигателей сверхзвукового пассажирского самолета на взлете / А. А. Мирзоян, Ю. Д. Халецкий. Авиационные двигатели. 2020. 2(7). С. 51-56. DOI 10.54349/26586061-2020-2-51. EDN WSSUJX.Demakov A.V., Kazhan V.G., Kosushkin K.G., Mironov A.K. (2005). Determination of required noise reduction levels of SST-2. In collection: Materials of the XVI school-seminar «Aerodynamics of aircraft», Volodarsky village: 49-50. EDN WGPVIHОбзор проблем создания сверхзвукового пассажирского самолёта нового поколения в части силовой установки / А. Д. Алендарь, А. И. Ланшин, А. А. Евстигнеев [и др.] Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2023. Т. 22, 1. С. 7-28. DOI 10.18287/2541-7533-2023-22-1-7-28. EDN TGDJCM.Dutov A.V., Pukhov A.A. (2022). Creation of scientific and technical groundwork for the development of promising supersonic civil aircraft. Wings of the Motherland (9-10): 38-39.Определение потребных уровней снижения шума СПС-2 / А. В. Демаков, В. Г. Кажан, К. Г. Косушкин [и др.] Материалы XVI школы-семинара «аэродинамика летательных аппаратов», п. Володарского, 03–04 марта, 2005. С. 49-50. EDN WGPVIH.Ezrokhi Yu. A., Kalensky S. M. (2022). Identification of the mathematical model of the gas turbine engine based on the test results. Trudy MAI. 122. DOI 10.34759/trd-2022-122-19. EDN DZFDXR.Сидняев Н. И. Перспективы развития современных сверхзвуковых пассажирских самолетов. Инженерный журнал: наука и инновации. 2023. №1 (133). DOI 10.18698/2308-6033-2023-1-2243Glenn Research Center (2013). Critical Propulsion Components Volume 1 (NASA/CR–2005-213584/VOL1) Work of the US Gov. Public Use Permitted, NASAЧелебян О. Г. Оценка эмиссии вредных веществ двигателей сверхзвуковых самолетов / О. Г. Челебян, В. Н. Строкин, Т. В. Шилова. Авиационные двигатели. 2021. 3(12). С. 55-62. DOI 10.54349/26586061-2021-3-55. EDN ZVBYIP.Klochkov V. V., Rozhdestvenskaya S. M. (2019). Analysis of the prerequisites for the formation of supersonic passenger air transportation and aircraft markets. Innovation. (8). DOI 10.26310/2071-3010.2019.250.8.009Шапкин В. Современные факторы создания сверхзвукового гражданского самолета нового поколения / В. Шапкин, А. Пухов. АвиаСоюз. 2022. N 3/4 (90). С. 4-9.Kopiev V.F., Belyaev I.V., Dunaevsky A.I., Poukhov A.A., Trofimovsky I.L. (2022). On the Fundamental Possibility of a Supersonic Civil Aircraft to Comply with ICAO Noise Requirements Using Existing Technologies. Aerospace (9): 187. DOI: 10.3390/aerospace9040187Эзрохи Ю. А. Идентификация математической модели ГТД по результатам испытаний / Ю. А. Эзрохи, С. М. Каленский. Труды МАИ. 2022. 122. DOI 10.34759/trd-2022-122-19. EDN DZFDXR.Kopiev V.F., Bychkov O.P., Kopiev V.A., Faranosov G.A., Moralev I.A., Kazansky P.N. (2021). Control of Instability Waves in an Unexcited Turbulent Jet Using Plasma Actuators in a Narrow Frequency Band. Acoustical Physics (67): 413-420. DOI: 10.1134/S1063771021040059Comparative Propulsion System Analysis for the High-Speed Civil Transport (NASA TM 2005-213414) / J. J. Berton, W. J. Haller, P. F. Senick [et al.] / NASA, 2005.Kopiev V., Zaytsev M., Ostrikov N. (2013). Subsonic jet noise suppression by a corrugated nozzle. Acoustical Physics (59): 207–209. DOI:10.1134/S1063771013010090Control of Instability Waves in an Unexcited Turbulent Jet Using Plasma Actuators in a Narrow Frequency Band / V. F. Kopiev, O. P. Bychkov, V. A. Kopiev [et al.] / Acoustical Physics, 2021. 67, 413-420. DOI: 10.1134/S1063771021040059Lanshin A.I., Komratov D.V., Alendar A.D. (2024). Main results of activity of the world-class research center «The supersonic» in terms of the propulsion system of a supersonic passenger aircraft in 2022-2023 years. Nonequilibrium processes. TORUS PRESS: 168-170. DOI 10.30826/NEPCAP11A-86. EDN MLLBNI.Critical Propulsion Components Volume 1 (NASA/CR–2005-213584/VOL1). Glenn Research Center. Work of the US Gov. Public Use Permitted, NASA, 2013.Matveyev I. A., Lonin A.V. (2022). The history of supersonic civil aviation. In collection: Actual problems of aviation and cosmonautics: collection of materials of the VIII International Scientific and Practical Conference dedicated to Cosmonautics Day, Krasnoyarsk: 670-672. EDN NYNZNP.Development and characterization of plasma actuators for high-speed jet control / M. Samimy, I. Adamovich, B. Webb [et al.] / Experiments in Fluids, 2004. 37, 577–588. DOI: 10.1007/s00348-004-0854-7Mirzoyan A. A., Khaletsky Yu. D. (2020). Control of thrust and engine noise of supersonic passenger aircraft on take-off. Aviation engines. 2(7): 51-56. DOI 10.54349/26586061-2020-2-51. EDN WSSUJX.High-fidelity Aerostructural Optimization Studies of the Aerion AS2 Supersonic Business Jet / N. P. Bons, J. R. R. A. Martins, C. A. Mader [et al.] / Proceedings of the AIAA Aviation Forum, 2020. DOI:10.2514/6.2020-3182.Papamoschou D., Debiasi M. (2003). Conceptual development of quiet turbofan engines for supersonic aircraft. Journal of Propulsion and Power (19): 161-169. DOI: 10.2514/2.6103Kopiev V. Subsonic jet noise suppression by a corrugated nozzle / V. Kopiev, M. Zaytsev, N. Ostrikov. Acoustical Physics, 2013. 59, 207–209. DOI:10.1134/S1063771013010090Samimy M., Adamovich I., Webb B., Kastner J., Hileman J., Keshav S., Palm P. (2004). Development and characterization of plasma actuators for high-speed jet control. Experiments in Fluids (37): 577–588. DOI: 10.1007/s00348-004-0854-7On the Fundamental Possibility of a Supersonic Civil Aircraft to Comply with ICAO Noise Requirements Using Existing Technologies / V.F. Kopiev, I.V. Belyaev, A.I. Dunaevsky [et al.] / Aerospace, 2022. 9, 187. DOI: 10.3390/aerospace9040187Shapkin V., Pukhov A. (2022). Modern factors in the creation of a new generation supersonic civil aircraft. AviaSoyuz. 3/4(90): 4-9.Papamoschou D. Conceptual development of quiet turbofan engines for supersonic aircraft / D. Papamoschou, M. Debiasi. Journal of Propulsion and Power, 2003. 19, 161-169. DOI: 10.2514/2.6103Sidnyayev N.I. (2023). Prospects for the development of modern supersonic passenger aircraft. Engineering Journal: Science and Innovation. 1(133). DOI 10.18698/2308-6033-2023-1-2243

The authors declare that there are no conflicts of interest present.