Содержание
Введение___________________________________________________________3
1. Гиперзвуковая
авиация_____________________________________________4
2. Беспилотные самолеты
__________________________________________12
3. Зарубежная гражданская авиация:
Магистральные
супераэробусы________________________________17
Дальнемагистральные
самолеты______________________________21
Сверхзвуковые пассажирские
самолеты________________________23
Исследования перспективных
пассажирских самолетов___________26
4. Самолеты-амфибии______________________________________________31
5. Аппараты, использующие экранный
эффект_________________________37
Заключение________________________________________________________42
Литература_______________________________________________________43
Введение
Во все времена и у всех народов транспорт играл важную роль. На современном этапе значение его неизмеримо выросло. Сегодня существование любого государства немыслимо без мощного транспорта.
В ХХ в. и в особенности во второй его половине произошли гигантские преобразования во всех частях света и областях человеческой деятельности. Рост населения, увеличение потребления материальных ресурсов, урбанизация, научно-техническая революция, а также естественно-географические, экономические, политические, социальные и другие фундаментальные факторы привели к тому, что транспорт мира получил невиданное развитие как в масштабном (количественном), так и в качественном отношениях. Наряду с ростом протяженности сети путей сообщения традиционные виды транспорта подверглись коренной реконструкции: значительно увеличился парк подвижного состава, во много раз поднялась его провозная способность, повысилась скорость движения. В то же время на первый план вышли транспортные проблемы. Эти проблемы по преимуществу относятся к городам и обусловлены чрезмерным развитие автомобилестроения. Гипертрофированный автомобильный парк крупных городов Европы, Азии и Америки вызывает постоянные пробки на улицах и лишает себя преимуществ быстрого и маневренного транспорта. Он же серьезно ухудшает экологическую обстановку.
Транспорт как особо динамичная система всегда был одним из первых потребителей достижений и открытий самых различных наук, включая фундаментальные. Более того, во многих случаях он выступал прямым заказчиком перед большой наукой и стимулировал ее собственное развитие. Трудно назвать область исследований, не имевшую отношения к транспорту. Особенное значение для его прогресса имели фундаментальные исследования в области таких наук, как математика, физика, механика, термодинамика, гидродинамика, оптика, химия, геология, астрономия, гидрология, биология и другие. В неменьшей степени транспорт нуждался и нуждается в результатах прикладных исследований, проводимых в области металлургии, машиностроения, электромеханики, строительной механики, телемеханики, автоматики, а в последнее время электроники и космонавтики. В свою очередь некоторые открытия и достижения, полученные в рамках собственно транспортных наук, обогащают другие науки и широко используются во многих нетранспортных сферах народного хозяйства.
Дальнейший прогресс транспорта требует использования последних, постоянно обновляемых результатов науки и передовой техники и технологии. Необходимость освоения возрастающих грузовых и пассажирских потоков, усложнение условий для сооружения транспортных линий в необжитых, трудных по топографии районах и крупных городах. Стремления повысить скорость сообщений и частоту отправления транспортных единиц, необходимость улучшения комфорта и снижения себестоимости перевозок – все это требует совершенствования не только существующих транспортных средств, но и поиска новых, которые могли бы более полно удовлетворить поставленным требованиям, чем традиционные виды транспорта. К настоящему моменту разработано и реализовано в виде постоянных или опытно-эксплуатационных установок несколько новых видов транспортных средств и значительно больше существует в виде проектов, патентов или просто идей.
Все сказанное в полной мере относится к воздушному транспорту, который является одним из наиболее динамично развивающихся видов транспорта. В соответствии с основными направлениями развития народного хозяйства гражданской авиации предстоит дальнейшее увеличение объемов перевозок и пассажиров и грузов преимущественно на большие расстояния и в трудно доступные районы. Одновременно к воздушному транспорту повышаются требования в части экономичности, регулярности, комфорта и полного обеспечения безопасности полетов. В этих условиях необходимо расширение и углубление научных исследований и опытно-конструкторских разработок для решения сложных научно-технических проблем.
1.Гиперзвуковая авиация
После появления технологии "стелс", в настоящее время применяемой в конструкции практически всех новых боевых самолетов, создание летательных аппаратов различного назначения с повышенными боевыми возможностями (гиперзвуковые управляемые ракеты, ударные беспилотные летательные аппараты, воздушно-космические самолеты), по мнению западных специалистов, становится наиболее важным перспективным направлением и новым этапом развития военной авиации. Возрастающий интерес к таким проектам объясняется в первую очередь подготовкой ВВС США к ведению боевых действий на гиперзвуковых скоростях в воздушном пространстве, а также в космосе. Зарубежные эксперты отмечают, что концептуальные принципы ведения боевых действий - господство в воздухе и космосе, глобальная досягаемость и высокая точность поражения - подразумевают использование имеющихся возможностей по размещению в космосе систем нападения. американские военные специалисты ссылаются на то, что в соответствии с международными соглашениями запрещается создание систем ядерного оружия космического базирования, но при этом в них не оговариваются ограничения на размещение там обычного оружия. По их мнению, осуществление планов создания гиперзвуковых летательных аппаратов и боевых воздушно-космических самолетов позволит в течение ближайших 15 лет добиться высокого уровня живучести средств нанесения ударов, "несмотря на любые технологические достижения вероятного противника в разработке систем защиты от них". Кроме того, космические аппараты смогут достигать любой точки на поверхности земли в пределах нескольких десятков минут, что обеспечит более быстрое реагирование на кризисные ситуации без использования баз, расположенных на чужих территориях. Как полагают военные специалисты, конструктивно новые воздушно-космические самолеты будут отличаться от существующих космических аппаратов благодаря использованию ряда передовых концепций и технологий, применяемых при разработке некоторых атмосферных летательных аппаратов.
По сообщениям зарубежной печати, в настоящее время ведутся HИОКР по созданию летательных аппаратов следующих видов (по американской классификации):
· сверхзвуковые (выполняющие полеты на скоростях M = 4-6),
· гиперзвуковые (от М = 8 до М = 10-12, в качестве компонента горючей смеси, использующие атмосферный кислород),
· тpансатмосфеpные TAV (Transatmospheric Vehicles, выполняющие полеты как субоpбитальные, так и в верхних слоях атмосферы).
Нет сомнений, что для производства таких летательных аппаратов потребуются новые технологии, в частности, для получения высокоэнергетических видов топлива, создания высокоскоростных двигателей многоразового использования, материалов, выдерживающих высокие температуры, а также систем охлаждения и управления полетом. Необходимо, кроме того, тщательное изучение проблем аэродинамики, в том числе взаимного влияния на траекторию полета управляющих поверхностей планера и режимов работы двигательной установки. О внимании, которое руководство США уделяет созданию ударных космических систем и гиперзвуковых летательных аппаратов, свидетельствует интенсивность исследований в этой области. Западные СМИ отмечают, что в настоящее время американские ВВС и Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (HАСА) осуществляют финансирование нескольких программ, причем с такой активностью, которая не отмечалась с начала 60-х годов.
В частности, компания "Боинг" совместно с лабораторией "Филипс" ведет разработку орбитального беспилотного воздушно-космического самолета, получившего наименование космический маневренный аппарат SMV (Space Maneuver Vehicle, условное наименование Х-40). Такие аппараты предполагается применять для ведения тактической разведки, сопровождения других космических аппаратов, в качестве носителя наступательного оружия и для быстрой идентификации объектов в космосе.
В августе 1998
года американские специалисты приступили к летным испытаниям масштабной модели
SMV (масса
В последние годы в соответствии с совместными программами ВВС и HАСА возобновлены работы по созданию боевых малозаметных гиперзвуковых летательных аппаратов, скорость которых может достигать М = 10. В рамках одной из них, получившей наименование LoFLYTE (Low Observable Flight Test Experiment), на авиабазе Эдваpдс (штат Калифорния) проводятся испытания беспилотных летательных аппаратов. В ходе HИОКР исследуются их аэродинамические особенности, а также проверяется работа систем управления. Один из трех построенных экспериментальных беспилотных летательных аппаратов потерпел аварию в феврале 1997 года, а два оставшихся должны выполнить шесть полетов с целью проверки систем управления и навигационного оборудования. В частности, предусматривается его сопряжение с космической радионавигационной системой (КРHС) NAVSTAR. рассматривается возможность создания 8-й модели гиперзвукового самолета на базе мишени типа MQM-107 (рис.1.1). Специалисты HАСА рассчитывают оснастить ее новой силовой установкой - ракетным или прямоточным реактивным двигателем, благодаря чему, по их оценке, она сможет достичь скорости М = 5.
Рисунок 1.1. Гиперзвуковой самолет типа MQM-107
Еще одним
направлением подобных исследований является программа HАСА, получившая название
"Хайпеp-Х",
которая оценивается в 33,4 млн доллаpов и рассчитана
на 4,5 года , согласно которой предусматривается разработать три
экспериментальных гиперзвуковых беспилотных летательных аппарата (рис.1.2).
Длина фюзеляжа летательного аппарата
Рисунок 1.2. Hiper-X
Hiper-X должен послужить базой для гиперзвуковых
аппаратов различного назначения - от ударных самолетов до аэрокосмических
систем выведения на орбиту. К
Чтобы защитить пассажиров от перегрузок, возникающих при
ускорении, для них сделают специальный салон с искусственно созданным высоким
давлением.
Описание Hiper-X приведено в табл.1.1
Таблица 1.1. Описание Hiper-X
Описание |
|
Разработчик |
MicroCraft Inc. |
Обозначение |
X-43A |
Тип |
Экспериментальный ГЛА |
Экипаж, чел. |
- |
Геометрические и массовые характеристики |
|
Длина самолета, м |
3,66 |
Размах крыла, м |
1,5 |
Высота, м |
0,6 |
Стартовый вес, кг |
1270 |
Силовая установка |
|
Число двигателей |
1 |
Двигатель |
ГПВРД |
Тяга двигателя, кН |
|
Расчетные летные данные |
|
Максимальная скорость полета на высоте, км/ч (М=) |
7700-11000 (7-10) |
Потолок, км |
30 |
Обе программы свидетельствуют о стремлении создать надежные и эффективные боевые гиперзвуковые летательные аппараты (в опубликованном в 1996 году документе "Глобальное воздействие: перспективы ВВС в XXI веке" говорится о необходимости уделять больше внимания этому направлению разработки боевых самолетов нового поколения). В 1996 - 1997 годах осуществлялось приоритетное финансирование программ LoFLYTE и "Хайпеp-Х", в которых используются результаты предыдущих экспериментов, проводившихся, в частности, на одноступенчатом орбитальном ЛА Х-30.
Фиpма "Боинг" и консорциум "Локхид-Маpтин" выразили готовность присоединиться к указанным программам, в рамках которых они ведут конкурентную борьбу за право получения контракта на разработку полномасштабной модели гиперзвукового летательного аппарата.
Как полагают американские специалисты, основные трудности будут связаны с созданием силовых установок и систем управления полетом. С 1997 года в США разрабатывается прямоточный воздушно-pеактивный двигатель со сверхзвуковым горением (то есть ГПВРД - гиперзвуковой прямоточный воздушно-pеактивный двигатель). HИОКР ведутся на испытательном полигоне "Кайсеp Маpкваpдт" и в научной лаборатории (GASL), Большинство текущих программ по созданию гиперзвуковых летательных аппаратов в основном рассчитаны на проведение крупномасштабных демонстрационных испытаний. Хотя в планы Пентагона не входит их крупномасштабное финансирование (подобное осуществляемому при организации серийного производства тактических истребителей F-22), однако, по прогнозам западных экспертов, в результате проводимых HИОКР в США появятся принципиально новые технологии, которые позволят в ближайшем будущем создать гиперзвуковые боевые летательные аппараты.
Hа достижение более быстрых и конкретных результатов
рассчитаны программы создания высокоэффективных ГПВРД для управляемых ракет
различного назначения. В частности, с 1995 года в рамках программы ВВС
"HyTech" (Hypersonic Technology Program) отрабатывается технология
перспективного прямоточного воздушно-pеактивного
двигателя со сверхзвуковым горением, который может обеспечить управляемой
ракете скорость полета М = 8. В программе на конкурсной основе принимают
участие американские фирмы "Пpатт энд Уитни" и "Аэpоджет". экспериментальные образцы
двигателей оснащены нерегулируемыми воздухозабоpниками и двухмерными соплами с
одной подвижной створкой. Согласно предъявляемым требованиям дальность полета
крылатой ракеты массой
По расчетам американских специалистов, требуемые характеристики силовой установки могут быть получены при использовании углеводородного топлива. Отказ от применения чистого водорода они объясняют тем, что, хотя это и упростило бы процесс достижения высоких характеристик ГПВРД, но вместе с тем вызвало бы необходимость решения новых проблем. В частности, появление такого энергоносителя повлекло бы увеличение объема топливных баков, а следовательно, геометрических размеров и массы планера, не говоря о сложностях, связанных с производством, транспортировкой и хранением водорода на борту летательного аппарата. Так как энеpгосодеpжание простых углеводородов ограничивает максимальную скорость аппарата до М = 8, специалисты исследуют эндотермическое топливо, представляющее собой углеводороды с химической добавкой, которая способна разлагать их под воздействием высокой температуры. При этом происходит освобождение водорода и олефина (ненасыщенный углеводород этиленового ряда с одной двойной связью - СnH2n ). Эндотермическое топливо поглощает во много раз больше теплоты, чем стандартные топлива, поэтому считается, что оно способствует охлаждению планера и подсистем, а также позволяет увеличить тягу двигателя благодаря повышенному энеpгосодеpжанию водорода.
Согласно докладу "Hовые мировые перспективы", подготовленному научным консультативным советом ВВС США, начало производства эндотермических видов топлива намечается не ранее 2005 года, после чего летательные аппараты, оснащенные ГПВРД, при использовании такого энергоносителя будут способны достичь скорости, соответствующей числу М = 10.
зарубежные специалисты не исключают также возможность применения эндотермических углеводородов в качестве топлива для силовых установок гиперзвуковых боевых самолетов. Их преимуществом перед криогенными видами топлива является высокая плотность и возможность хранения при нормальных температурах. Это позволит упростить управление топливной системой, уменьшить размеры аппарата, его массу и лобовое сопротивление, особенно на более низких скоростях.
Отмечается, что при разработке технологий, необходимых для создания гиперзвуковых управляемых ракет, в меньшей степени возникают такие сложные проблемы, с которыми сталкиваются специалисты при проектировании гиперзвуковых летательных аппаратов (нагрев обшивки и структурная долговечность, срок службы, обеспечение многократного использования). По этому в настоящее время американское военное ведомство уделяет большое внимание подобным исследованиям.
Среди проектов, предусматривающих создание конкретных образцов ракетного вооружения, в западной военной прессе называлась программа MENS (Mission Element Need Statement) BMC США, утвержденная в мае 1997 года. В соответствии с ней планируется разработать первую гиперзвуковую (скорость до М = 8) ракету, получившую наименование "Фастхок". HИОКР ведет фирма "Боинг". Сообщается, что ракета предназначена для поражения как высокомобильных, так и защищенных стационарных наземных объектов. Ожидается, что ее проникающая способность значительно возрастет за счет высокой скорости соударения. Предполагается, что новая ракета будет оснащена некpиогенным ПВРД со сверхзвуковым горением. В соответствии с имеющимися планами продолжительность этого этапа разработки составит 18 месяцев. Hекотоpые эксперты полагают, что гиперзвуковая ракета может быть создана за достаточно короткий срок, и даже рассматривают ее как возможную альтернативу дозвуковой ракете типа SLAM ER или управляемой ракете JASSM класса "воздух - земля".
Поступление управляемых ракет на вооружение, по оценке американских экспертов, ожидается к 2010 году. Как отмечается в западной печати, успехи европейских специалистов в области разработки перспективных гипеpскоpостных ракет менее значительны по сравнению с достигнутыми американскими учеными и инженерами. Это объясняется недостаточным финансированием подобных исследований, так как средства военных бюджетов западноевропейских государств направляются в основном на выполнение таких дорогостоящих приоритетных программ, как завершение разработки и организация серийного производства истребителя EF-2000, получившего официальное наименование "Тайфун" и "Рафаль", а также pакеты-носителя "Аpиан-5". Однако, как указывается в западной прессе, в отчетах консультативной группы HАТО по космическим исследованиям и разработкам (AGARD), подготовленным для военно-политического руководства государств - членов блока, отмечается, что гиперзвуковые управляемые ракеты HАВМ (Hypervelocity Air Breathing Missiles) с приемлемыми ТТХ, предназначенные для решения задач ПВО, поражения укрепленных (заглубленных) объектов противника и уничтожения целей, будут разработаны к 2020 году при условии обеспечения необходимого уровня финансирования. предполагается, что управляемые ракеты HАВМ будет оснащена ПВРД со сверхзвуковым горением, работающим на жидком углеводородном топливе (авиационный керосин). Она сможет достичь скорости полета М = 8 (2, 4 км/с). Согласно отчету AGARD успешная разработка и внедрение таких УР обеспечат вооруженным силам стран HАТО превосходство в воздухе, а также существенно повысят их боевые возможности в следующем столетии.
В отчете
отмечается, что в течение последних десяти лет западные специалисты уделяли
большое внимание созданию ПВРД со сверхзвуковым горением, работающим на
водородном топливе, а также pакет-носителей нового
поколения. Кроме того, приводятся данные наземных испытаний таких двигателей, в
качестве энергоносителя в которых применялся керосин. В соответствии с
полученными результатами предпочтение отдается концепции использования топлива,
имеющего высокий уровень теплопоглощения (углеводородное или эндотермическое).
Западные эксперты полагают, что на первом этапе такими двигателями будут
оснащаться гиперзвуковые управляемые ракеты средней и большой дальности (750 -
· возрастание скорости до М = 14,
· десятикратное увеличение удельного импульса тяги силовой установки,
· вдвое большая дальность полета,
·
сокращение времени поддета
управляемой ракеты к цели (расстояние
По оценкам
специалистов AGARD, управляемая ракета HАВМ будет
иметь массу 1400 -
Как отмечают
западные СМИ, наибольших успехов в разработке гиперзвуковых летательных
аппаратов среди европейских фирм добилась французская "Аэpоспасьяль". Ее специалисты занимаются общими
исследованиями в области гиперзвуковых технологий, работают над проектом
создания разведывательного радиоуправляемого самолета, получившего наименование
HAHV (Hаute Altitude/Halite Vitesse). В 1997 году в г.Паpиже во время организованной по инициативе AGARD
конференции по вопросам разработки гиперзвуковых летательных аппаратов
обсуждался ряд вариантов HAHV, в том числе проект разведывательного самолета,
способного выполнять полет на гиперзвуковых скоростях на высоте 30 -
Hа основании проведенных исследований французские специалисты сделали вывод о том, что к 2020 году главные проблемы, возникающие при разработке технологии гиперзвуковых летательных аппаратов, способных выполнять полеты в верхних слоях атмосферы, будут решены. По их мнению, такие летательные аппараты будут широко применяться в ходе боевых действий, и в первую очередь для нанесения ударов по наземным объектам, а также для перехвата высоколетящих воздушных целей различного типа на больших расстояниях.
К числу конкретных разработок западные СМИ относят французский экспериментальный ГПВРД, получивший наименование "Чэмоис". Он прошел проверку в испытательном центре фирмы "Аэpоспасьяль" (расчетная скорость полета летательного аппарата с таким двигателем составит до М = 6,5).
В Германии усилия специалистов сосредоточены на исследовании возможности создания гиперзвуковых ракет для ПВО ближнего действия. HИОКР начались восемь лет назад в соответствии с программой создания высокоскоростных ракет HFК (Hochgeschwmdigkeits flug korper). В рамках этого проекта в настоящее время ведущие фирмы IABG, BGT и DASA ведут разработку гиперзвукового двигателя и систем управления такими управляемыми ракетами. Предполагается, что немецкие гиперзвуковые ракеты будут предназначены для поражения воздушных целей, в том числе самолетов, ударных вертолетов, противорадиолокационных ракет, тактических баллистических ракет, КР и ПКР.
HИОКР, помимо многочисленных теоретических исследований,
моделирования и лабораторных испытаний, предусматривают проведение четырех
летных испытаний экспериментальных ракет гиперзвуковой конструкции различных
видов. Пеpвый полет pакета HFK-L1 успешно совершила в 1995 году над территорией
полигона, расположенного возле
г.Мелдоpф на побережье Северного моря. Она была
разработана и произведена совместно фирмами DASA, LFK, BGT и "Байеpн Чеми". В ходе первого запуска предполагалось
проверить, прежде всего, эффективность системы бокового управления в области
гиперзвуковых скоростей. Специалисты фирмы DASA утверждают, что на траекторию
полета управляемой ракеты при таком способе управления сильное взаимное влияние
оказывает воздушный поток вокруг ракеты и выхлопные газы, выходящие из боковых
(поперечных) двигателей. Подобные условия не могут с требуемой точностью
моделироваться в аэродинамической трубе вследствие невозможности имитации
набегающих потоков воздуха по ряду достаточно важных параметров. Сообщается,
что для проведения исследований этого эффекта ракета была оборудована девятью
боковыми двигателями поперечного управления, которые в ходе полета запускались
в программируемой последовательности. Во время испытаний управляемая ракета,
оснащенная мощным ракетным двигателем фирмы "Байеpн
Чеми", за 0,8 с достигла скорости 1800 м/с (пpимеpно М = 5,3).
Гиперзвуковая силовая установка имеет диаметр
Используя
полученные результаты, немецкие специалисты намерены решить вопросы
управляемости ракеты. Ожидается, что испытания будут продолжены. При этом для
создания перегрузок
В иностранной
прессе сообщается еще об одной подобной программе, осуществляемой немецкой
фирмой LFK, которая ведет концептуальную разработку управляемых ракет,
способной выполнять полет к цели на высокой сверхзвуковой или гиперзвуковой
скорости. Предусматривается, в частности, оптимизировать аэродинамику ракеты
для таких скоростей при дальности ее полета несколько сот километров, а также
разработать силовую установку и систему управления полетом. Одним из ближайших
проектов фирмы является создание управляемой ракеты класса "воздух -
земля", получившей наименование ASS 500. Предполагается, что она будет
иметь скорость до М = 4 и сможет поражать цели на дальности до
Кроме того,
проводимые в западных странах исследования в области гиперзвуковых скоростей
направлены на создание малогабаритных твердотопливных ГПВРД, вмонтированных в
снаряды, которые намечается использовать для поражения как воздушных целей
(калибров 35 -
2.Беспилотные самолеты
"Беспилотники"
различаются по массе (от аппаратов весом в полкилограмма, сравнимых с
авиамоделью, до 10-15-тонных гигантов), высоте и продолжительности полета.
Беспилотные летательные аппараты массой до
За
"микро" идут беспилотные летательные аппараты класса "мини"
массой до
И, наконец,
"макси" - аппараты массой от
Если вспомнить историю беспилотных летательных аппаратов, то впервые они появились в середине 1930-х годов. Это были дистанционно управляемые воздушные мишени, используемые на учебных стрельбах. После Второй мировой войны, точнее, уже в 1950-х годах, авиаконструкторы создали беспилотные самолеты-разведчики. Еще 20 лет понадобилось на то, чтобы разработать машины ударного назначения. В 1970-х - 1980-х годах этой тематикой занимались конструкторские бюро П. О. Сухого, А. Н. Туполева, В. М. Мясищева, А. С. Яковлева, Н. И. Камова. Из туполевского КБ вышли беспилотные разведчики "Ястреб", "Стриж" и находящийся на вооружении и сегодня - "Рейс", а также ударный "Коршун, созданный совместно с НИИ "Кулон". Достаточно успешно занималось беспилотными самолетами КБ Яковлева, где разрабатывались аппараты "мини"-класса. Наиболее удачным из них стал комплекс "Пчела", который до сих пор стоит на вооружении.
В 1970-х годах в СССР были развернуты научно-исследовательские работы по
созданию беспилотных самолетов с большой высотой и продолжительностью полета.
Ими занималось ОКБ В. М. Мясищева, где разрабатывали машину
"макси"-класса "Орел". Тогда дело
дошло только до макета, но почти через 10 лет работы возобновили.
Предполагалось, что модернизированный аппарат сможет летать на высоте до
После первой волны разработок "беспилотников" в 1970-х - 1980-х годах наступило длительное затишье. Армию оснащали дорогостоящими пилотируемыми самолетами. Под них выделяли большие средства. Этим и определялся выбор тематики разработок. Правда, все эти годы "беспилотниками" активно занималось Казанское опытно-конструкторское бюро "Сокол". ОКБ "Сокол" стало, по существу, специализированным предприятием по производству беспилотных авиационных систем. Основное направление - беспилотные воздушные мишени, на которых отрабатываются боевые действия различных военных комплексов и наземных служб, в том числе и комплексов ПВО.
Сегодня беспилотные летательные аппараты "мини"- и "миди"-класса представлены достаточно широко. Их производство под силу многим странам, поскольку с этой задачей могут справиться небольшие лаборатории или институты. Что же касается аппаратов класса "макси", то для их создания нужны ресурсы целого авиастроительного комплекса.
В чем же преимущества беспилотных летательных аппаратов? Во-первых, они в среднем на порядок дешевле пилотируемых самолетов, которые нужно оснащать системами жизнеобеспечения, защиты, кондиционирования… Нужно, наконец, готовить пилотов, а это стоит больших денег. В итоге получается, что отсутствие экипажа на борту существенно снижает затраты на выполнение того или иного задания.
Во-вторых, легкие (по сравнению с пилотируемыми самолетами) беспилотные летательные аппараты потребляют меньше топлива. Представляется, что для них открывается более реальная перспектива и при возможном переходе на криогенное топливо.
В-третьих, в
отличие от пилотируемых самолетов, машинам без пилота не нужны аэродромы с
бетонным покрытием. Достаточно построить грунтовую взлетно-посадочную полосу
длиной всего
Основной критерий выбора типа летательных аппаратов - стоимость. Благодаря стремительному развитию вычислительной техники существенно подешевела "начинка" - бортовые компьютеры "беспилотников". На первых аппаратах использовались тяжелые и громоздкие аналоговые вычислительные машины. С внедрением современной цифровой техники их "мозг" стал не только дешевле, но и умнее, компактнее и легче. Это означает, что аппаратуры на борт можно взять больше, а ведь именно от нее зависят функциональные возможности беспилотных самолетов.
Если же говорить о военном аспекте, то беспилотные летательные аппараты находят применение там, где в разведывательной операции или воздушном бою можно обойтись без пилота. На IХ международной конференции по "беспилотникам", прошедшей в 2001 году во Франции, прозвучала мысль о том, что в 2010-2015 годах боевые операции сведутся к войне автоматизи рованных систем, то есть к противоборству роботов.
Специалисты
"ОКБ Сухого" проанализировали развитие существующих в мире
научно-технических программ по созданию "беспилотников" и обнаружили
стойкую тенденцию к увеличению их размеров и массы, а также высоты и
продолжительности полета. Аппараты с большим весом могут дольше находиться в
воздухе, выше подниматься и дальше "видеть". "Макси" берут
на борт более
Анализ
показал, что беспилотные самолеты класса "макси" и
"супермакси" сегодня востребованы как никогда. Судя по всему, они
могут изменить расклад сил на мировом рынке летательных аппаратов. Пока эта
ниша освоена только американскими конструкторами, которые начали работать над
"беспилотниками" "макси"-класса на
10 лет раньше нас и успели создать несколько очень хороших самолетов. Наиболее
популярный из них "Глобал Хоук" (рис.2.1): он поднимается на высоту
до
Рисунок
2.1. .Американский беспилотный самолет "макси"-класса
«Глобал Хоук»
Еще во время
создания первых беспилотных самолетов "макси"-класса
"Орел" и "Ромб" была разработана концепция, согласно
которой начали строить беспилотные аппараты, обеспечивающие наилучшие условия
для размещения в них полезной нагрузки. На "Ромбе", например, смогли
совместить большие антенные блоки размером 15-
Рисунок 2.2. Многоцелевой беспилотный летательный аппарат "Протеус" производства США
Весь мир уже
осознал, какую пользу и экономию могут принести беспилотные летательные
аппараты не только в военной, но и в гражданской сфере. Их возможности во
многом зависят от такого параметра, как высота полета. Сегодня предел
составляет
Чтобы из
космоса вести фото- и киносъемку или наблюдать за каким-нибудь объектом, нужны
24 спутника, но и тогда информация от них будет поступать один раз в час. Дело
в том, что спутник находится над объектом наблюдения всего 15-20 минут, а затем
уходит из зоны его видимости и возвращается на то же место, совершив оборот
вокруг Земли. Объект же за это время уходит из заданной точки, поскольку Земля
вращается, и снова оказывается в ней только через 24 часа. В отличие от спутника, беспилотный
самолет сопровождает точку наблюдения постоянно. Проработав на высоте около
Беспилотные самолеты могут конкурировать со спутниками и в сфере создания телекоммуникационных сетей и навигационных систем.
На "беспилотники" можно возложить непрерывное круглосуточное наблюдение за поверхностью Земли в широком диапазоне частот. Используя их, можно создать информационное поле страны, охватывающее контроль и управление движением воздушного и водного транспорта, поскольку эти машины в состоянии взять на себя функции наземных, воздушных и спутниковых локаторов (совместная информация от них дает полную картину того, что делается в небе, на воде и на земле).
Беспилотные летательные аппараты помогут решить целый спектр
научных и прикладных задач, связанных с геологией, экологией, метеорологией,
зоологией, сельским хозяйством, с изучением климата, поиском полезных
ископаемых… Они будут следить за миграцией птиц, млекопитающих, косяков рыбы,
изменением метеоусловий и ледовой обстановки на реках, за движением судов,
перемещением транспорта и людей, вести аэро-, фото- и киносъемку,
радиолокационную и радиационную разведку, многоспектральный мониторинг
поверхности, проникая вглубь до
Потребность мирового рынка в беспилотных авиационных системах с большой высотой и продолжительностью полета представлена в виде диаграммы на рис. 2.3.
Рисунок 2.3. Потребности мирового рынка в беспилотных авиационных системах с большой высотой и продолжительностью полета.
Сферы применения гражданского беспилотного
самолета
ОБНАРУЖЕНИЕ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ:
· воздушных
· надводных
· наземных
УПРАВЛЕНИЕ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ:
· в труднодоступных районах
· при стихийных бедствиях и авариях
· на временных воздушных трассах в авиации народного хозяйства
КОНТРОЛЬ МОРСКОГО СУДОХОДСТВА:
· поиск и обнаружение судов
· предупреждение аварийных ситуаций в портах
· контроль морских границ
· контроль правил рыболовства
РАЗВИТИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ И МЕЖРЕГИОНАЛЬНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ:
· системы связи, в том числе мобильные
· телерадиовещание
· ретрансляция
· навигационные системы
АЭРОФОТОСЪЕМКА И КОНТРОЛЬ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ:
· аэрофотосъемка (картография)
· инспекция соблюдения договорных обязательств
· (режим «открытого неба»)
· контроль гидро-, метеообстановки
· контроль активно излучающих объектов контроль ЛЭП
КОНТРОЛЬ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ:
· радиационный контроль
· газохимический контроль
· контроль состояния газо- и нефтепроводов
· опрос сейсмических датчиков
ОБЕСПЕЧЕНИЕ СЕЛЬХОЗРАБОТ И ГЕОЛОГОРАЗВЕДКИ:
· определение характеристик почвы
· разведка полезных ископаемых
·
подповерхностное (до
ОКЕАНОЛОГИЯ:
· разведка ледовой обстановки
· слежение за волнением моря
·
поиск косяков рыбы
3.Зарубежная гражданская авиация
Наибольшее
внимание в настоящее время привлекает программа разработки широкофюзеляжного
самолета А3ХХ.
19 декабря
Рисунок 3.1. Самолет А3ХХХ-100
К
моменту принятия решение фирма «Эрбас» получила 50 заказов (еще 42 заказа было
оформлено по предварительным заявкам) от пяти авиакомпаний и одной лизинговой
компании ILFC. Последним "стартовым" заказчиком самолета стала
английская авиакомпания «Вирджин Атлантик», которая 15 декабря
Комментируя решение наблюдательного совета, его председатель Манфред Бишоф сказал, что для фирмы «Эрбас» это является "прорывом на мировом рынке. Мы уверены, что новый самолет хорошее будущее и горды тем, что Европа обладает возможностями создания нового поколения авиационной техники".
Самолет в исходном варианте А380-800 рассчитан на перевозку 555 пассажиров. Использование передовых технологий позволит обеспечить снижение эксплуатационных расходов на 15-20% и увеличение дальности полета на 10-15% по сравнению с самолетом Боинг 747-400, который в настоящее время является самым вместительным самолетом. Самолет А380 будет превосходить самолет 747-400 на 35% по пассажировместимости и на 49% - по площади пассажирских салонов и помещений. Основные характеристики самолета представлены в табл.3.1
Таблица 3.1. Расчетные характеристики
самолета Эрбас А380-800
Размах крыла, м |
79,8 |
Длина самолета, м |
73 |
Высота самолета, м |
24,1 |
Число пассажирских мест (в салоне
3-х классов) |
555 |
Число перевозимых грузовых
контейнеров |
36 контейнеров LD3 |
12
грузовых поддонов и 2 контейнера LD3 |
|
Силовая установка |
4 ТРДД
Роллс-Ройс "Трент" 900 или Энджин Альянс GP7200 |
Взлетная тяга |
4 х 30,8-31,7 тс |
Масса пустого снаряженного
самолета, т |
275 |
Максимальная взлетная масса, т |
548 - 560 |
Максимальная масса самолета без
топлива, т |
358 |
Максимальная платная нагрузка, т |
83 |
Максимальный запас топлива, л |
325000 |
Максимальная посадочная масса, т |
383 |
Максимальное число М |
0,89 |
Крейсерское число М |
0,85 |
Скорость захода на посадку, км/ч |
268 |
Начальный крейсерский потолок, м |
10675 |
Время набора потолка |
30 |
Максимальный эксплуатационный
потолок, м |
13110 |
Потребная длина ВПП (G =560 т,
Н=0, условия МСА+15°С), м |
3350 |
Дальность полета, км |
15100 |
В разработке самолета А380 и изготовлении деталей его конструкции примут участие не только те фирмы, которые в свое время вошли в состав консорциума «Эрбас Индастри», но и девять фирм из других стран. Основные элементы планера будут изготавливаться во Франции, Великобритании, ФРГ и Испании, а окончательная сборка будет осуществляться на заводе в Тулузе. После летных испытаний самолеты будут переправляться на завод в Гамбург для установки интерьера и оборудования пассажирских салонов и покраски. Фирма «Эрбас» сообщила, что поставки самолетов А380 заказчикам в Европе и на Ближнем Востоке будут осуществляться с завода в Гамбурге, а для остальных заказчиков - с завода в Тулузе.
Фирма «Эрбас»
предусматривает создание семейства самолетов А380, среди которых будут варианты
на 481 и 656 мест, грузовой вариант A380-
Программа
разработки самолета А380 оценивается в 11,7-12 млрд. долл. Начало летных
испытаний первого опытного самолета намечено на
Также сообщается, что ведутся большие работы по уменьшению площади акустического следа самолета на местности при взлете и посадке. Фирма «Эрбас» провела переговоры с фирмой «Роллс-Ройс» и американским СП «Энджин Альянс» относительно модификации двигателей "Трент" 900 и GP7200 для снижения уровня шума. Разработчики двигателей согласились на некоторое увеличение диаметра вентиляторов, что позволит решить возникшую проблему.
Несмотря на то, что проект самолета А380 утвержден, планируется провести незначительные улучшения в местной аэродинамике. В частности, на концах крыла будут использованы новые вертикальные аэродинамические поверхности.
На сборочном комплексе фирмы «Эрбас» в Тулузе завершено строительство натурного макета фюзеляжа самолета А380 и в настоящее время ведется подготовка к оборудованию интерьера его кабины. С этой целью объявлен конкурс, в котором участвуют девять международных групп дизайнеров и стилистов. В ближайшее время будут отобраны четыре группы, из которых выберут победителя конкурса.
На основе
исходного варианта будут созданы модификации А380-700 с укороченным фюзеляжем
(480 мест в трех классах) и А380-900 с удлиненным
фюзеляжем (656 мест в трех классах). Для авиалиний протяженностью
Если фирма «Эрбас» твердо решила идти по пути создания полностью нового самолета в классе на 550 мест, то фирма «Боинг» пытается идти другим путем. Следует, однако, отметить, что в начале 1990-х годов в США также исследовали проект сверхвместительного самолета VLCT, который внешне был похож на самолет А3ХХ (А380). Но в дальнейшем фирма «Боинг» решила, что создание полностью нового самолета на данном этапе нецелесообразно, и переориентировали свою деятельность на разработку новых вариантов самолета 747-400 с увеличенным числом мест. Специалисты фирмы считают, что самолет типа 747 еще имеет значительный потенциал для развития.
Попытки
создания на основе самолета 747-400 более вместительных вариантов
предпринимались не раз. Последняя была сделана в
Рисунок 3.2. Самолет 747-400
Самолет
747-400Х по внешним размерам будет полностью идентичен самолету 747-400, отличаясь
только установкой новой авионики и применением технических новшеств,
позволяющих снизить затраты на эксплуатацию и обслуживание. Он также будет
отличаться от исходного местными усилениями конструкции крыла, фюзеляжа и
шасси, применением новых радиальных пневматиков, а также более рациональным
использованием внутреннего объема. Интерьер пассажирского салона будет изменен;
в его конструкции и отделке используется опыт разработки салона для самолета
Боинг 777. Силовая установка самолета 747-400Х состоит из четырех ТРДД с тягой
по 27-28,7 тс. Самолет сможет использоваться на таких маршрутах, как
Лос-Анджелес - Сидней, Лондон - Сингапур и других, продолжительность полета на
которых составляет почти 15 ч. Фирма полагает, что самолет 747-400Х появится в
эксплуатации в третьем квартале
Второй проект
747Х (рис.3.3) отличается от исходного самолета 747-400 удлинением фюзеляжа на
Рисунок 3.3. Самолет 747Х
Наконец, самым
радикальным проектом считается третий вариант 747Х "Стрэч". За счет
увеличения длины фюзеляжа на
На самолете
747Х "Стрэч" предполагается применить новое крыло, размах которого
составит почти
Фирма Боинг
полагает, что эксплуатация самолета 747Х "Стрэч" может начаться во
второй половине
Сравнительные расчетные характеристики самолета 747-400 и его будущих вариантов приведены в табл. 3.2
Таблица 3.2. Сравнительные характеристики самолетов фирмы «Боинг»
Самолет |
747-400 |
747-400X |
747X |
747X «Стреч» |
Длина самолета, м |
70,66 |
70,66 |
73,47 |
80,55 |
Размах крыла, м |
64,44 |
64,44 |
69,77 |
69,77 |
Высота самолета, м |
19,38 |
19,38 |
21,44 |
19,86 |
Максимальный
внешний диаметр фюзеляжа, м |
6,49 |
|||
Максимальная
ширина пассажирского салона, м |
6,13 |
|||
Число
пассажирских мест в салоне 3-х классов |
416 |
416 |
430 |
504-522 |
Объем
грузовых отсеков, м3 |
138,1 |
138,1 |
150,2 |
191,1 |
Силовая установка |
4 ТРДД
Пратт-Уитни PW4056, Дженерал Электрик CF6-80C2 или Роллс-Ройс RB211-524 |
4 ТРДД
Дженерал Электрик - Пратт-Уитни Энджин Альянс GP7000 или Роллс-Ройс
"Трент" 600 |
||
Взлетная
тяга двигателей, тс |
4 х 25,7-26,3 |
4 х 27-28,7 |
4 х 30,8 |
4 х 30,8 |
Максимальная
взлетная масса, т |
396,9 |
412,77 |
473,1 |
473,1 |
Запас топлива, л |
228280 |
240540 |
274720 |
274720 |
Крейсерское число М |
0,85 |
0,85 |
0,86 |
0,86 |
Дальность полета, км |
13210 |
14240 |
16620 |
14450 |
Кроме вышеупомянутых программ фирмы «Эрбас» и «Боинг» ведут разработку других самолетов, из которых наиболее важными являются программы создания европейских самолетов А340-500 и А340-600 и американских 777-200LR и 777-300ER.
Самолеты
А340-500 и А340-600 представляют собой дальнейшее развитие семейства
дальнемагистральных самолетов А340. Новые самолеты должны, по мнению фирмы
«Эрбас», потеснить на мировом рынке американские самолеты Боинг 747-400.
Предполагается, что до
На сборочном
комплексе фирмы «Эрбас» в Тулузе в конце
Оба самолета
отличаются от серийного А340-300 удлиненными фюзеляжами, крылом увеличенного
размаха, а также силовой установкой. Фюзеляж самолета А340-500 удлинен на
Самолет А340-500 по дальности полета сопоставим с самолетом Боинг 777-200LR, но при этом не требует установки дополнительных топливных баков, обеспечивая дополнительный объем в грузовых отсеках. Этот вариант предназначен для полетов из Европы в Азию и Южную Америку. Сравнительные характеристики самолетов семейства А340 даны в табл. 3.3
Таблица 3.3. Сравнительные характеристики самолетов семейства А340
Самолет |
А340-300 |
А340-500
|
А340-600 |
Длина
самолета, м |
63,6 |
67,33 |
74,77 |
Размах
крыла, м |
60,3 |
63,45 |
63,45 |
Высота
самолета, м |
16,7 |
17,11 |
17,29 |
Диаметр
фюзеляжа, м |
5,64 |
5,64 |
5,64 |
Число
пассажирских мест в салоне 3-х классов |
295 |
313 |
380 |
Силовая
установка |
4 ТРДД
CFM Интернешнл CFM56-5C4 |
4 ТРДД
Роллс-Ройс "Трент" 553 |
4 ТРДД
Роллс-Ройс "Трент" 556 |
Взлетная
тяга, тс |
4 х 15,4 |
4 х 24 |
4 х 25,4 |
Масса пустого снаряженного, т |
130,8 |
170 |
176,7 |
Максимальная
взлетная масса, т |
275 |
365 |
365 |
Максимальная
масса самолета без топлива, т |
178 |
222 |
240 |
Максимальная
платная нагрузка, т |
47,9 |
54,4 |
66,36 |
Максимальный
запас топлива, л |
148700 |
214800 |
194880 |
Максимальная
посадочная масса, т |
192 |
236 |
254 |
Крейсерское
число М |
0,82 |
0,83 |
0,83 |
Дальность
полета, км |
13300 |
15750 |
13900 |
Для создания максимальных удобств пассажирам во время длительных беспосадочных полетов на самолетах А340-500 и А340-600 по желанию заказчика в нижних грузовых отсеках предусмотрено размещение нескольких душевых комнат, а также спальных отсеков для пассажиров и членов экипажа.
Для новых
самолетов было разработано усовершенствованное крыло, размах которого увеличен
с 60,3 до
Впервые в
практике фирмы «Эрбас» на самолетах семейства А340 будут использоваться
двигатели Роллс-Ройс "Трент" 500, а не ТРДД CFM Интернешнл CFM56-5C4.
В июне
Двигатель
разработан на основе ТРДД "Трент" 700 и 800, но имеет несколько уменьшенные
размеры. Он выполнен по традиционной для фирмы «Роллс-Ройс» трехвальной схеме.
Вентилятор (диаметр
Особое внимание фирма «Роллс-Ройс» уделила разработке камеры сгорания. За счет использования новых жаропрочных материалов (на основе никеля) ее ресурс увеличен до 15000-20000 ч. Новая камера сгорания полностью соответствует стандарту САЕР/2 (ИКАО) по уровням эмиссии и дымления. Фирма заявила, что по эмиссии окислов азота (NOx) камера сгорания почти на 25% лучше еще не утвержденного стандарта САЕР/4.
В программе летных сертификационных испытаний будет занято три опытных самолета А340-600, которые должны налетать более 1500 ч. Первые два самолета предназначены для определения летных характеристик и испытаний силовой установки, а третий будет иметь полностью оснащенный пассажирский салон и будет использоваться для отработки полетов по маршрутам.
Сертификация
самолета должна быть завершена до конца
Основными
конкурентами новым моделям самолета А340 должны стать разрабатываемые фирмой
«Боинг» новые варианты самолета 777 . В начале
Самолеты
777-200LR и 777-300ER являются конкурентами самолетам «Эрбас» А340-500 и
А340-600. Однако, если самолеты фирмы «Эрбас» проходили летные испытания в
течение
Оба самолета являются более вместительными вариантами серийных самолетов 777-200 и 777-300 и предназначены для авиалиний большой протяженности, где время полета составляет 14-18 ч. Самолеты предполагается использовать на маршрутах Нью-Йорк - Сингапур, Атланта - Гонконг, Даллас - Сидней, Париж - Лос-Анджелес, Лондон - Йоханнесбург, Рим - Чикаго и т.д. Фирма Боинг также заявила, что самолет 777-300ER по своим характеристикам рассматривается как будущая замена широкофюзеляжным самолетам 747-100 и -200.
Если в США
исследования по СПС второго поколения прекращены, то в Европе, в частности, во
Франции они продолжаются, хотя не такими высокими темпами. В сентябре
Комитет привлек к своей деятельности большое число специалистов, включая около 40 ведущих экспертов по различным специальностям: аэродинамика, силовые установки, материалы, теории горения и т.д. Среди них были специалисты из фирм «Аэроспасьяль Матра» ( в настоящее время компания EADS), «Дассо Авиасьон», SNECMA и других, а также из ведущих научных центров, университетов и лабораторий (ONERA, CNES, ESA, Метео Франс и т.д.). Всего было привлечено свыше 70 научных организаций. В комитете были созданы пять рабочих групп, которые формировались по числу главных технических проблем, а не по количеству научных тем. С другой стороны, это позволяло комбинировать исследования по различным научным дисциплинам.
В группах обсуждались следующие проблемы:
·
воздействие
высоких температур при полетах на сверхзвуковом крейсерском режиме;
·
шум на
этапах взлета, захода на посадку и посадки, а также проблема звукового удара;
·
сгорание
топлива и эмиссия;
·
оптимизация
различных этапов полета;
·
интеграция
системы "планер - силовая установка" с социально-экономическими
аспектами эксплуатации СПС.
Перед началом работы пяти рабочих групп комитет COS обратился к университетским лабораториям с предложениями по изучению таких важнейших взаимосвязанных тем как влияние СПС на окружающую среду, аэродинамика, материалы и бортовые системы. Кандель сообщил, что было получено более 70 ответов, что значительно больше, чем ожидалось (с учетом чрезвычайно небольшого финансирования). Такая ситуация, по его мнению, сложилась из-за того, что фирмы стремятся завершить работы по тем проблемам, которыми они занимаются уже более 10 лет. Речь не идет о том, чтобы подменить промышленность, а о том, чтобы дополнить ее деятельность работами университетских лабораторий. По мнению Канделя, преимуществом этих лабораторий будет возможность анализа проблем, не касающихся непосредственно создания самого СПС, что будет поручено промышленным фирмам. Сотрудники университетов сосредоточат свои усилия на теоретических исследованиях, в частности, проблемах уменьшения уровня шума и эмиссии окислов азота. Их деятельность уже привела к успешному решению ряда вопросов, в частности, при разработке и испытаниях новой ракеты-носителя "Ариан" 5 удалось совместно с ONERA решить проблему акустической вибрации, а также справиться с вопросом нестабильности процессов сгорания в реактивных двигателях.
Деятельность комитета COS должна помочь правительству Франции, авиационным фирмам и организациям дать ответ на вопрос: возможно ли в ближайшее время создание нового СПС, способного не только успешно конкурировать на рынке воздушных перевозок, но и возвратить вложенные инвестиции.
Несколько лет тому назад фирмы «Аэроспасьяль» и «Бритиш Аэроспейс» вели совместные исследования проекта СПС "Альянс" (рис.3.4), который рассматривался как замена самолету "Конкорд". Позднее к этим работам присоединилась фирма DASA, после чего была сформирована европейская программа исследований СПС нового поколения ESRP (European Supersonic Research Program).
Рисунок 3.4. Сверхзвуковой пассажирский
самолет «Альянс»
В настоящее время рассматривается проект европейского СПС ESCT (European Supersonic Commercial Transport), рассчитанного на перевозку 250 пассажиров с крейсерским числом М=2. Согласно Национальной авиационно-космической академии Франции (ANAE), стоимость разработки СПС может составить 20 млрд. долл., а на создание силовой установки для него потребуется еще 6-7 млрд. долл. По словам члена научного совета академии Андре Дюбрессона, при расчетной цене самолета 350 млн. долл. (по текущему курсу) потребуется построить 400 самолетов ESCT, что сделает программу прибыльной. В эксплуатации самолет может появиться в конце второй половины 2010-х годов.
Следует отметить, что Управление гражданской авиации Франции (DGAC) пока не проявило интереса к возобновившимся исследованиям по новому СПС. Его представители заявили, что сейчас Франция и ее европейские партнеры сконцентрировали усилия на разработке самолета «Эрбас» А3ХХ и исследованиях нового широкофюзеляжного самолета для замены самолетов А300 и A310.
Руководитель перспективных проектов бывшей фирмы «Аэроспасьяль Матра» Доминик Жентили сказал, что самолет ESCT вряд ли сможет летать над населенными районами суши со сверхзвуковой скоростью, но даже при этом он сможет эффективно обслуживать маршруты, связывающие 200 пар крупных городов. По его мнению, новый СПС может быть конкурентоспособным по прямым эксплуатационным расходам (ПЭР) и привлекательным для авиакомпаний в том случае, если у него по сравнению с самолетом "Конкорд" будут на 40% меньше соотношение массы пустого снаряженного самолета к числу пассажирских мест, уменьшенное на 30% сопротивление, а также сниженные на более чем 10% удельный расход топлива при крейсерском числе М=2 и на 20% - на дозвуковом режиме (по сравнению с двигателями "Олимп" 593, используемыми на самолете "Конкорд").
Жентили
сказал, что "сейчас мы не можем обеспечить такие амбициозные цели. Однако,
полученные недавно результаты показали, что мы можем снизить соотношение массы
пустого самолета к числу мест примерно на 30%, сопротивление - на 20%, расход
топлива на сверхзвуковом режиме - на 7%, а на дозвуковом - на 15%". На
фирме «Аэроспасьяль Матра» полагают, что это может быть получено за счет
широкого использования композиционных материалов и титановых сплавов,
современных достижений в аэродинамике высоких скоростей и силовых установок.
Последние исследования проводились в предположении создания СПС взлетной массой
340 т, рассчитанного на перевозку 250 пассажиров на расстояние
Руководитель отдела перспективных исследований на фирме SNECMA Мариус Гутинэ заявил, что главной проблемой создания силовой установки для самолета ESCT является обеспечение при относительно малом диаметре двигателя современных норм по шуму. Он также добавил, что снижение удельного расхода топлива на 1 % эквивалентно уменьшению максимальной взлетной массы самолета на 5 т. Отработка отдельных элементов двигателя MTF проведена в ONERA. В частности, прошли испытания вспомогательные воздухозаборники (с помощью которых регулируется степень двухконтурности), а также усовершенствованные камеры сгорания с предварительным смешением топливо-воздушной смеси и испарением.
Специалисты по аэродинамике в ONERA считают, что другой важной проблемой является снижение сопротивления. Сейчас в ONERA ведутся исследования аэроупругости, распределения давлений, вихревых потоков и полей скоростей, методов минимизации сопротивления, а также целесообразности применения оребренных поверхностей ("риблетов") и усовершенствованных интерцепторов и предкрылков. Испытания в аэродинамических трубах должны экспериментально подтвердить расчетное снижение сопротивления трения на 6%.
Сравнительные характеристики самолетов "Конкорд" и ESCT приведены в табл.3.4.
Таблица 3.4. Сравнительные характеристики
СПС "Конкорд" и ESCT
Самолет
|
"Конкорд"
|
ESCT |
Длина самолета, м |
61,66 |
89 |
Размах крыла, м |
25,56 |
42 |
Число пассажирских мест |
100 |
250 |
Силовая установка |
4 ТРДДФ |
4 ТРДД |
Максимальная взлетная масса, т |
185 |
340 |
Крейсерское число М |
2,04 |
2,05 |
Дальность полета, км |
6200 |
10200 |
Скорость реактивной струи, м/с |
> 800 |
400 |
Эмиссия окислов азота, г/кг топлива |
50 |
5 |
Расход топлива, г/м.-км |
100 |
50 |
Расчетный срок службы, ч |
20000 |
60000 |
Руководитель отдела гражданской авиации в ONERA Кристина Мишо заявила, что новый СПС должен быть рассчитан на 60000 летных часов или 20000 летных циклов. Самолеты "Конкорд", совершающие полеты через Северную Атлантику, имеют средний годовой налет 700 ч.
Точных оценок
размеров рынка самолетов ESCT пока нет. Рынок зависит от величины ПЭР,
готовности пассажиров платить увеличенную цену за билеты и соответствия
самолета более строгим нормам по шуму и дополнительным экологическим
ограничениям. В середине 1990-х годов фирма Боинг полагала, что до
3.4.Исследования перспективных пассажирских самолетов
В течение
NASA и фирма «Боинг»
объявили, что в начале
В настоящее
время работы по концепции BWB продолжает фирма «Боинг» совместно со
специалистами NASA. Исследования ведутся по проекту самолета, рассчитанного на
перевозку 450 пассажиров. Самолет имеет размах крыла
Летающая
модель LSV (Low-Speed Vehicle) предназначена для исследований характеристик
самолета BWB при малых скоростях полета (включая полет при отказе одного
двигателя), на режимах сваливания и пикирования, а также бафтинга. Модель будет
изготовлена в масштабе 0,142: размах крыла составит
Модель
способна выполнять полеты на высоте
Планер модели LSV изготавливается из композиционных материалов на основе углеродных волокон с обшивкой из тонких листов стеклопластика. Каждая консоль крыла модели будет иметь семь поверхностей управления на задней кромке и пять предкрылков. На концах крыла размещаются вертикальные кили с рулями направления. Для привода закрылков, элеронов, рулей направления и элевонов будет использоваться ЭДСУ. Предкрылки имеют только два фиксированных положения ("убрано" и "выпущено"). Их положение будет выбираться исходя из целей полетного задания.
В НИЦ им.
Лэнгли в вертикальной аэродинамической трубе (диаметр рабочей части
Последние годы фирма «Эрбас» ведет в инициативном порядке поисковые исследования по определению облика будущего магистрального самолета, полагая, что основными требованиями к нему будут уменьшение расхода топлива и соответствие требованиям экологии по шуму и эмиссии. Помимо усилий, предпринимаемых в последние годы ведущими двигателестроительными фирмами для снижения уровней эмиссии углекислого газа и окислов азота и уменьшения шума, фирма «Эрбас» сама пытается способствовать улучшению экологических характеристик самолета за счет снижения сопротивления и уменьшения шума планера на взлетно-посадочных режимах. Проведенные исследования показали, что классическая аэродинамическая схема современных самолетов "фюзеляж-крыло" вряд ли сможет отвечать будущим экологическим требованиям.
Поэтому фирмой «Эрбас» были предложены в какой-то мере "экзотические" компоновки. Ведущий инженер фирмы «Эрбас» Жан-Жак Мира классифицирует их с точки зрения совершенствования технологий. Самолет с ромбовидным сочлененным крылом, по его мнению, является самым революционным, но имеет при этом самую малую вероятность появления среди всех рассмотренных вариантов. Данная компоновка отличается большой жесткостью крыла, в результате чего удалось бы снизить массу планера. Исследовательские центры ONERA и DLR, а также ряд университетов периодически исследуют ромбовидные крылья, однако пока никто не смог доказать их преимущества. Сложность аэродинамики такой конструкции, обусловленная взаимодействием четырех горизонтальных плоскостей, требует серьезных исследований, которые фирма «Эрбас» еще не готова финансировать.
Схеме "триплан" фирма «Эрбас» отдавала большее предпочтение, и уже провела серию тщательных испытаний моделей такого самолета в аэродинамических трубах. Специалисты фирмы «Эрбас» полагают, что установка развитого ПГО является одним из методов опосредованного уменьшения расхода топлива. Его наличие позволит улучшить распределение массы и подъемной силы одновременно с уменьшением массы планера, что позволило бы улучшить летные характеристики на малых скоростях. Жан-Жак Мират поясняет, что третья несущая поверхность позволила бы создать статически неустойчивый пассажирский самолет. Тем не менее, работы над этой компоновкой в последнее время замедлились, так как не было выявлено какого-либо значительного ее преимущества.
В настоящее время фирма «Эрбас» акцентирует усилия на трех новых компоновок, которые, возможно, обеспечат не только уменьшение сопротивления, но и снижение излучения шума, направленного к земле. Среди этих компоновок две, у которых двигатели расположены в хвостовой части фюзеляжа, и одна с расположением двигателей над крылом.
Двигатели в хвостовой части фюзеляжа предполагается разместить по двум схемам: над фюзеляжем между V-образным оперением или между двумя вертикальными килями, расположенными на концах стабилизатора. Такие схемы позволят не только отразить шум вверх, но и экранировать как шум, создаваемый вентилятором, так и шум от реактивной струи. Таким образом, по мнению Жан-Жак Мира, можно надеяться на уменьшение шума, по крайней мере, до 10 дБ по сравнению с обычной компоновкой. Однако серьезной проблемой, с которой столкнулись специалисты, является риск повреждения близко расположенных двигателей при разрушении турбины на одном из них. В связи с тем, что двигателестроительные фирмы не дают полную гарантию от разрушения турбины, то фирме «Эрбас» предстоит найти серьезные аргументы в защиту таких компоновок при сертификации.
В случае с V-образным оперением уменьшение сопротивления может быть достигнуто за счет упразднения третьей поверхности оперения, но такая конструкция потребовала бы разработки новой системы управления полетом. Недостаток схемы оперения с двумя концевыми килями заключается в том, что нарушает идеологию фирмы «Эрбас», заключающуюся в создании новых самолетов с использованием единого фюзеляжа.
Схема самолета, у которого двигатели расположены над крылом, более консервативна. Она не создает проблем с сертификацией, но может экранировать шум от вентилятора и реактивной струи. В зависимости от расположения двигателей по хорде крыла возможно снижение шума до 10 дБ. Однако изменение обтекания верхней поверхности крыла может создать трудности для снижения сопротивления.
Жан-Жак
Мира не сообщил о сроках выделения средств для проведения исследований по трем
последним компоновкам, так как руководство фирмы никакого решения в ближайшее
время принимать не собирается. Но при этом он уточнил, что они могли бы найти
применение при разработке будущего самолета, который может появиться после
самолета А380
(А3ХХ). Это может произойти до
В европейских
странах возобновляются исследования возможности применения жидкого водорода в
качестве топлива для транспортного самолета. В июне
Исследования по применению жидкого водорода в авиации ведутся (с перерывами) почти 30 лет. Энергетический кризис 1970-х годов и увеличение цен на авиационный керосин стали основными причинами активизации работ по применению жидкого водорода в авиации. Однако в настоящее время криогенное топливо рассматривается как важное средство улучшения экологической ситуации. Последние оценки показали, что мировых запасов нефти хватит еще на несколько десятилетий, поэтому вопросы экологии вышли на первый план. За счет сжигания авиационного керосина эмиссия углекислого газа ежегодно увеличивается на 2,5%. Двигатель на жидком водороде выбрасывает, в основном, в атмосферу воду и незначительное количество окислов азота NOx.
В Европе
основные исследования по использованию криогенных топлив на самолетах ведутся в
ФРГ фирмой DASA, входящей в настоящее время в состав компании EADS. Немецкие
специалисты с
Многолетние эксперименты, проведенные в научно-исследовательском институте DLR, показали, что с уменьшением температуры горения можно снизить эмиссию окислов азота, т.е. сделать двигатель еще более экологически "чистым". Для этого необходимо сжигать не капельную смесь, а газообразную. Специалисты DLR с этой целью разработали и испытали на стендах специальные форсунки и камеры сгорания.
Зная особенности горения водорода, который не горит на воздухе и взрывается только при определенных концентрациях, можно разработать безопасные технологии его использования в качестве топлива, что с успехом делается в ракетно-космической технике. Применение жидкого водорода в авиации потребует создания новых технических решений, включая камеры сгорания и системы подачи водородного топлива в двигатель. Существенному пересмотру подлежит конструкция планера и, в частности, топливная система. Самолет "Криоплан" должен иметь крупногабаритные цилиндрические баки для жидкого водорода, которые для поддержания температуры –253 °С имеют мощную теплоизоляцию, утяжеляющую конструкцию планера.
Применение жидкого водорода окажет влияние на аэродромную инфраструктуру, особенно на системы хранения и заправки топливом, а также вентиляции ангаров. Чрезвычайно важной представляется проблема получения жидкого водорода в массовом количестве.
В настоящее
время компания EADS ведет активные исследования прочности крыла, изготовленного
практически полностью из композиционных материалов на основе углеродных
волокон. Исследования, начатые в
В 1992-1993
гг. был изготовлен и испытан углепластиковый кессон крыла длиной
Кессон крыла из углеродных композиционных материалов был изготовлен на заводе бывшей фирмы DASA в Бремене. Он представляет собой прототип кессона крыла для 100-местного регионального самолета взлетной массой 40- 50 т. Основным композиционным материалом для изготовления кессона и панелей обшивки явилось однонаправленное углеволокно НТА ("тенакс"), предварительно пропитанное эпоксидной смолой Гексел 6376 ("Фиберит" 977-2). Данный материал имеет слоистую структуру. Однако на фирме DASA были использованы и другие технологические процессы, в частности, впрыскивание под дифференциальным давлением эпоксидной смолы в предварительно заготовленные формы (материал RTM) или пропитка ею отформованного многослойного сухого углеволокна (материалы RTM6 или Ml8).
Хотя фирма
DASA заявила, что кессон "выполнен полностью из углеродных
материалов", тем не менее, узлы крепления пилонов двигателей и опор шасси
и узлы стыковки с фюзеляжем
металлические. Для проведения статических и усталостных испытаний эти
узлы были сделаны несколько переразмеренными. Сравнение весовых характеристик показало,
что кессон из КМ имеет массу
В
Очередной этап в развитии технологии изготовления крыла из углеродных композиционных материалов, который завершила фирмы DASA, позволяет предположить, что в будущем эта технология будет применима и к более крупным самолетам. Но если идея изготовления крыла из углепластиков для широкофюзеляжного самолета типа Эрбас Индастри А3ХХ выглядит все-таки преждевременной, то ничто не мешает пола гать, что будущий европейский военно-транспортный самолет А400М станет первым тяжелым летательным аппаратом с таким крылом.
Кроме того, если крыло из углеродных композиционных материалов в будущем будет широко применяться на магистральных самолетах консорциума «Эрбас Индастри», то можно предположить, что фирма DASA может занять место фирмы ВАЕ Системз, которая в настоящее время ответственна за изготовление комплектов крыльев для всех самолетов консорциума. Фирма DASA уже сейчас подготовила плацдарм в этой области, взяв на себя окончательную сборку крыльев для самолетов А330 и А340, кессоны для которых изготовляет фирма ВАЕ Системз.
Особое внимание уделялось вопросам финансирования НИОКР, особенно в США. Этому вопросу были посвящены материалы с изложением планов NASA на ближайшие годы.
В бюджете NASA на 2001 ф.г. предусматривалось выделение 1,193 млрд. долл. на выполнение программ НИОКР по статье "Авиационно-космическая наука и техника". Эти НИОКР должны обеспечить революционные научные и технологические достижения, которые сохранят ведущие позиции США в гражданской авиации и космической технике.
В бюджете на 2001 ф.г. были добавлены три новые целевые программы и исключена (как самостоятельная) программа экспериментального ВКС Х-33, расходы по которой включены в другие статьи расходов. К новым программам относятся программа SATS, исследования малошумного самолета и исследования второго поколения многоразовых космических носителей (RLV). Последняя программа является составной частью новой широкомасштабной инициативной программы под названием "Космическая инициатива" (Space Launch Initiative), которая, в свою очередь, представляет собой основной элемент объединенной программы NASA по созданию космической транспортной системы (ISTP - Integrated Space Transportation Program). Эксперты полагают, что в результате появления этих программ можно ожидать ускорения работ, связанных со снижением уровня шума, развитием промышленности, занимающейся созданием легких самолетов авиации общего назначения (АОН) и созданием перспективной космической техники.
4.Самолеты-амфибии
Гидросамолет - это
аппарат, приспособленный для взлета с воды и посадки на нее. Они бывают на
поплавках (вместо колес шасси самолета) и с корпусом, позволяющим садиться на
воду, - летающие лодки. Все большие гидросамолеты - металлические летающие
лодки.
Игорь Сикорский,
выдающийся конструктор вертолетов и самолетов, создал удачные серийные амфибии:
пятиместную "летающую яхту" S-39, шестнадцатиместную S-41 и
сорокапятиместный "летающий клиппер" S-40. Четырехмоторные S-40 стали
первыми серийными пассажирскими авиалайнерами, эксплуатировавшимися на
регулярных океанских авиалиниях большой протяженности. На амфибиях Сикорского
произошло становление известной авиакомпании "Пан Америкен", которая
также заказала его компании первые многомоторные пассажирские авиалайнеры S-42,
предназначенные для регулярных трансокеанских перевозок.
Летающие лодки были
единственной возможностью принимать большие самолеты в городах, где не было
аэропортов со взлетно-посадочными полосами. Самолеты компании "Пан
Америкен" летали в города Южной Америки и Канады,
перевозя 40 и более пассажиров.
Сегодня самым
современным гидросамолетом, не имеющим аналогов в мировом авиастроении, признан
Бе-200. Он создан Таганрогским авиационным научно-техническим комплексом
(ТАНТК) им. Г.М. Бериева на базе идей, реализованных в военном самолете-амфибии
А-40 "Альбатрос" - уникальной машине, которая, к сожалению, из-за
отсутствия финансирования так и не была запущена в серию. "Альбатрос"
разрабатывался по заданию Министерства обороны и предназначался, прежде всего,
для противолодочных, патрульных и поисково-спасательных операций. Бе-200 -
конверсионная разработка. Это универсальный самолет.
Главное его
предназначение - тушение лесных пожаров. Еще в конце 1980-х годов специалисты
лесного хозяйства провели соответствующие исследования и пришли к заключению,
что наиболее эффективным средством пожаротушения является самолет-амфибия,
базирующийся на аэродроме, удаленном от очага пожара до пятисот километров,
способный брать на борт до двенадцати тонн воды из водоема, находящегося на
расстоянии от десяти до двадцати километров от места возгорания. Как раз этим
требованиям и отвечает Бе-200.
В противопожарном
варианте самолет-амфибия является наиболее эффективным средством обнаружения и
борьбы с разрушительными пожарами. Противопожарный самолет-амфибия способен
принимать на борт двенадцать тонн воды в 8 секций-емкостей, расположенных под
полом кабины. На полную заправку уходит лишь двенадцать секунд. За одну
заправку топливом самолет способен доставить к очагу пожара до 310 тонн воды.
Заметим, что производительность канадских противопожарных самолетов СL-215 и
СL-415 много меньше. Восемь створок водяных баков с программируемой
последовательностью открытия (сброс воды залпом или поочередно) существенно
повышают эффективность пожаротушения. Навигационное оборудование позволяет
выводить самолет точно к очагу, а при повторном заходе - к месту предыдущего
сброса огнегасящего состава, что очень важно при сильном задымлении и работе
нескольких самолетов.
Кроме
противопожарного существуют и другие варианты Бе-200: пассажирский,
транспортный, патрульный, самолет для МЧС. Причем переоборудование в
пассажирскую и транспортные версии можно осуществить в короткие сроки.
Самолет-амфибия
Бе-200 способен быстро и эффективно решать проблемы, связанные с доставкой
пассажиров и грузов на острова, не оборудованные ВПП, в удаленные береговые
районы, на морские суда различного назначения, в труднодоступные районы,
имеющие водоемы, и обратно с них на базовый аэродром или гидроаэродром.
В качестве
патрульного варианта Бе-200 эффективно используется для поиска в заданном районе
кораблей, спасательных операций и оказания помощи пострадавшим на воде,
контроля окружающей среды и метеообстановки, борьбы с разливом нефти на море и
многого другого.
При пассажирском
варианте предусматривается просторный и комфортабельный пассажирский салон. В
грузо-пассажирском и транспортном вариантах способен быстро и эффективно решать
проблемы, связанные с доставкой грузов, почты и пассажиров.
В санитарном
варианте самолет имеет семь мест для медицинских работников и тридцать носилок
для раненых, а также размещение специального медицинского оборудования. Может
быть использован также и в качестве мобильного госпиталя.
Естественно, интерес
к такой машине велик и в России, и за рубежом. Не случайно Бе-200 называют
самым нужным самолетом в мире. Летные испытания первого Бе-200 планировалось
начать в январе 1995 года, а запустить в серию - в 1997-м. Но эти планы
уперлись в российские реалии. Несмотря на то, что проект получил признание и
поддержку Президента, правительства и был причислен к приоритетным в области
авиастроения, обеспечить его финансирование государство оказалось не в
состоянии. Первый самолет стартовал осенью 1998 года. Полет прошел успешно.
Первая демонстрация Бе-200 состоялась на
Второй Международной выставке по гидроавиации - "Геленджик-98". На
международном аэрокосмическом салоне в Ле-Бурже в 1999 году состоялся первый
показательный полет новейшего российского гидросамолета Бе-200, исполненного в
варианте, предназначенного для пожаротушения.
С точки зрения
аэрогидродинамики, Бе-200 является последним словом мирового гидростроения. По
большинству летно-технических характеристик амфибия не уступает сухопутным
самолетам-аналогам. В то же время может взлетать и садиться как на сушу, так и
на воду.
Самолет-амфибия
Бе-200 - моноплан с высокорасположенным стреловидным крылом, Т-образным оперением и лодкой большого
удлинения с переменной поперечной килеватостью. Два турбореактивных двигателя
Д-436ТП установлены на пилонах, над крылом на обтекателях шасси. Шасси
трехопорной схемы обеспечивает эксплуатацию самолета с аэродромов длиной
взлетно-посадочной полосы в
Бе-200 спроектирован
на базе уже испытанных на самолете А-40 силовой схемы и аэрогидродинамической
компоновки, оснащен современным пилотажно-навигационным комплексом
"АРИА-200".
Комплекс позволяет
экипажу из двух человек одновременно управлять самолетом и решать специфические
амфибийные задачи при пожаротушении и спасательных операциях: выход на очаг
пожара и акваторию забора воды, заход на посадку (до высоты
Бе-200 может садиться и взлетать практически с любой водной акватории,
имеющей глубину более двух метров. Он выполняет маневры на воде на скорости до
Рисунок 4.1. Самолет-амфибия БЕ-200
У Бе-200 большое
будущее, и сферы его применения будут постоянно расширяться, открывая все новые
и новые возможности амфибии. В настоящее время самолеты-амфибии, кроме России,
выпускает только Канада. Производство канадских самолетов CL-415 началось в
60-е годы и не претерпело значительных изменений до сих пор, поэтому на мировом
рынке они считаются морально устаревшими. Так, например, канадская амфибия
берет на борт всего 6 т воды, а Бе-200 способен брать 12 т, и его топливные
баки расположены так, что не занимают пространство салона. Все это расширяет
спектр применения российского самолета и его технические возможности.
Перспективно
использование самолета в Азиатско-Тихоокеанском регионе - наиболее динамично
развивающемся районе мира. На него приходится более половины мирового
промышленного производства и до сорока процентов мировой торговли. Странам
региона требуется новая авиационная техника, которая позволяла бы осуществлять
растущие грузовые и пассажирские авиаперевозки, укреплять и развивать сообщение
между материковыми и островными территориями, быстро и эффективно выполнять
поисково-спасательные операции на море, вести патрулирование наиболее важных
морских маршрутов и государственных границ, а в случае необходимости оперативно
доставлять силы быстрого реагирования. Особенно остро эти проблемы встают перед
государствами, не располагающими свободными территориями для постройки новых
аэропортов, но имеющими морские границы большой протяженности.
РАЗМЕРЫ.
·
Размах
крыла
·
длина
самолета
·
высота
самолета
·
площадь
крыла
·
угол
стреловидности крыла по носку 23 градуса;
·
максимальный
диаметр фюзеляжа
кабина:
·
длина
·
ширина
·
высота
·
объем
МАССЫ И НАГРУЗКИ,
кг:
·
максимальная
взлетная - 37200;
·
после
забора воды (для пожарного варианта) в режиме глиссирования 43000; максимальная
посадочная (при посадке на воду или землю) 35000;
·
перевозимая
нагрузка 7500 (в грузовом варианте);
·
запас
воды в водяных баках для тушения пожара (в пожарном варианте) -
·
специального
пожаротушащего состава
·
полный
запас топлива 12260.
ЛЕТНЫЕ ДАННЫЕ.
·
Максимальная
крейсерская скорость на высоте
·
максимальное
число М горизонтального полета 0,69;
·
скорость
сваливания:
-
с
убранными закрылками
- с
выпущенными закрылками
·
максимальная
скороподъемность на уровне моря 14 м/с;
·
практический
потолок
·
дистанция
взлета (высота препятствия
-
с воды
- с земли
·
дистанция
посадки (высота препятствия
-
на воду
- на
землю
·
дальность
полета с коммерческой нагрузкой
Конструкция самолета показана на рис.4.2.
Рисунок 4.2. Конструкция БЕ-200
В августе
Ожидается, что в странах СНГ может быть
продано не менее 100 амфибий Бе-200, на Западе - 180-200. Интерес к этому самолету
проявили Китай, Южная Корея, Израиль, Греция, Франция, Канада и США.
Бе-103 (рис.4.3) по габаритам меньше, чем
Бе-200, но по своим техническим характеристикам и предназначению также аналогов
в мире не имеет. Это легкий многоцелевой 5-8-местный самолет-амфибия.
Рисунок 4.3. Самолет-амфибия
БЕ-103
Этой
крылатой амфибией ТАНТК намерен заинтересовать бизнесменов, так как эту машину
можно использовать в компановке бизнес-класса, а также для перевозки туристов.
Ориентировочная цена Бе-103 варьируется в пределах 600 тысяч долларов.
Легкий многоцелевой самолет-амфибия Бе-103 предназначен для использования на линиях малой протяженности в различных районах Сибири и Дальнего Востока, северных районах европейской части России; а также в различных районах мира, особенно в прибрежных и островных государствах Юго-Восточной Азии, Океании, Австралии, Северной и Латинской Америки, имеющих протяженные прибрежные районы: регионы с большим количеством рек, озер, мелких водоемов, труднодоступные для других видов транспорта.
Самолет базовой конфигурации может выполнять полеты днем по Правилам визуальных полетов (ПВП, VFR). В вариантах конфигурации при установке дополнительного пилотажно-навигационного оборудования самолет получает возможность выполнять полеты по правилам полетов по приборам (ППП, IFR), при установке дополнительного противообледенительного оборудования - полеты в условиях обледенения.
Самолет-амфибия Бе-103 предназначен для широких областей применения:
·
грузо-пассажирские
перевозки;
·
оказание
срочной медицинской помощи;
·
противопожарный
надзор лесоохраны;
·
оперативный
контроль экологического состояния акваторий, при необходимости с посадкой для
взятия проб воды;
·
обеспечение
аварийно-спасательных работ на воде;
·
патрулирование
морских границ и экономической зоны;
·
отдых и
туристский бизнес;
РАЗМЕРЫ.
·
Длина
самолета
·
Длина
самолета с метеолокатором
·
Высота
при установке на подъемники для проверки системы уборки и выпуска шасси
·
Высота
самолета на стоянке
·
Минимальный
радиус круга по наружному концевому обтекателю при рулении
·
Минимальный
радиус разворота по наружному колесу при развороте на 360 градусов
·
Клиренс
Самолет-амфибия Бе-103 представляет собой
моноплан с низко расположенным, водоизмещающим трапециевидным крылом с
корневыми наплывами, цельно поворотным горизонтальным оперением и трёх опорным
шасси с передней опорой. Реализация концепции водоизмещающего крыла с
возможностью глиссирования на трех точках (редан, правая и левая задние кромки
крыла) дает существенный выигрыш в устойчивости движения по воде и повышении
мореходности. Профиль крыла в районе стыка лодки и центроплана имеет уплощенную
нижнюю поверхность, соответствующую профилю NACA-4410 с плавным переходом к
стыку центроплана и консоли. Консоль имеет постоянный профиль NACA-2412M,
модифицированный в области носика, с утолщенной задней кромкой, на консольной
части крыла размещен фиксированный предкрылок.
Конструкция агрегатов планера клепаная,
выполнена из алюминиевых сплавов с применением специальных мер антикоррозионной
защиты (в связи с эксплуатацией самолета в морских условиях) и из композиционных
материалов на основе стеклонаполнителей. Планер конструктивно выполнен в виде
неразъемного агрегата, состоящего из лодки, средней части крыла(СЧК), киля,
пилонов двигателей и отъемных агрегатов: отъёмных частей крыла(ОЧК),
стабилизатора, руля направления и мотогондол.
Силовая установка состоит из двух поршневых
двигателей Teledyne Continental TCM 10-360ES4(США), имеющих сертификат FAA типа
EICE, мощностью по
Самолет получил международный сертификат, так
как большая часть агрегатов, деталей и отделка салона - американского,
немецкого либо английского происхождения. Техническое обслуживание Бе-103
возможно в любой стране мира в соответствии с международными стандартами.
На ТАНТК им.Г.М.Бериева разрабатываются
проекты будущих гигантских самолетов-амфибий со взлетной массой, превышающей 1
000 тонн. Такие летательные аппараты смогут доставить грузы и пассажиров на
большие расстояния на высотах и скоростях, свойственных самолетам, используя
при этом транспортную инфраструктуру существующих морских портов.
Летом 1997
года ТАНТК заключил один из самых крупных и выгодных контрактов с ведущей
израильской радиоэлектронной компанией "ELTA", который является
первым опытом сотрудничества в военной области между Россией и Израилем.
Согласно контракту, ТАНТК совместно с фирмой "ELTA" будет производить
военный самолет А-50 - аналог американского "АВАКСа", причем ведущую
роль будут играть именно бериевцы: объем их работ будет составлять примерно
50%.
5.Аппараты, использующие экранный эффект
В 1920-е годы во время испытаний самолетов с крылом, прикрепленным к
нижней части фюзеляжа (тип низкоплан), конструкторы заметили, что подъемная
сила крыла при посадке несколько увеличивается и в результате машина продолжает
лететь над полем, как бы не желая садиться. Подобный эффект даже порой приводил
к авариям. Центр давления крыла (точка приложения подъемной силы) в этом случае
перемещается к его задней кромке, и самолет может опрокинуться.
Дальнейшие
исследования показали, что между крылом самолета и поверхностью земли воздух
сжимается и становится плотнее. Так возникает дополнительная подъемная сила,
которая и поддерживает аппарат в воздухе. Открытое явление назвали экранным
эффектам. Экраном являлась поверхность земли или воды. В 1922 году появилась
одна из первых работ об экранном эффекте - статья Б.Н. Юрьева "Влияние
Земли на аэродинамические свойства крыла". В 1930-е годы изучением эффекта
занимались В.В. Голубев, Я.М. Серебрийский, Ш.А. Биячуев, Н.А. Черномашинцев.
В СССР не
ограничились теоретическими исследованиями. Началась разработка летательного
аппарата, использующего экранный эффект. Такие машины - в дальнейшем их назвали
экранопланами и экранолетами - казались очень выгодными. Логика проста: чем
меньше высота полета, тем существеннее влияние экрана и, следовательно, выше
несущая способность крыла. В результате для экраноплана нужны двигатели в
два-три раза менее мощные, чем для самолета той же грузоподъемности. Довольно
тяжелый летательный аппарат достаточно оснастить обычным автомобильным мотором.
Экранопланы
позволяют решить целый комплекс проблем, они оборудованы для этого всем
необходимым. На них имеется сложнейшая аппаратура для поиска пострадавших,
члены экипажа за пять минут могут развернуть мореходные надувные лодки с
подвесными моторами, которых здесь до пятнадцати. А начать движение к цели
летающий корабль может уже через четверть часа после получения приказа.
Экраноплану при
дрейфе не страшен ураганный ветер силой до
Рисунок 5.1. Экраноплан «Спасатель»
Задуманный поначалу
как машина уничтожения, теперь он с успехом может использоваться как техника
для спасения людей. Немаловажно и то обстоятельство, что ему не нужны аэропорты
с их дорогостоящим оборудованием - он может приводниться, где захочет экипаж.
До середины
1990-х годов точной классификации этих летательных аппаратов - экраноплан или
экранолет - не существовало, так как для них не требовался сертификат лётной
годности. Создавались такие машины для экспериментов и в военных целях;
коммерческих и пассажирских рейсов они не выполняли.
В конце XX века
появился Кодекс безопасности для экранопланов, утвержденный Международной
морской организацией (ММО). В соответствии с Кодексом все аппараты,
использующие экранный эффект, делятся на три типа.
Тип А - экраноплан.
Он даже теоретически не может выйти за пределы экранного эффекта.
Тип В - экранолет.
Он способен летать за пределами влияния экранного эффекта и даже на короткое
время подниматься на ограниченную высоту.
Тип С - экранолет. В
нем используется экранный эффект только для взлета и посадки.
Впервые в мире
сертификат летной годности получил экраноплан "Амфистар" (тип А),
созданный в Нижнем Новгороде под руководством Д.Н. Синицына.
"Амфистар" оснащен автомобильным двигателем, имеет автоматическую
систему сохранения заданной высоты полета.
НПО "Центральное КБ по судам на подводных крыльях" (г.Нижний Новгород, Россия) разработана целая серия экранопланов различного назначения: пассажирский, грузовой, спасательный, на которых установлены двигатели типа НК. Доработка и модернизация двигателей, обеспечивающая их высокую надежность при эксплуатации в морских условиях, выполнена специалистами ОАО КПП "Авиамотор". Основными достоинствами этих двигателей являются:
· высокая равномерность окружного поля температур газов перед турбиной;
· коррозионностойкие титановые сплавы на основных деталях компрессора;
· умеренная температура газов на выходе из сопла;
· низкий уровень шума;
· большой ресурс взлетного режима;
· простота обслуживания и низкая стоимость ремонта.
На Международном авиакосмическом салоне в подмосковном Жуковском в 2001 году среди мощных скоростных истребителей и гигантских транспортных и пассажирских самолетов не затерялся и обратил на себя внимание необычного вида небольшой летательный аппарат "Иволга" (Тип В) - первый в мире легкий многоместный гражданский экранолет (рис.5.2). Его иногда называют гидросамолетом, между тем он одинаково успешно взлетает (и садится) не только с воды, но и с грунта, со снега и льда, и даже с заболоченных участков.
Рисунок 5.2. Легкий многоцелевой гражданский экранолет "Иволга"
Экранолет весит
Главное же
достоинство "Иволги" - способность летать над самой землей,
демонстрируя замечательные свойства экранолета. При полете на высоте менее
одного метра его крылья создают гораздо большую подъемную силу, чем на других
высотах. Этот так называемый эффект влияния экрана уже давно используется для
создания летательных аппаратов высокой грузоподъемности. У экранолета отличные
технические данные: он поднимает груз в 2-3 раза тяжелее, чем самолет того же
веса и мощности, а по экономичности сравним с грузовым автомобилем или
небольшим катером. На скорости до 50-
Большая грузоподъемность, высокая скорость, низкий расход топлива, простота управления, невысокая стоимость, обусловленная применением новых экономичных технологий и недорогих материалов, а главное - возможность использовать экранолет в условиях бездорожья зимой и летом, вызывают большой интерес к этой машине спасателей МЧС, связистов, геологов, полярников, словом, всех тех, кто работает в отдаленных труднодоступных районах.
Первые ходовые испытания экранолета "Иволга" проходили летом 1998 года на Москве-реке в Нагатинской пойме (рис.5.3). Аппарат хорошо показал себя как глиссер и на режимах аэродинамической разгрузки, когда под крыло с помощью поддува подается воздушный поток. Он направляется вниз (к экрану), уплотняется и создает статическую воздушную подушку. Затем мощность двигателей увеличивается, и аппарат начинает перемещаться с использованием экранного эффекта.
Рисунок 5.3. Первые ходовые испытания
Испытания в зимних условиях по предложению заказчика - Верхне-Ленского речного пароходства, намеревавшегося приобрести 25 экранолетов, - решили провести в Сибири. Надо сказать, что самое подходящее место для испытания этих машин в экстремальных условиях - это Байкал: летом на озере бывает большая волна, много отмелей, а зимой для взлета и посадки даже при трескучих морозах есть открытая вода. В 1970-1990 годах здесь не раз испытывали экспериментальные образцы экранолетов Иркутского политехнического института и экранопла ны А. Н. Панченкова.
Свой первый
трансконтинентальный перелет из Европы в Азию (от Москвы до Иркутска) экранолет
"Иволга" совершил на высоте
Испытания "Иволги" на Иркутском водохранилище начались 20 февраля 1999 года (рис.5.4). Экранолет легко маневрировал на земле, взлетал и садился на стеклопластиковые поплавки, не вызывая нареканий своих создателей.
Рисунок 5.4. "Иволга" на льду Иркутского водохранилища.
Когда же с
наступлением навигации акватория водохранилища стала для "Иволги"
настоящим испытательным полигоном, начались проблемы с двигателями: они не
давали и половины своей номинальной мощности. Тогда 150-сильные отечественные
моторы ЗМЗ-4064.10 заменили двумя более надежными немецкими автомобильными
двигателями BMW мощностью по
10 февраля
2000 года экранолет с экипажем из пяти человек совершил полет по маршруту
Иркутск - Листвянка - Байкальск - Иркутск протяженностью
Рисунок 5.5. "Иволга" над Байкалом
Зимой Байкал
отделяется от Ангары полутораметровым ледяным наносом. Оставив его позади,
экранолет полетел над озером на высоте
Испытания экранолета "Иволга" еще раз убедили всех, что такие машины, способные передвигаться в трех средах: по воде, по суше и по воздуху, могут стать наиболее эффективным транспортом в малонаселенных труднодоступных районах Сибири, северной тундры и Заполярья. По последним сведениям, Верхне-Ленское и Обь-Иртышское речные пароходства заказали уже 70 экранолетов.
Ускорение научно-технического прогресса на транспорте в современных условиях – задача много плановая, сложная и капиталоемкая, но она должна быть решена, так как не существует другого пути для выхода транспорта на уровень, отвечающий всем перспективным требованиям общества.
Современная жизнь характеризуется бурным развитием науки и техники во всех сферах человеческой деятельности. Этот процесс предопределяет более быструю смену характера техники и технологии во всех отраслях народного хозяйства, включая и сам транспорт.
В наше время научно-технический прогресс развивается лавинообразно: в прошлом от возникновения идеи до ее реализации проходили столетия и десятилетия, теперь – нередко считанные годы.
В результате происходит быстрое моральное старение техники, возникает необходимость все в новых и новых открытиях. Новые виды транспорта призваны облегчить жизнь человека, сделав ее еще более комфортной, но при этом от них требует соблюдение всех экологических норм, которые с каждым днем становятся все жестче.
Воздушный транспорт является наиболее капиталоемким из всех видов транспорта, кроме того, новые проекты его требуют очень серьезных испытаний. В связи с этим для развития воздушного транспорта необходима всесторонняя поддержка государства. В то же время воздушный транспорт таит в себе множество возможностей: экономических, военных и других. Все это осознано и реализуется в большинстве стран мира. Поэтому воздушный транспорт развивается очень быстрыми темпами и появление все новых и новых моделей самолетов, принципиально новых конструкций и усовершенствований различных систем не заставляет себя ждать. Такая ситуация, на мой взгляд сохранится и в ближайшем будущем.
Литература:
1.
Аксенов И.Я. Единая транспортная система:
Учеб. для вузов – М: Высш. шк.,
199.
2.
Горелов А. Гиперзвуковая авиация на пороге
XXI века: Настоящие сверхзвуковые – 1999 - №1.
3.
Каримов А.Х. Беспилотные самолеты:
максимум возможностей: Наука и Жизнь – 2002 - №6.
4.
Беляев В. «Зарубежная гражданская авиация
в начале XXI века»: Авиация и космонавтика – 2001- №8
5.
Многоцелевой самолет-амфибия БЕ-200:
АвиаПорт.Ру – 2001- №9
6.
Многоцелевой самолет-амфибия БЕ-200:
Чудеса техники – Энциклопедия 100Тор.ru
7.
Самолет-амфибия БЕ-103: АвиаПорт.Ру –
2000- №10
8.
Макаров Ю. Высота – один метр. Полет
нормальный:Наука и жизнь – 2002 - №3
9.
Экраноплан: Чудеса техники - Энциклопедия
100Тор.ru