Будущее пассажирских самолетов
Здесь и сейчас
В наше время срок эксплуатации крылатых машин часто измеряется десятилетиями. Поэтому новейшие самолеты, разработанные такими компаниями, как Boeing или Airbus, уже сейчас можно назвать будущим пассажирской авиации.
Именно в качестве «самолета будущего» позиционируется новейшая разработка компании Boeing - Dreamliner. Boeing 787 Dreamliner - это широкофюзеляжный двухдвигательный авиалайнер. Предполагается, что в модификации 787-10 он будет способен вмещать до трехсот пятидесяти пассажиров. «Лайнер мечты» имеет ряд революционных конструкторских решений, делающих его настоящим самолетом будущего. Во-первых, 787-ой стал первым в мире широкофюзеляжным авиалайнером, в конструкции которого было задействовано такое большое количество композитов. Из композитных материалов изготовлено более половины его фюзеляжа. Для сравнения, в планере Boeing 777 доля композитов не превышает девяти процентов. В конструкции двигателя самолета тоже имеется значительный процент композитов. В результате широкого применения новых материалов Dreamliner, с одной стороны, обладает высоким уровнем безопасности, с другой - имеет хорошие летные характеристики. Крыло самолета получило изгиб, придающий лайнеру выразительные индивидуальные черты. Конечно, в основе конструкции крыла лежит отнюдь не забота об эстетике. Такая конструкция нужна, прежде всего, для увеличения подъемной силы. Еще одна важная особенность самолета - его экономичность. Dreamliner расходует на 20% меньше топлива, чем другие машины такого класса.
Правда, начало коммерческих полетов «Дримлайнера» вскрыло ряд трудностей технического характера. Но когда речь идет о вводе в эксплуатацию новых видов техники, подобные проблемы имеют повсеместный характер. Как бы там ни было, сегодня Boeing 787 Dreamliner - эталон технологичности и комфорта.
А что скажет Отечество? Непростой вопрос. После развала СССР наш авиастроительный комплекс оказался в очень непростой ситуации. В наше время российскими специалистами предпринимаются отчаянные попытки спасти положение. Первой «ласточкой» российской пассажирской авиации можно считать Sukhoi Superjet 100, который был разработан ЗАО «Гражданские самолеты Сухого». Но было бы неразумно проводить аналогии между разработкой «Сухого» и уже упомянутым «Дримлайнером». Во-первых, это самолеты разного класса. Superjet представляет собой так называемый ближнемагистральный пассажирский самолет, базовая модификация которого вмещает лишь 98 пассажиров. Во-вторых, отечественный самолет не претендует на звание «революционной» новинки. Скорее, разработка «Суперджета» - ответ отечественной авиастроительной отрасли на требования времени. Тем не менее в скором будущем Sukhoi Superjet 100 станет одним из основных самолетов российских авиакомпаний. Не последняя роль в создании SSJ принадлежит коллегам из Франции. Именно с их помощью был разработан двигатель SaM146, обладающий хорошими показателями расхода топлива. К февралю 2013-го года построено 24 самолета SSJ.
Что день грядущий нам готовит?
Надежды отечественного авиастроения связаны не только с Sukhoi Superjet 100, но и с проектом, имеющим обозначение МС-21 (Магистральный самолет XXI века). Его разработчиком является корпорация «Иркут». Сам МС-21 - это проект среднемагистрального узкофюзеляжного пассажирского самолета. Предполагается, что в модификации МС-21-400 самолет сможет брать на борт до двухсот тридцати пассажиров. Пока что о самолете известно немного. На авиасалоне МАКС-2011 представили полноразмерные макеты кабины и пассажирского салона. Вероятно, конструкция самолета будет включать в себя ряд новаторских (для российского авиапрома) решений. В конструкции МС-21 широкое применение найдут композитные материалы. В частности, крыло самолета будет состоять из углепластика. Его разработкой занимается компания с говорящим названием «АэроКомпозит». На первом этапе самолет оснастят двигателями американского производства PW1400G. В отдаленной перспективе на МС-21 предполагается установить российские двигатели ПД-14. В «Объединенной авиастроительной корпорации» считают, что первый серийный образец МС-21 будет готов к 2017-му году. А в 2020-м году должно начаться его серийное производство.
Согласно первоначальным планам, российский самолет должен был составить конкуренцию авиалайнерам Boeing и Airbus. В то же время, как считают эксперты, главным конкурентом МС-21 станет китайский пассажирский самолет Comac C919.
Последний, кстати, тоже вызывает большой интерес специалистов. Comac C919 станет крупнейшим в истории Китая серийным пассажирским самолетом. Но интерес к нему вызван не только этим. Новая китайская разработка - важный шаг в долгосрочной программе, направленной на преодоление монополии западных держав в авиастроении.
Когда речь идет о проектах недалекого будущего, в первую очередь вспоминается Airbus A350. В модификации A350-1000 новый пассажирский самолет сможет перевозить до трехсот пятидесяти пассажиров. В линейке самолетов Airbus он призван сменить A340, а еще дополнить собой более современный A330.
Именно A350 в недалеком будущем будет главным конкурентом «Дримлайнера». Как и в случае с новой разработкой компании Boeing, в конструкции A350 найдут свое широкое применение новые материалы. Композиты составят 52% от общего веса самолета. Несмотря на жесткую конкуренцию на рынке пассажирской авиации, уже сейчас можно с уверенность сказать, что A350 будет коммерчески успешным проектом. Первый полет A350 намечен на этот год, а начало его эксплуатации - на 2014-й.
Еще одна интересная разработка компании Airbus - узкофюзеляжный пассажирский самолет A320neo, созданный на базе A320. В основе проекта - снижение потребления топлива. В сравнении с базовым вариантом, новые двигатели позволят A320neo снизить расход горючего на 15%. Это сделает эксплуатацию самолетов более рентабельной. Кроме того, такой подход призван снизить количество вредных выбросов. Начало эксплуатации A320neo намечено на 2016-й год.
В ответ на разработку европейцами A320neo Boeing не так давно начал проектирование модели 737 MAX. Базой для нового самолета послужил самый популярный в мире узкофюзеляжный пассажирский самолет Boeing 737. По заявлению представителей компании, Boeing 737 MAX будет расходовать на 4% меньше топлива, чем его европейский конкурент. Поставки авиалайнера заказчикам намечены на 2017-й год.
В общем, совсем скоро на международном рынке пассажирских самолетов развернется настоящая битва титанов.
Крупнейший в мире пассажирский самолет - Airbus A380. Его длина - 72 метра, а размах крыльев достигает 79 метров. Самолет может брать на борт до 853 (!) пассажиров. А при условии разделения салона на три класса, в них можно разметить до 525 пассажиров, что тоже немало. На сегодня построено более ста A380. Общий портфель заказов на него превышает 260 машин. Из всех российских авиакомпаний только «Трансаэро» сделала заказ на A380.
Прекрасное далеко
Мы можем лишь гадать относительно того, как будут выглядеть авиалайнеры отдаленного будущего. Технологии не стоят на месте, и никто не может в точности сказать, что будет через десять или двадцать лет. С другой стороны, уже сейчас можно сделать определенные выводы касательно вектора развития пассажирской авиации. Как несложно догадаться, в будущем ставка будет сделана прежде всего на экономичность эксплуатации и экологическую безопасность полетов. Не последняя роль будет отведена и характеристикам самолетов.
Первопроходцы в вопросе проектирования лайнеров будущего - американцы. Целью программы NASA, получившей название Fundamental Aeronautics Program, стала разработка концепций пассажирских самолетов будущего. Предполагается, что эти концепты должны получить возможность реализации примерно в 2025-2035-х годах.
Согласно требованиям NASA, специалисты должны «заглянуть» на три технологических поколения вперед. Среди основных целей программы: снижение потребления топлива на 70%, азотных выбросов - на 75% и уровня шума - на 71%. Для всего этого нужен целый ряд революционных свершений в области авиастроения. Но американские специалисты уверены: для человека с интеллектом ничего невозможного нет. Их проекты поражают воображение.
За всю историю пассажирской авиации существовало всего два сверхзвуковых авиалайнера. Первым из них был советский Ту-144, совершивший первый полет в 1968 году. Ту-144 выполнял пассажирские перевозки менее года, с 1977 по 1978 гг. Вторым сверхзвуковым пассажирским самолетом стал легендарный Concorde. Нужно сказать, ему повезло куда больше, чем его советскому аналогу. Англо-французский самолет начал свою трудовую карьеру в 1976 году. Лишь в 2003 самолет был окончательно снят с эксплуатации.
Конечно, вся работа, проделанная в рамках программы Fundamental Aeronautics Program, имеет глубокую теоретическую основу. Специалисты не только работали над предполагаемым внешним видом и характеристиками летательных аппаратов, но и проанализировали возможность их эксплуатации.
Среди компаний и учреждений, представивших свое видение пассажирской авиации будущего: Boeing, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Массачусетский технологический институт (MIT) и другие. Одной из самых захватывающих разработок стал проект корпорации Boeing, получивший условное обозначение Icon-II. Предполагается, что самолет будет развивать сверхзвуковую скорость (1,6 Маха), а его дальность составит до девяти тысяч километров.
Еще один интереснейший проект такого плана - разработка компании Lockheed Martin. Проект получил название Supersonic green machine. Концептуально он близок к разработке компании Boeing, но лайнер имеет одну интересную особенность. Если по своим характеристикам оба проекта довольно близки, то их внешний вид отличается очень сильно. Сдвоенный хвост, соединяющий оба крыла самолета, придает Supersonic green machine причудливый внешний вид. Вообще, когда видишь подобные конструкторские решения, невольно задаешься вопросом - имеют ли они путевку в жизнь? Ведь стандартные аэродинамические схемы уже давно доказали свою практическую эффективность. С другой стороны, новые технологии делают возможными даже самые, казалось бы, невероятные концепции.
Главная причина непопулярности сверхзвуковых авиалайнеров - их низкая рентабельность. Сверхзвуковой пассажирский самолет представляет собой чрезвычайно сложную и дорогую конструкцию. Для полета ему требуется гораздо больше топлива, чем дозвуковым машинам. Все это неизменно ведет к более высокой цене на билеты. К примеру, стоимость билетов на рейсы Ту-144 была в полтора раза выше цены обыкновенных авиабилетов.
Сверхзвуковые авиалайнеры представляют собой амбициозные замыслы далекого будущего. Но в рамках программы были представлены разработки, призванные ответить на вызовы нашего времени. Во главу угла проекта компании Boeing, получившего название SUGAR Volt, поставлена экономичность авиаперевозок. Проект представляет собой гибридный пассажирский самолет, в конструкции которого главное место отводится использованию электрической энергии. Как считают разработчики, SUGAR Volt сможет использовать реактивные двигатели лишь для того, чтобы взлететь. Последующий полет будет осуществляться за счет применения аккумуляторных батарей и электродвигателей. Несложно догадаться, что такой подход не только обеспечивает экономичность, но и уменьшает ущерб, наносимый окружающей среде. Интересным конструкторским решением, использованным при проектировании SUGAR Volt, стали складывающиеся крылья. Во время стоянки крылья самолета будут складываться подобно крыльям палубных истребителей. Такой подход позволяет сэкономить много места.
Похожий проект - разработка под названием Silent Efficient Low Emissions Commercial Transport (SELECT) компании Northrop Grumman. Основной замысел создателей- сделать максимально экономичный летательный аппарат, пригодный для эксплуатации в самых разных условиях. Так, для взлета самолета потребуется полоса длиной всего лишь полтора километра. А еще планируется использовать новейшие двигатели, которые обеспечат ему малый расход топлива.
МС-21 позиционируется в качестве замены Ту-154 - самого массового отечественного пассажирского самолета. За все время его производства было построено 998 самолетов. Несмотря на большое число авиакатастроф (72!) c участием этого самолета, он снискал себе славу надежной и удобной машины.
Некоторые авиалайнеры, разработанные в рамках программы NASA, имеют по-настоящему диковинный внешний вид. Именно таким является проект пассажирского самолета, разработанный Lockheed Martin. BOX WING JET внешне представляет собой настоящий биплан XXI века. По мнению разработчиков, такая компоновка позволит самолету преодолевать большие расстояния при использовании минимального количества топлива. В сумме с инновационными двигателями это позволит авиалайнеру быть в полтора раза экономичней современных авиалайнеров.
Большой интерес представляют разработки Массачусетского технологического института (MIT). Ученые довольно оригинально подошли к вопросу снижения шума в пассажирском салоне. Проект Hybrid Wing Body H-Series построен по аэродинамической схеме «летающее крыло», что само по себе очень нестандартное решение. По крайней мере, для пассажирской авиации. Эта концепция позволит разместить двигатели самолета в задней части фюзеляжа. Таким образом, шум двигателей можно будет свести до минимума. Сам авиалайнер весьма внушительных размеров, способен вмещать до трехсот пятидесяти пассажиров. Скорость самолета должна превысить 0,8 Маха.
Оригинальным можно считать и другой проект MIT с не менее интересным названием - Double Bubble D8. Разработка представляет собой что-то наподобие «сиамских близнецов» от мира авиации. Внешне D8 похож на два авиалайнера, «слитые» в один. Как и в случае с Hybrid Wing Body H-Series, двигатели самолета размещаются в конце фюзеляжа. В сравнении с современными авиалайнерами, проект предполагает уменьшение выбросов окислов азота на 90%. Расход топлива планируется снизить на 70%.
А еще по замыслу всех разработчиков, участвующих в программе, при постройке сконструированных ими самолетов будут использованы новейшие материалы, которые снизят массу летательных аппаратов.
Sukhoi Superjet 100 стал первым отечественным пассажирским самолетом, разработанным уже после распада СССР. В качестве одного из главных конкурентов SSJ нередко называют украино-российский Ан-148. В то же время такой подход не совсем корректен, поскольку самолеты приспособлены для решения несколько разных задач.
Но не только американские инженеры и ученые работают над созданием пассажирских авиалайнеров будущего. Их европейские коллеги тоже не собираются «нервно курить» в сторонке. Но если американцы заняты решением прагматичных задач, европейцы постарались дать волю своей фантазии. Не так давно компания Airbus представила свое видение интерьера авиалайнера 2050-го года. Задумка заслуживает внимания. Стены и крышу салона авиалайнера будущего инженеры Airbus предлагают сделать... прозрачной. А весь салон самолета будет представлять собой нечто вроде оранжереи. К тому же разработчики обещают: в таком самолете скучать не придется. Они планируют создать для путешественников подобие виртуальной реальности, где те смогут находиться до конца полета.
Несмотря на хронические сложности, россияне тоже заняты авиацией далекого будущего. В 2012-м году Министерство промышленности и торговли выделило 6 млрд. рублей на проведение исследовательских работ в области гражданской авиации. Как известно, создание конкурентноспособных двигателей - один из самых сложных вопросов для отечественного авиастроения. Именно ему в ближайшие годы будет уделен максимум внимания. В наше время разработка авиационного двигателя может длиться в два раза дольше разработки самого самолета. Поэтому, чтобы иметь к 2030-м годам авиационные двигатели, соответствующие требованиям своего времени, приступать к их проектированию нужно уже сейчас. Кроме того, в рамках проекта авиалайнера будущего большое значение отводится работе над новыми материалами. Начать исследования планируется в 2013-2014-х годах.
