Гиперзвуковая авиация уже несколько десятилетий остаётся одной из тех технологий, которые, кажется, постоянно находятся буквально в одном шаге от практического применения. Ракеты научились разгоняться до гиперзвуковых скоростей очень давно, однако создать полноценный атмосферный летательный аппарат, способный долго лететь с такой скоростью, — задача совершенно другого порядка. И одной из главных проблем здесь остаётся двигатель.

Особенно заманчивой выглядит возможность отказаться от экзотических силовых установок и каким-либо образом заставить работать на подобных скоростях старый добрый турбореактивный двигатель. Именно такую идею развивает российский инженер Владимир Леонидович Письменный. 20 февраля 2026 года был опубликован его патент RU2856269C1 «Турбореактивный двигатель с форсированной турбиной». Причём появился он не на пустом месте: предыдущий патент RU2848344C1, посвящённый способу регулирования подобного двигателя, был опубликован ещё 17 октября 2025 года. Таким образом, перед нами не случайная идея, а последовательное развитие одной концепции.

Но действительно ли речь идёт о двигателе, способном открыть дорогу к гиперзвуковой авиации? Или эффектные значения чисел Маха существуют пока исключительно на расчётных графиках?

Почему обычному турбореактивному двигателю становится плохо на огромной скорости

Для начала необходимо разобраться, зачем вообще понадобилось придумывать столь необычную схему.

Классический турбореактивный двигатель прекрасно чувствует себя на дозвуковой и сверхзвуковой скорости, но с дальнейшим разгоном начинаются серьёзные проблемы. Воздух перед попаданием в компрессор тормозится во входном устройстве. Чем быстрее летит самолёт, тем сильнее увеличивается температура торможения этого воздуха.

При М=2 проблема уже весьма заметна. При дальнейшем увеличении скорости температура на входе продолжает расти, что ухудшает условия работы компрессора и постепенно съедает преимущества газотурбинного цикла. Производительность компрессора по приведённому расходу воздуха снижается, температурные ограничения становятся всё жёстче, а получить дополнительную тягу простым увеличением температуры газа бесконечно невозможно.

Сам Письменный называет происходящее «вырождением» турбореактивного двигателя. Именно с ним и предлагается бороться.

Традиционное решение проблемы радикально: на очень больших скоростях отказаться от турбокомпрессора вообще. Так появляются прямоточные воздушно-реактивные двигатели, а затем ГПВРД — гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели со сверхзвуковым горением.

Но у прямоточника имеется противоположный недостаток. Он практически бесполезен на малой скорости и тем более не способен самостоятельно обеспечить нормальный взлёт самолёта. Поэтому перспективному гиперзвуковому аппарату приходится либо иметь комбинированную силовую установку, либо сначала разгоняться другим двигателем.

А что, если попробовать расширить рабочий диапазон именно турбореактивного двигателя?

В этом и заключается основная идея Письменного.

Не «горячее», а «холодное» форсирование

Автор концепции предлагает иначе посмотреть на сам механизм создания тяги.

В сильно упрощённом виде тягу воздушно-реактивного двигателя можно представить как произведение расхода проходящего через него воздуха на разность между скоростью истечения газов и скоростью полёта самолёта. Следовательно, увеличить тягу можно двумя принципиальными способами.

Первый хорошо известен — сильнее нагревать рабочее тело и увеличивать скорость истечения газов. Именно по этому пути в значительной степени развивается современная реактивная авиация. Есть, однако, второй вариант: увеличивать количество воздуха, прокачиваемого через двигатель.

Письменный называет эти подходы соответственно «горячим» и «холодным» форсированием. Его двигатель должен делать ставку прежде всего на второе.

Для этого предлагается необычная программа регулирования оборотов. По мере роста скорости самолёта и температуры торможения поступающего воздуха физическая частота вращения ротора не должна оставаться приблизительно постоянной. Она должна увеличиваться таким образом, чтобы сохранялась требуемая приведённая частота вращения компрессора.

Проще говоря, чем быстрее летит самолёт, тем быстрее должен вращаться его турбокомпрессор.

Звучит достаточно очевидно. Но возникает другой вопрос: где взять необходимую мощность и как при этом не расплавить турбину?

Главный секрет — форсированная турбина

И здесь появляется центральный элемент конструкции — так называемая форсированная турбина.

В новом патенте предлагается использовать соотношение, при котором степень понижения давления в турбине на стартовом режиме составляет 50–75% от степени повышения давления компрессора. За счёт повышенного перепада давления турбина способна снимать большую мощность даже при сравнительно небольшой начальной температуре газа перед ней.

Именно последняя особенность чрезвычайно важна.

Обычный авиационный ГТД уже на взлётном режиме работает при весьма высокой температуре газа перед турбиной. Запас для её дальнейшего повышения ограничен жаропрочностью лопаток. Письменный предлагает начать, условно говоря, с гораздо более низкой точки.

В патенте рассматривается возможность иметь на начальном режиме температуру порядка 800–900 К, а затем значительно увеличивать её по мере разгона. Автор называет отношение предельной температуры к первоначальной «температурной раскруткой» и считает, что именно большой диапазон этой раскрутки позволит поддерживать необходимую работу компрессора далеко за пределами обычного рабочего диапазона ТРД.

Получается довольно необычный двигатель. На малой скорости его турбина намеренно имеет значительный энергетический запас, который становится всё более востребованным по мере разгона самолёта.

Зачем двигателю вода

Но даже такая хитрость не отменяет законов термодинамики. При дальнейшем разгоне температуры всё равно начинают приближаться к допустимым пределам.

И здесь появляется ещё одна необычная особенность двигателя — вода.

В схеме предусмотрен воздушно-жидкостный смеситель системы охлаждения турбины. Сначала используется обычное воздушное охлаждение. Когда температура рабочих лопаток приближается к пределу, к охлаждающему воздуху добавляется вода.

Идея сама по себе вовсе не фантастическая. Впрыск воды и водно-спиртовых смесей применялся в авиационных двигателях десятилетиями. Испарение воды позволяет поглотить значительное количество тепла, снизить температуру рабочего тела и одновременно увеличить его массовый расход.

В более раннем патенте RU2848344C1 схема была ещё радикальнее. Там после достижения предельных оборотов предусматривался так называемый «гиперфорсаж» — вода подавалась уже в тракт перед компрессором. Затем, после исчерпания возможностей водяного форсирования, снова мог подключаться обычный форсаж.

Получалась целая последовательность режимов: обычная работа, воздушное охлаждение турбины, воздушно-жидкостное охлаждение, впрыск воды перед компрессором и наконец форсаж.

Именно предыдущая версия выглядит наиболее амбициозно, поскольку расчётная модель в патенте доводилась до М=5.

Что предлагает самый новый патент

Свежий RU2856269C1 несколько отличается от предыдущей версии и выглядит даже более осторожным.

Двигатель состоит из сверхзвукового входного устройства, турбокомпрессора с осевым компрессором и охлаждаемой турбиной, устройства перепуска, воздушно-жидкостного смесителя и регулируемого сопла Лаваля.

Автор предусматривает три основных управляющих воздействия: изменение расхода топлива, изменение площади критического сечения сопла и изменение количества воздуха, отбираемого на охлаждение турбины.

На трансзвуковом режиме применяется своеобразный «пассивный форсаж». Дополнительное топливо сжигается не после турбины, как в обычной форсажной камере, а перед ней, одновременно часть воздуха после компрессора направляется в систему охлаждения турбины. После выхода на расчётный режим управление постепенно перестраивается.

Самое интересное начинается после М=2,7. Температура газа увеличивается, физические обороты ротора продолжают расти, а когда турбина достигает температурного ограничения, подключается воздушно-жидкостное охлаждение.

То есть перед нами фактически попытка сделать газотурбинный двигатель, параметры которого намеренно сильно изменяются вместе со скоростью самолёта.

Расчётные характеристики

Заявленные в патентных материалах характеристики экспериментального расчётного ТРД с форсированной турбиной выглядят следующим образом:

• Тип: турбореактивный двигатель с форсированной турбиной ТРД-ФТ
• Взлётная тяга: 20 тс
• Диаметр двигателя: 1,9 м
• Степень повышения давления компрессора на взлёте: 8,07
• Степень понижения давления в турбине: 4,38
• Отбор воздуха на охлаждение турбины: 15%
• Максимальная температура рабочих лопаток турбины: 1350 К
• Максимальная температура рабочих лопаток компрессора: 1270 К
• Расчётный режим: М=2,7 на высоте 16 км
• Максимальный режим: М=3,1 на высоте 18 км
• Предельный режим: М=3,5 на высоте 20 км
• Заявленный общий КПД на скорости более М=3: свыше 50%
  

И вот здесь обнаруживается чрезвычайно важный нюанс.

Постойте, а где же гиперзвук?

В популярном изложении подобную разработку очень легко превратить в «российский гиперзвуковой авиадвигатель». Но непосредственно последний патент этого не подтверждает.

Общепринятой границей гиперзвуковой скорости считается примерно М=5. Между тем для RU2856269C1 автор приводит предельный расчётный режим М=3,5 на высоте 20 километров.

Это очень высокая скорость. Для самолёта с турбореактивным двигателем она была бы выдающейся. Но гиперзвуковой она не является.

Более того, сам патент объясняет причину прекращения дальнейшего разгона: температура рабочих лопаток компрессора достигает предельных 1270 К.

То есть тепловой барьер никуда не исчез. Его просто удалось — пока расчётным путём — существенно отодвинуть.

Откуда тогда вообще появился разговор о гиперзвуке?

Вероятнее всего, значительную роль сыграла предыдущая версия концепции — патент RU2848344C1. В нём действительно указана максимальная скорость М=5,0. Там использовалась более сложная система форсирования с подачей воды не только для охлаждения турбины, но и перед компрессором.

Таким образом, корректнее говорить не о готовом «гиперзвуковом двигателе», а о концепции расширения скоростного диапазона турбореактивного двигателя, теоретическое развитие которой в одной из версий доходит до границы гиперзвука.

Разница существенная.

Почему идея всё-таки заслуживает внимания

С другой стороны, было бы столь же неправильно просто отмахнуться от проекта как от фантазии.

Главная привлекательность концепции заключается именно в сохранении газотурбинного цикла. Самолёт с таким двигателем теоретически мог бы самостоятельно взлететь с аэродрома, разогнаться до сверхзвука и продолжить разгон до М=3–3,5 без переключения на совершенно другой двигатель.

Если когда-нибудь удастся приблизиться к М=5, преимущества станут ещё интереснее. Не потребуется отдельный стартовый двигатель для разгона ГПВРД, а силовая установка потенциально окажется значительно универсальнее.

Даже стабильный бесфорсажный полёт на М=3 был бы чрезвычайно серьёзным результатом. Для сравнения, знаменитый SR-71 с его специально созданными J58 летал примерно на М=3,2, причём его силовая установка на большой скорости фактически превращалась в своеобразный гибрид турбореактивного и прямоточного двигателя.

Поэтому сама задача расширения диапазона газотурбинного двигателя вполне реальна и имеет огромный практический смысл.

Двигатель Pratt & Whitney J58

А теперь главная ложка дёгтя

Патент — это ещё не двигатель.

Это необходимо повторить особенно отчётливо. Выдача патента означает защиту заявленного технического решения, но вовсе не подтверждает экспериментально заявленные характеристики.

В опубликованных материалах мы имеем расчётную модель и теоретические высотно-скоростные характеристики. Нет сведений о построенном полноразмерном демонстраторе ТРД-ФТ, его стендовых испытаниях на соответствующих температурах и оборотах, испытаниях в высотно-скоростном стенде или тем более о лётном прототипе.

А между расчётом двигателя на М=3,5 или М=5 и реальной работающей машиной лежит огромная дистанция.

Особенно много вопросов вызывает компрессор. При таких скоростях температура торможения воздуха становится колоссальной. Именно поэтому свежий патент в конечном счёте упирается в ограничение температуры его лопаток.

Есть и проблема водяного охлаждения. Вода действительно является прекрасным теплоносителем, но её необходимо возить на самолёте. Следовательно, часть выигрыша двигателя будет съедена массой баков, самой воды, насосов, трубопроводов и системы регулирования.

Чем дольше должен продолжаться высокоскоростной полёт, тем неприятнее становится эта проблема.

Кроме того, потребуется сверхзвуковое входное устройство с огромным диапазоном устойчивой работы, способное обеспечивать приемлемые параметры потока от взлёта практически до гиперзвуковых режимов. Это само по себе сложнейшая инженерная задача.

Наконец, двигатель диаметром 1,9 метра и взлётной тягой около 20 тонн представляет собой весьма крупную установку. Создание реального прототипа потребует огромных средств.

Патент ещё ничего не доказывает — но и не опровергает

Поэтому на вопрос из заголовка пока нельзя дать ни восторженно положительный, ни полностью отрицательный ответ.

Прорыва в гиперзвуковой авиации пока не произошло.

Но назвать разработку пустым прожектёрством только потому, что она существует преимущественно в виде расчётов и патентов, тоже преждевременно. За идеей стоит вполне понятная физика: повышение массового расхода воздуха, необычный закон регулирования оборотов, увеличение располагаемой мощности турбины, расширение температурного диапазона её работы и комбинированное воздушно-жидкостное охлаждение.

Спорным является не столько сам физический принцип, сколько возможность собрать все эти решения в одном реальном двигателе и получить именно те характеристики, которые получаются в расчётах.

И здесь необходим следующий этап, который никакой патент заменить не способен.

Что должно произойти дальше

Настоящим доказательством жизнеспособности концепции стал бы экспериментальный двигатель.

Причём сначала совсем необязательно строить 20-тонную силовую установку для самолёта. Гораздо важнее создать масштабный газогенератор или демонстратор турбокомпрессора, воспроизводящий основные режимы предлагаемого цикла.

Необходимо экспериментально показать, что форсированная турбина действительно позволяет поддерживать требуемый закон изменения оборотов, компрессор сохраняет устойчивость и необходимый массовый расход, воздушно-жидкостное охлаждение удерживает температуру лопаток в допустимых пределах, а выигрыш в тяге и КПД остаётся после учёта массы воды и вспомогательных систем.

Если всё это подтвердится на стенде, отношение к разработке изменится мгновенно.

А затем понадобится испытание в условиях, имитирующих М=3, М=3,5 и наконец М=5.

И вот только после этого можно будет всерьёз употреблять словосочетание «гиперзвуковой турбореактивный двигатель».

Вероятно как так может выглядеть гиперзвуковой самолёт с ТРД-ФТ

Так прорыв или прожектёрство?

На сегодняшний день наиболее точный ответ звучит так: это интересная и весьма смелая инженерная гипотеза, которая ещё ждёт экспериментального доказательства.

Причём свежий патент даже несколько охлаждает сенсационные заголовки. RU2856269C1 предусматривает предельный режим М=3,5, а не М=5. Настоящий гиперзвуковой режим присутствовал в предшествующей, более сложной версии концепции.

Но если двигатель подобного типа когда-нибудь действительно сможет устойчиво работать хотя бы на М=3–3,5 без постоянного форсажа, это уже будет выдающимся результатом. А если удастся сохранить газотурбинный цикл вплоть до М=5, речь действительно пойдёт о принципиально новом классе авиационных силовых установок.

Преимущество такого решения трудно переоценить. Вместо самолёта с несколькими типами двигателей или сложной комбинированной установкой теоретически можно получить аппарат, способный взлететь с обычной полосы на одном и том же ТРД, перейти сверхзвуковой барьер, разогнаться до М=3 и продолжить движение к границе гиперзвука.

Пока это существует преимущественно на бумаге.

Но почти каждый настоящий авиационный двигатель когда-то начинался именно с неё.

Источники:

https://dzen.ru/a/apvVbKKBtmtj_11k

https://dzen.ru/a/apvkv8SWjwEsnfPW

Патент RU2856269C1 — турбореактивный двигатель с форсированной турбиной
Патент RU2848344C1 — способ регулирования ТРД с форсированной турбиной