ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА ШИРОКОФЮЗЕЛЯЖНЫХ САМОЛЕТОВ

10.1. ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПАССАЖИРСКИХ САМОЛЕТОВ И ИХ ПРОИЗВОДСТВА

Создание широкофюзеляжных самолетов является закономер­ным результатом развития пассажирского самолетостроения.

Анализируя тенденции развития мировой авиационной науки и практики, можно отметить, что в настоящее время наметилось не­сколько основных направлений совершенствования конструкций пассажирских и грузовых транспортных самолетов, обеспечиваю­щих необходимое повышение эффективности производства и экс­плуатации самолетов:

создание сверхзвуковых пассажирских самолетов;

создание дозвуковых пассажирских самолетов особо большой пассажировместимости (на 700—1000 пассажиров и более);

создание дозвуковых пассажирских самолетов с учетом новей­ших достижений техники для авиалиний малой и средней протя­женности (с обычной длиной разбега и пробега);

создание дозвуковых пассажирских самолетов с коротким раз­бегом;

создание грузовых самолетов с оптимальными характеристи­ками.

Развитие мирового пассажирского самолетостроения идет в ус­ловиях все обостряющейся конкуренции, застоя (стагфляции) в экономике, инфляции, роста цен вообще и роста цен на топливо в особенности. К этому надо добавить постоянно возрастающие тре­бования защиты и охраны окружающей среды и необходимость экономии сокращающихся природных ресурсов.

Немаловажными являются требования повышения комфорта для пассажиров, а также снижения прямых эксплуатационных рас­ходов и повышения рентабельности перевозок пассажиров и грузов.

Создание конкурентоспособных самолетов в этих сложных ус­ловиях, когда конструкторы, технологи и экономисты должны СО­гласовать и одновременно удовлетворить многим важным и про­тиворечивым требованиям, становится все труднее и сложнее.

Трудности разработки новых высокоэффективных конструк­ций самолетов будущего и организации рационального производ­ства и эксплуатации намного превзойдут трудности, которые уже преодолены мировым самолетостроением. В будущем сохранится’ зависимость облика, конструкции и технических данных граждан­ских самолетов от спроса, конъюнктуры на рынке сбыта, а также от темпов и уровня научно-технического прогресса. В этих усло­виях все более важное значение приобретает принцип блочности всех конструкций, включая конструкции двигателей и агрегатов.

В последнее время появились разработки самолетов с «резерв­ной» тягой двигателей (в нормальных условиях такие двигатели развивают тягу, значительно меньше максимальной).

Могут ‘появиться самолеты с реактивно-вентиляторными двига­телями, а также самолеты, на которых вместе с ТРДД будут при­менены турбовинтовые двигатели.

Для самолетов США со взлетной массой 900 т и больше воз­можно использование ядерных силовых установок, хотя их разра­ботка и доводка, как ожидают, продлятся до конца текущего сто­летия.

Основным топливом для авиации на многие годы останется ке­росин, в отдаленном будущем возможно появление синтетических, углеводородных (керосиновых) топлив для авиадвигателей, а до этого будет использовано водородное топливо, обладающее хорошей теплотворной способностью и не загрязняющее внешнюю среду. Самолеты следующего поколения приемлемой стоимости с лучши­ми, чем в настоящее время, характеристиками и летно-техничес­кими данными могут быть созданы только с использованием всех новейших достижений науки и техники.

То же самое можно сказать и о будущем производстве новых самолетов. Только благодаря высокому уровню технического про­гресса были разработаны и построены сверхзвуковые пассажир-. ские самолеты (СПС) — советский Ту-144 и англо-французский «Конкорд».

Создание опытно-конструкторским бюро имени академика А. Н. Туполева самолета Ту-144 было выдающимся событием в мировой науке и технике. Практика перевозки грузов и пассажи­ров на самолетах Ту-144 показала, что создание и использование СПС открывает новые технические возможности и поднимает граж­данскую авиацию на новый уровень.

Известно, что кроме СССР, Англии и Франции, разработкой СПС занимались и США. В 1963—1971 гг. разрабатывалась кон­струкция сверхзвукового пассажирского самолета Боинг-2707, но’ в 1970 г. эти работы были прекращены, однако США готовы в нуж­ный момент приступить к созданию СПС.

В настоящее время NASA, исследовательские центры и лабора­тории ВВС и самолетостроительных фир, м США и Франции ведут исследования гиперзвукового самолета и СПС второго поколения.

Специалисты США, считая, что СПС первого поколения имеют недостаточную массовую долю платной нагрузки, небольшую даль­ность полета, излишне большой расход топлива, высокую стои­мость и недопустимый уровень шума, закладывают в проект СПС второго поколения вдвое большую (по сравнению с «Конкордом») платную нагрузку, увеличенную на 25—30% дальность и скорость полета, при этом будет увеличено аэродинамическое качество. На новом самолете предполагается использовать ТРДД с форсажем во внешнем контуре, а позднее — двигатель переменного цикла. Самолет будет выполнен по «интегральной» схеме (крыло объ­единено с фюзеляжем).

В США кроме фирм «Локхид» и «Боинг» над созданием СПС работает также фирма «Макдоннелл—Дуглас». Длина самолета этой фирмы по проекту 94,49 м, высота—16,7 м, размах крыла —

41,3 м, его площадь — 929 м2, пассажировместимость — 273 чело­века, а максимальная взлетная масса — 340 200 кг. Как видно, га­баритные размеры этого самолета необычно большие. Самолет на 70% должен быть выполнен из титановых и только на 30% — из алюминиевых сплавов.

Проекты СПС второго поколения, над которыми работают в США, показаны на рис. 10.1. Для обеспечения требуемой эффек­тивности эксплуатации дальность полетов этих самолетов должна быть больше 8000 км, в противном случае экономия времени и снижение утомляемости пассажиров в полете менее ощутимы.

Европейский СПС второго поколения, по мнению специалистов, должен вмещать 200 пассажиров и иметь полетное число М = 2,3, а дальность полета 10 000 км [4].

Некоторые специалисты считают неизбежным переход к сверх­звуковым и гиперзвуковым пассажирским самолетам в ближайшие 20 лет, причем гиперзвуковой самолет будет способен перевозить 300 пассажиров на расстояние 10 000—11 000 км.

Во всех случаях обеспечение безопасности пассажиров будет главной проблемой конструкторов и производственников.

В конструкции крупногабаритных самолетов предполагается реализовать более высокие характеристики безопасности, надеж­ности и срока службы (до 100 000 летн. ч). Что касается металли­ческих конструкционных материалов, то в будущем самолеты со скоростью, соответствующей числу М = 0,8-^3, будут изготавливать­ся в основном из алюминиевых сплавов, М = 3-М — из титановых сплавов и М = 6-=-7 — из высококачественных сталей и суперспла­вов. СПС второго поколения будут иметь большую взлетную мас­су (особенно при большой дальности полета). Зависимость даль­ности полета L (км) СПС от его взлетной массы (при наиболее благоприятных условиях), когда крейсерская скорость соответст­вует М = 2,7, а платная нагрузка равна 27700 кг, описывается сле­дующей зависимостью:

L — 75 (Оюл — 24О)0>8+ 7500,

где L — дальность полета, км; бвзл — взлетная масса самолета, кг.

Создание СПС второго поколения потребует больших расходов самолетостроительных фирм на исследования, разработку, испыта­ния и подготовку серийного производства самолетов.

Анализ данных специалистов США показывает, что динамика изменения по годам этих расходов на единицу взлетной массы но­вых, наиболее совершенных самолетов различных сопоставимых типов описывается следующей эмпирической формулой (для ниж­ней границы, соответствующей наименьшим расходам):

lgQnycK=0,18VrJV-19291g(^- 1929)-1,4,

где Спуск — расходы на килограмм массы самолета и необходи­мые для создания и запуска самолета в производство в году N; N — год ввода нового самолета в эксплуатацию.

Наибольшие необходимые расходы (верхняя граница) могуг превосходить расходы QnуСк, подсчитанные по приведенной форму­ле, в 1,5—2 раза.

Расчеты показывают, например, что при условии ввода СПС второго поколения в эксплуатацию в 1985 г. расходы на создание и запуск самолета в производство могут превзойти 10 млрд. долл, (в ценах 1978 г.). Это обусловит высокую продажную цену само-

лета, что резко уменьшит емкость рынка сбыта новых СПС (по прогнозам к концу текущего столетия их будет продано не более 300 штук). Однако, несмотря на высокие цены, новые самолеты будут не только приемлемы, но и выгодны в эксплуатации из-за увеличенной производительности.

Известно, что эффективность и производительность эксплуата­ции самолетов зависят не только от пассажировместимости, но и от интенсивности их полетов и загрузки, а также от общих экс­плуатационных расходов. Следует при этом иметь в виду, что об­щие эксплуатационные расходы для СПС больше, чем для дозву­ковых реактивных самолетов, и растут по мере повышения цен на топливо. Это подтверждается статистическими данными транспорт­ных авиакомпаний США и европейских стран, на основании кото­рых можно предложить следующие зависимости:

— для СПС

Qo.3=0,8575+0,1425/С,;

— для больших дозвуковых пассажирских самолетов с реак­тивными двигателями

Qo. s=0,8938 — f 0,1062/sfTi

где <2о. э — относительные общие эксплуатационные расходы; Кт— коэффициент повышения цен на топливо (исходные величины <2оэ=1 и /Ст=1 приняты с учетом цены топлива в середине 1973 г.).

Прямые эксплуатационные расходы зависят от дальности поле­та самолета (для СПС с ростом дальности они быстро снижают­ся, в результате чего быстро возрастает экономичность). По расче­ту для СПС В-2707 .прямые эксплуатационные расходы (цент/мес — то-км) на 298 пассажиров

ЛГ=-^-+0,08,

Vl

а для самолета Боинг-747 на 440 пассажиров

М = ——1-0,07.

VI

В этих формулах М — прямые эксплуатационные расходы, цент/место-км; L — дальность полета самолета, км.

Повышение прочностных, усталостных и других характеристик современных авиационных материалов, достигнутое в последние годы, а также совершенствование методов прочностного расчета и изготовления самолетных конструкций позволяют осуществить в ближайшие 10—15 лет строительство самолетов со взлетной массой 900 т и более. Габаритные размеры самолетов в ближайшие годы и в будущем, видимо, будут расти, пока не достигнут пределов, определяемых свойствами конструкционных материалов, так как по мере увеличения размеров самолета снижаются прямые эксплу­атационные расходы, приходящиеся на единицу платной нагрузки (на одного пассажира). При этом, правда, возникает, необходи­мость совершенствования методов управления крупногабаритными самолетами из-за наличия пределов их устойчивости, за которыми летчик утрачивает чувство эффективности управления.

За рубежом, особенно в США, ведутся работы по исследованию ■возможности создания дозвукового самолета особо большой пасса — жировместимости — на 600—800 пассажиров. Специалисты фирмы «Боинг» считают, например, что конструкцию двухпалубного само­лета В-747 можно легко изменять, увеличивая его размеры и мас­су, с целью повышения пассажировместимости до 1000 человек. Для этого в фюзеляже надо вставить дополнительную секцию дли­ной 4,65 м перед крылом, а также новую секцию длиной 3,5 м за крылом и увеличить высоту фюзеляжа по всей его длине.

Фирма «Макдоннелл—Дуглас» в результате исследования перс­пектив пассажирской авиации установила, что в 1980 г. появится необходимость в самолете со следующими характеристиками: — вме­стимость 600 пассажиров, дальность полета 10000 км, полетное чис­ло М = 0,95, размах крыла 25 м, максимальная взлетная масса 588 т, взлетная тяга каждого двигателя 45 тс, степень двухконтур — ности двигателя 6. Для такого самолета будут использованы более совершенный профиль крыла, новые двигатели с низким уровнем шума и более легкие конструкции. Расчеты специалистов фирмы показали также, что перспективный самолет, для уменьшения аэро­динамического сопротивления и массы фюзеляжа, должен быть двухпалубным. Сообщалось также, что специалисты фирмы «Макдоннелл—Дуглас» проводят предварительное изучение проек­та гиперзвукового пассажирского самолета DC-2000 на водородном топливе. Самолет будет иметь вместимость 500 пассажиров, даль*, ность полета 8900 км, крейсерскую скорость, соответствующую чис­лу М=6, высоту полета 29—34 км; предполагаемая длина самоле­та будет 144 м, максимальная взлетная масса 396 т. Продолжи­тельность полета на авиалинии Лондон — Нью-Йорк составит 1 ч 25 мин (вместо почти семи часов полета на самолете В-747). Фир­ма «Локхид» разрабатывает проект лайнера 2000-го года на 400 пассажиров, использующего водородное топливо.

Все это свидетельствует о том, что строительство крупногаба­ритных самолетов (типа широкофюзеляжных) — не кратковремен­ный эпизод в истории авиации, а имеет длительную перспективу, что в дальнейшем габариты пассажирских самолетов будут увели­чиваться, поэтому создание и развитие индустрии широкофюзеляж — ных самолетов и вообще самолетов сверхбольших габаритов явля­ется для всех стран с развитой авиапромышленностью важной задачей.

При этом следует иметь в виду, что природные ресурсы И преж-‘ де всего металлы, запасы которых ограничены, в конструкции круп­ногабаритных самолетов с большим ресурсом используются значи­тельно эффективнее и рациональнее, чем в конструкциях самоле­тов небольших габаритных размеров.

Можно ожидать, что в 1980-х годах появится самолет длиной 70—75 м со взлетной массой более 400—500 тыс. кг.

Рнс. 10. 2. Предполагаемый магистральный транспортный самолет следу-
ющего поколения:

1—‘пластины для ослабления спутного следа самолета; 2—крыло боль­шого удлинения сверхкритического профиля; 3—легкая акустически об­работанная гондола двигателя; 4—конструкция из компизиционных ма­териалов; З-^пористая обшивка для ламинаризации обтекания; 5—систе­ма активного управления; 7—выдув воздуха; 3—отсос пограничного слоя

В конце текущего столетия ожидается появление самолета со взлетной массой 1 млн. кг и больше, длина такого самолета и раз­мах крыла будут достигать 100 м, а высота — 30 м.

В последнее время в периодической печати стали появляться сообщения о проектах крупногабаритных дирижаблей. Сообща­лось, например, что английская фирма «Аэроспейс Дивелопмент» изготовляет для Венесуэлы 22 дирижабля, которые имеют длину 50 м, максимальный диаметр 15 м, общую высоту 18,8 м, макси­мальную скорость 115 км/ч, два шестицилиндровых двигателя «Пурше» с максимальной мощностью 147 кВт, максимальную ско­роподъемность 715 м/с, полезную нагрузку 2,56 тс и дальность по­лета 550 км.

При строительстве крупногабаритных самолетов и дирижаблей, безусловно, будет использован опыт производства широкофюзе­ляжных самолетов 70-х годов.

Предполагается, что магистральный транспортный самолет еле-; дующего поколения с крейсерским числом М = 0,8 (рис. 10.2) также

будет иметь габариты современных широкофюзеляжных самоле­тов.

В настоящее время крейсерская скорость полета дозвуковых пассажирских самолетов доведена до величины, . соответствующей числу М=0,904-0,95. Стремление повысить экономичность маги­стральных самолетов, по мнению специалистов, приведет к умень­шению полетного числа М до величины 0,80—0,84, при этом мож­но снизить уровень шума самолета и шума в пассажирской кабине, а также уменьшить загрязнение внешней среды за счет умень­шения дымления двигателей и другими путями. Надежность и ре­сурс такого самолета повысятся.

Ожидается, что внедрение технических новшеств (см. рис. 10.2^, которые будут использованы при создании пассажирского магист­рального самолета нового поколения, позволит снизить расход топ­лива на 15—30% по сравнению с этим показателем на современ­ных широкофюзеляжных самолетах. Применение сверхкритическо­го профиля уменьшит стреловидность крыла при одновременном увеличении удлинения и относительной толщины его.

В конструкции самолетов следующих поколений будет исполь­зован отсос пограничного слоя с поверхности крыла и оперения, — а также шасси на воздушной подушке.

Специалисты фирмы «Локхид» на основании исследований по­казали, что усовершенствование конструкции магистральных са­молетов может обеспечить значительное повышение их экономич­ности.

Разработка конструкции самолетов нового поколения включает создание нового планера и двигателя.

Возможные усовершенствования планера связаны с применени­ем сверхкритических аэродинамических поверхностей, активных систем управления и новейших легких материалов. Активная сис­тема управления включает комбинированную систему снижения нагрузок при выполнении маневров и нагрузок от порывов ветра, обеспечивающую снижение веса крыла, и автоматическую систему управления по углу тангажа, которая позволяет уменьшить вес горизонтального хвостового оперения за счет снижения зйпаса статической устойчивости.

Усовершенствования в области силовых установок предусмат­ривают применение новых турбовентиляторных, вентиляторно-вин+ товых двигателей и двигателей с усовершенствованным рабочим циклом. Высокая эффективность турбовинтовых двигателей по сравнению с турбовентиляторными способствует использованию их в будущем в условиях дефицита топлива или его высокой цены.

Фирма «Макдоннелл—Дуглас» исследовала два турбовентиля­торных 92-местных самолета, созданных на основе самолета DC-9- 30, а фирма «Локхид» разрабатывает для использования в 80-х го­дах на авиалиниях малой и средней протяженности два новых са­молета на базе самолета L-1011 «Тристар». Двухмоторный само­лет серии 600 с двигателями RB-211 рассчитан на 174—200 пасса­жиров, дальность полета 5 000 км (меньше, чем у самолета «Три­стар»). Самолет с тремя двигателями серии 400 рассчитан на 200— 250 пассажирских мест.

Оба самолета фирмы «Локхид», в которых должны использо­ваться технические достижения 1980 и последующих годов, будут расходовать на один пассажиро-километр на 15—20% меньше топ­лива, чем современные лайнеры с узким фюзеляжем. Следует, од­нако, отметить, что многие специалисты считают возврат к турбо­винтовым самолетам шагом назад. Современные самолеты с турбо­винтовыми двигателями эффективнее самолетов с турбовентиля­торными двигателями с большим коэффициентом двухконтурноси* при скорости, соответствующей М = 0,8.

Анализ тенденций развития авиации показывает, что в недале­ком будущем можно ожидать появления пассажирских самолетов с асимметричным крылом ИЛИ Крылом изменяемой геометрии, ИМЄ" ющих сверхзвуковую крейсерскую скорость (М= 1,2-М ,4), с удель­ным расходом топлива, несущественно превышающим расход топ­лива дозвуковых самолетов.

Однако раньше на мировом авиационном рынке появится не­сколько конкурирующих моделей дозвуковых пассажирских само­летов обычной схемы с обычной длиной разбега и пробега, спро­ектированных с учетом новейших достижений аэродинамики, прочности, механики разрушения и технологии производства. В конструкциях этих самолетов будут применены новые компо­зиционные материалы, высокоэффективные сплавы и новые эконо­мичные двигатели.

Предполагается использовать на таких самолетах бортовые вы­числительные системы объединенного типа, микроволновые систе­мы посадки и системы, исключающие столкновение самолетов, но­вые системы активного управления (изменения конфигурации) са­молета, улучшенные пневматики колес шасси и тормоза с приме­нением бериллиевых сплавов и материала «углерод—углерод», за­крытые (герметизированные) гидросистемы, а также дистанцион­ные (проводные) системы функционального управления.

Прогнозируется широкая и эффективная эксплуатация этих самолетов на маршрутах протяженностью от 500 до 5500 км, на которых, как ожидают, в 1980-х годах будет выполняться почти 3/4 всех воздушных перевозок.

Считая, что в 1980-е годы появится спрос на гражданские са­молеты, все фирмы США, выпускающие их, в последнее время уси­ленно работают над проектами высокоэкономичных реактивных самолетов на 180—200 пассажирских мест.

Известно, что в реактивной пассажирской авиации за послед­ние 15 лет достигнуто более, чем двукратное снижение расхода топлива на место-километр. При коэффициенте загрузки широко­фюзеляжного самолета, равном 60%, топлива расходуется в настоя­щее время только 0,055—0,070 л/место-км (этот показатель луч­ше только для автобусных и железнодорожных перевозок пасса­жиров).

Повышение производительности дозвуковых реактивных пасса­жирских самолетов за счет увеличения скорости полета не рацио­нально из-за увеличения показателя удельного расхода топлива. Подсчитано, что самолет на 200 пассажиров, имеющий дальность полета 2700 км, с турбовинтовым двигателем, построенный с ис­пользованием технических достижений 1980 г., 1 л топлива будет затрачивать на 25 пассажиро-километров. Сравнимый с ним само­лет с турбовентиляторным двигателем расходует 1 л топлива на 20 пассажиро-километров (на самолете L-1011 1 л топлива затра­чивается на 17,5 пассажиро-километров), при этом крейсерская скорость полета самолета с турбовентиляторным двигателем соот­ветствует М=0у82, а турбовинтового самолета — М = 0,6.

Принимая во внимание тенденцию постоянного совершенствова­ния газотурбинных двигателей всех видов (а это совершенствова­ние продолжается, в том числе и по показателю удельного рас­хода топлива), можно утверждать, что на ближайшие 15—20 лет дозвуковые самолеты останутся основным видом пассажирского авиатранспорта.

В СССР проблему создания дозвуковых пассажирских самоле­тов для авиалиний малой и средней протяженности успешно реша­ет опытно-конструкторское бюро, руководимое Генеральным конст­руктором академиком А. С. Яковлевым. В ближайшее время бу­дет передан в эксплуатацию новый магистральный самолет Як-42т созданный этим ОКБ.

Конструкция самолета Ан-72, в которой используются новей­шие достижения научно-технического прогресса, разработана в ОКБ Генерального конструктора академика АН УССР О. К- Ан­тонова.

Исследования и разработки новых магистральных пассажир­ских самолетов успешно ведет также ОКБ, руководимое Генераль­ным конструктором профессором А. А. Туполевым.

…. Несмотря на экономический застой, фирмы США работают над проектами новых самолетов и модификацией самолетов, нахрдят щихся в эксплуатации.

В настоящее время фирма «Боинг» работает над созданием се­мейства самолетов 7N7, представляющих собой варианты самоле­тов В-707, В-727 и В-737. Первый самолет семейства Боинг-7Кт7- J00, имевший ранее обозначение В-737-300, разрабатывается на основе самолета В-737. Изучается возможность участия в этой программе французской фирмы «Аэроспасьяль».

В отличие от исходного, на самолете B-7N7-100 будет установ­лено новое усовершенствованное крыло и увеличена длина фюзеля­жа, предполагается использовать ТРДД «SNECMA — Дженерал электрик CFM56» с тягой 10 тс. Самолет B-7N7-100 создается с учетом требований Японии к самолету для эксплуатации на не­больших аэродромах с длиной взлетно-посадочной полосы ~ 1200 м. Число пассажиров—155, дальность полета — 3700 км. Самолет B-7N7-100 будет конкурировать с малошумным пассажирским са­молетом с укороченным взлетом и посадкой фирмы «Макдон — нелл — Дуглас» DC-9QSF на 115—128 мес, разрабатываемым сов­местно с японскими фирмами и рассчитанным на дальность поле­та 1800 км и эксплуатацию с дорожек длиной ~’1200 м.

На основе самолета В-707 фирма разрабатывает проекты са­молетов B-7N7-200 и B-7N7-500. Самолет B-7N7-200 будет вариан­том конструкции самолета В-707-320 с удлиненным на 3 м фюзеля­жем и ТРДД фирмы «Дженерал электрик» CFM56 с тягой 9980 кгс. Ввод в эксплуатацию самолета предполагается в 1980-х годах.

Самолет B-7N7-500 по проекту близок к самолету В-707-500, разработка которого ведется с августа 1973 г., он будет иметь че­тыре ТРДД с тягой по 11,34 тс, взлетная масса 151 … 163 т и

Рис. 10.3. Проект одного из вариантов самолета 7X7 фирмы «Боинг» с тремя дви- гателями

пассажировместимость 150—200 мест. Дальность полета в вари­анте на 200 пассажирских мест составит ~9900 км.

Основной программой пассажирского самолетостроения фирмы «Боинг» на ближайшие 10 лет является программа создания ново­го самолета В-7Х7, предназначенного для авиалинии малой и сред­ней протяженности (рис. 10.3). Предполагается ввести этот само­лет в эксплуатацию в 1982 г.

Фирма изучает целое семейство самолетов как с двумя, так и с тремя двигателями. За основу взят трехдвигательный вариант, рассчитанный на 180—210 пассажиров, имеющий взлетную массу 116—130 т и дальность полета 3000—5000 км. Рассматриваются варианты с большой дальностью полета (6000—7000 км); к 19901, предполагается продать 200 таких самолетов при условии, что бу­дут выпускаться самолеты фирмы «Макдоннелл—Дуглас» DC-X — 200 и фирмы «Эрбас индастри» А-ЗООВ-Ю. В работах по програм­ме самолета Боинг-7Х7 участвуют фирмы Италии и Японии. Фир­ма «Боинг» предполагает продать до 400 самолетов Боинг-7Х7 малой и средней дальности к 1985 г. и столько же в последующие пять лет. По характеристике «платная нагрузка — дальность по­лета» самолет Боинг-7Х7 занимает промежуточное положение меж­ду самолетом В-727 и самолетами L-10I1, DC-10 и А-ЗООВ.

Фирма «Боинг» планирует применить на самолете Боинг-7Х7 три ТРДД фирмы «Пратт-Уитни» JT-10-D или двигатели CFM-56 фирмы «SNECMA — Дженерал электрик» с тягой 10 (до’ 16) тс.

В печати появились сообщения о том, что фирма «Роллс-Ройс» разрабатывает для самолетов Боинг-7Ы7 и -7X7 двигатель RB — 211-535, в основу которого положена конструкция двигателя RB — 211-22В с тягой 19 000 кгс. Новый двигатель с тягой 14,5 тс в

эксплуатации будет на 30% дешевле двигателя RB-211-22B; рас­ход воздуха через центральную часть нового двигателя уменьша­ется на 16%, общий расход воздуха — на 25%. Двигатель снаб­жается вентилятором диаметром 1850 мм. Разработку двигателя RB-211-535 предполагается завершить в конце 1981 г.

К 1980—1983 гг. возможно появление трехдвигательного само­лета В-7Х7 и двухдвигательного самолета DC-X-200 (рис. 10.4), рассчитанного на эксплуатацию со взлетных полос длиной ~2400 м и на 40—50% повторяющего конструкцию самолета DC-10, и двух самолетов (вместимостью 130 … 140 и 190 … 210 пассажиров), создаваемых совместно западноевропейскими фирмами с учетом новых требований транспортных авиакомпаний Западной Европы.

По проекту самолет В-7Х7 имеет размах крыла 45,35 м, удли­нение крыла 9,92, относительную толщину 15% в корневой и 10% в концевой части, стреловидность крыла 30,2°, площадь кры­ла 207,46 м2, внутренний диаметр фюзеляжа 5,03 м, двигатели — CFM-56, RB-211 или JT-10-D, полетное число M = 0,80-f-0,84, длина двух вариантов самолета соответственно 48,2 и 51,6 м.

По проекту самолет DC-X-200 имеет размах суперкритического крыла 40,7 м, стреловидность крыла 28°, удлинение крыла 8,5, от­носительную толщину крыла 13,5%, площадь крыла 195 м2; мас­са конструкции крыла 11,79 т, наружный диаметр фюзеляжа 6 м, длина самолета 43,7 м, максимальная взлетная масса 128,58 т, мак­симальная посадочная масса 115,7 т, масса самолета без топлива

104,3 т, масса снаряженного — 74,85 т, максимальный запас топ­лива 44,30 т, максимальная масса платной нагрузки 30 т, вмести­мость 195—248 пассажиров, объем багажных отсеков 55,25 м3, число М = 0,78-Е0,82, дальность полета с 219 пассажирами ~4900 км. Силовая установка самолета должна состоять из двух ТРДД CF6-50CR или иных ТРДД, применяемых на широкофюзе­ляжных самолетах. Если программа создания самолета DC-X-20O

будет начата с 1977—1978 гг., то к концу 1980 г. фирма начнет по­ставку авиакомпаниям первых самолетов.

У самолетов В-7Х7 и DC-X-200, по сравнению с узкофюзеляж­ными самолетами, будут уменьшены на 10 дБ уровень шума и на 16—20 (до 40) % расход топлива. Ожидается, что увеличение отно­сительного удлинения крыла и применение крыла сверхкритическо­го профиля даст экономию топлива 8% и снижение потребной тяги двигателей на 13%. Все это имеет важное значение, так как из-за увеличения в 1974 г. стоимости топлива вдвое доля расходов зару­бежных авиакомпаний на топливо также удвоилась и составляет 25—30% от общих расходов.

Самолеты В-7Х7 и DC-X-200 могут стать новыми дозвуковыми пассажирскими самолетами с крейсерской скоростью полета, соот­ветствующей М=0,82-у-0,85. Самолеты В-7Х7 и B-7N7 будут вхо­дить в семейства самолетов В-757, В-767 и В-777.

Над проектами новых пассажирских самолетов малой и средней дальности работают ведущие самолетостроительные фирмы евро­пейских стран — «Дассо-Бреге» (самолеты «Меркюр-200» и ASMR), «Аэроспасьяль» (проекты самолетов AS-200-23MC, AS-B — 7N7 и другие), ВАС (самолет ВАС-Х-11). Диаметр фюзеляжей этих самолетов меньше 4 м (3,9 и 3,65 м).

Специалистами фирмы «Макдоннелл—Дуглас» проработаны два варианта самолетов:

— самолет для малой дальности полета (до 2000 км) со 130 пассажирами. На этом самолете предполагается в хвостовой час­ти фюзеляжа установить два двигателя с тягой по 10 тс каждый;

— самолет с тремя ТРД для перевозки 181 пассажира. Разра­ботка этих самолетов определяется тем, что на коротких авиали­ниях перевозится до 30%, а на средних — до 45% пассажиров.

Специалисты ведущих авиационных фирм США пока не отка­зались от программ создания пассажирских самолетов с около­звуковой скоростью полета (М = 0,95^-0,98), хотя прогнозы спроса на такие самолеты не отличаются оптимизмом из-за недостаточной экономичности по показателю расхода топлива.

Фирмой «Локхид» изучается возможность создания самолета с тремя двигателя на 380 пассажиров со взлетной массой 295 т, дальность полета 9250 км и числом М = 0,98. Фирма «Макдоннелл— Дуглас» провела исследования перспективы создания самолета (ни 600 пассажиров) с четырьмя двигателями под крылом при взлетной массе 645 т, дальности полета 7400 км и числе М = 0,95, а специа­листы фирмы «Макдоннелл — Дуглас» оценивают возможность раз­работки самолета (на 199 пассажиров) с тремя двигателями и фюзеляжем, спроектированным по правилу площадей, при взлет­ной массе 152 т, дальности полета 5 560 км и числе М=0,98.

Эти же фирмы работают над проектами перспективных само­летов укороченного взлета.

Фирмы «Боинг» и «Макдоннелл—Дуглас» по контракту с ВВС США закончили работы по созданию самолетов УС-14 и УС-15 ко­роткого взлета и посадки.

Самолет УС-14 фирмы «Боинг» отличается рядом технических новшеств, в том числе системой обдува верхней поверхности крыла выхлопными струями двух ТРДД «Дженерал электрик» CF6-50 с тягой по 22,7 тс для улучшения взлетно-посадочных характеристик, цифровой электродистанционной системой управления с тройным резервированием.

При эксплуатации с коротких дорожек (600 м-) взлетная масса самолета равна —77 т. Вес перевозимой на 2220 км нагрузки со — ставлет 31,3 тс, а радиус действия при нагрузке 18 тс — 925 км. Скорость при заходе на посадку на короткую дорожку равна ‘—’160 км/ч.

Размах крыла самолета УС-14 равен 39,3 м, его длина 40,2 м, а диаметр фюзеляжа 5,4 м. Длина разбега при взлете 305 м, а пробега 213 м (нагрузка 12,25 тс, радиус действия 740 км).

В дальнейшем на базе самолетов УС-14 и УС-15 предполагается создать пассажирские самолеты, причем фирма «Макдоннелл— Дуглас» прогнозирует выпуск своего самолета укороченного взле­та с четырьмя двигателями под крылом в 1982 г. (150 пассажиров, дальность полета 915 км, длина взлетно-посадочной полосы 600м;.

Из расчета длины летного поля 600 м фирма «Боинг» плани­рует создание самолета укороченного’ взлета с двумя двигателями на верхней поверхности крыла, на 147 пассажиров, а фирма «Лок — хид» — на 150 пассажиров (самолет будет иметь четыре двига­теля). Пассажирские самолеты короткого взлета и посадки будут особенно эффективны на маршрутах протяженностью менее 800 км. Предполагается, что в начале 1990-х годов появятся пас­сажирские самолеты с вертикальным взлетом.

Учитывая прогнозы увеличения объемов перевозок, фирмы США уделяют большое внимание созданию новых грузовых самолетов. При этом планируется разработка специализированных самоле­тов для грузовых перевозок (рис. 10.5 и 10.6), а также создание транспортных систем с участием авиации (отправитель грузов — автомобиль — самолет — автомобиль — получатель грузов) и управлением от ЭВМ. Специализированные грузовые самолеты проектируются на небольшую дальность полета (900—1000 км), высокий уровень суточного налета (до 15 ч) и низкие эксплуата­ционные расходы, при этом груз должен перевозиться в контейне­рах, единых для всей транспортной системы.

Фирма «Макдоннелл—Дуглас» проектирует грузовой самолет с шириной фюзеляжа 10 м.

Специализированный грузовой самолет фирмы «Боинг» будег иметь взлетную массу 220 т (при массе груза 110 т) и дальность полета 920 км (М = 0,6-г-0,7). Фирма «Боинг» предлагает также — проект сверхтяжелого (со взлетной массой 1600 т) самолета для перевозки нефти и сжиженного газа на дальность 900 км при мас­се груза 1050 т или на дальность 5000’км при массе груза 840 т (см. рис. 10.6, а).

По расчетам фирмы транспортная система с такими самолета­ми позволяет транспортировать нефть при-стоимости перевозки, со-

Рис. 10. 6. Проекты сверхтяжелых специали-
зированных грузовых самолетов:

я—(большегрузный самолет фирмы «Боинг»
для перевозки нефти и сжиженного газа;
6—«летающее крыло» фирмы «Локхид»; в—
летающая лодка фирмы «Дориье»

измеримой со стоимостью перекачки нефти по трубопроводу, по­строенному в труднодоступных местах.

Фирма «Локхид» предложила идею создания специализирован­ного грузового самолета (см. рис. 10.6, б), выполненного по схеме «летающее крыло». В качестве топлива на этом самолете может быть использован керосин или водород. Взлетная масса самолета с керосином — 550 т, с водородом — 450 т, масса груза — 300 т, а дальность полета — 6000 км.

Фирма «Дорнье» предложила проект грузового самолета-летаю — щей лодки со взлетной массой 1000 т и платной нагрузкой 300— 400 тс (см. рис. 10.6, в). Размах крыла ~100 м, длина •— 100 м, скорость 820 км/ч и дальность полета 7000—10 000 км. Силовая установка состоит из 10 ТРДД с суммарной тягой 330 тс. Програм­ма разработки самолета рассчитана на 10 лет. Подобный самолет при эксплуатации на североатлантическом маршруте по произво­дительности может быть сравним с обычными грузовыми судами, хотя и будет значительно уступать судам-контейнеровозам. Пред­полагаемые прямые эксплуатационные расходы самолета с плат-

Рис. 10. 7. Воздушно-космический орбитальный самолет «Спейс Шаттл* фирмы «Роквелл иитернейшнл» (рисунок)

ной нагрузкой 350 тс составят 1 цент/тс-км по сравнению с

1,6 цент/тс-км для грузового самолета B-747-200F.

По прогнозам фирмы DMS (США), за период с 1975 по 1984 гг. в капиталистических странах будет построено 3573 гражданских са­молета стоимостью 54—55 млрд. долл, (в ценах 1975 г.), в том чис­ле не менее 1750 самолетов средней и малой дальности полета, главным образом типа А-300В, В-7Х7 и DC-X-200. До 1978 г. будет выпускаться в среднем по 320 самолетов в год, а в 1979—1984 гг.— более 380 самолетов. К 1984 г. в Европе (без СССР) будет выпу­щено приблизительно 500 гражданских самолетов. Парк всех зару­бежных гражданских самолетов увеличится незначительно — с 6049 до 6456 самолетов.

Аэрокосмическая промышленность США создает в настоящее время крупногабаритный воздушно-космический самолет многора­зового применения (рис. 10.7). Длина его — 37,2 м, размах крыла — 23,79 м, а высота с выпущенным шасси — 17,39 м. В гру­зовой отсек самолета объемом 365 м3 (длина его 18,3 м, а диа­метр ■— 4,6 м) можно поместить груз весом 29,5 тс (при взлете) и 14,5 тс (при посадке). Максимальная взлетная масса орбиталь­ного корабля «Спейс Шаттл» 110,9 т. Самолет предназначен для доставки на орбиты вокруг Земли и возвращения на Землю бло­ков орбитальных станций, искусственных спутников Земли, их сборки, обслуживания и ремонта, для снабжения спутников и стан­ций. Самолет также может быть использован для доставки и спа­сения космических экипажей, для различных научных и других за— дач.

Первые полеты самолета планируются на 1979 г. Вертикальный старт и разгон самолета будут осуществляться с помощью одно­разового топливного бака длиной 55,3 м и двух многоразовых раз­гонных РДТТ, а посадку самолет будет выполнять обычным спо-

Рис. 10.8. Проект воздушно-космического орбитального самолета второго по» колення (США)

собой со скоростью захода на посадку 343 км/ч. Расчетный ресурс самолета составит 100 полетов на околоземную орбиту и обратно. Планер самолета изготовлен из алюминиевых сплавов и имеет обычную самолетную конструкцию (отличительной особенностью является только внешнее многоразовое теплозащитное покрытие самолета).

В 1990-х годах возможно появление космического самолета США второго поколения (рис. 10.8). Это будет летательный аппа­рат, вероятно, одноступенчатый, многоразового применения, взле­тать и садиться он будет, как обычный самолет.

Из приведенных данных следует, что в мировом самолетострое­нии наметилась ярко выраженная тенденция создания и строи — ) тельства самолетов больших и очень больших габаритных разме­ров, самого разного назначения, с различными техническими дан­ными. Конечно, для разработки и опытного строительства таких самолетов в ряде случаев необходим большой период времени (до 1 10 лет и более), а также требуются огромные капиталовложения

(некоторые программы оцениваются в 2,5—4 и даже в 5 млрд, долл.). Поэтому нет оснований ожидать в ближайшие 5—8 лет по­явления за рубежом новых самолетов нескольких новых моделей. В США некоторые специалисты считают маловероятным поступле­ние на рынок сбыта новых самолетов, базирующихся на более высоком уровне техники, ранее 1995 г. (хотя с этим едва ли мож­но согласиться).

Тем не менее в настоящее время наиболее крупные фирмы США 1 и стран Западной Европы ведут значительные работы по форми­

рованию концепций будущих авиационных систем, определению возможных обликов самолетов будущего и оценке их основных тех — ^ нических и экономических данных. Специалисты фирм ведут ин — f тенсивные исследования в области аэродинамики, прочности, конст­рукций, систем управления, при этом немаловажное значение придается разработке новых легких, прочных и долговечных мате­риалов, а также разработке новых высокоэффективных технологи­ческих процессов и производственного оборудования для их реа­лизации. ■