Вряд ли кому-нибудь удалось не услышать об аварии аэробуса А380 австралийской компании Quantas, произошедшей утром в четверг. Равным образом большинство так или иначе слышали о двух, не побоюсь этого слова, эпохальных новинках мирового лайнеростроения. Одна из них – этот самый А380 европейского концерна Airbus S.A.S, вторая – последнее изделии Boeing'а, «Дримлайнер», носящий родовой номер 787.
Оба самолёта чудо как хороши – это без иронии, – и оба имеют очень неплохие перспективы на рынке. А почему? Почему рынку нужны оба самолёта? Почему он не выбрал какой-то один из двух «суперов»? И, надо думать, конкуренция между ними будет принципиально меньшая, чем между другими лайнерами двух авиастроительных гигантов.
Почему?
Потому, что они не просто разные. У них разные «целевые аудитории», и каждый из них оптимизирован под свою. Даже, скорее, максимизирован.
Но сначала – пара слов о двигателе, из-за которого произошла аварийная посадка.
Называется он «Трент» 900. Фирма Rolls Royce начала разрабатывать семейство «Трент» на рубеже 1980–90-х годов. Исходный вариант «Трент» 800 находится в эксплуатации с 1995 года, а «Трент» 900 был сертифицирован в 2007 году.
Все «Тренты» – это турбовентиляторные двигатели, построенные по трёхвальной схеме. Это значит, что у них двухступенчатый газогенератор, имеющий в своём составе компрессоры среднего и высокого давления, приводимые каждый от своей турбины. Это – два вала; а на третьем валу третья турбина вращает вентилятор, являющийся «по совместительству» компрессором низкого давления. Такая схема – один из лучших способов достижения высокой степени двухконтурности – у «Трентов» она составляет 3,5. А степень двухконтурности – это экономичность, повышение каковой и было главной задачей разработчиков при создании семейства.
Разные модели «Трентов» имеют тягу от 31 до 43 тонн, и «девятисотый» не является самым мощным из них. Как бы то ни было, будучи, как уже сказано, сертифицирован в 2007 году, «Трент» 900 является сравнительно «молодым» изделием, и его авария – событие, бесспорно, неприятное, – не должна удивлять слишком уж сильно. Более того, случившееся даже вселяет некоторый оптимизм – вполне конкретного свойства. Двигатель разрушился без фатальных последствий для «остального самолёта». Значит, конструкторам удалось выполнить одно из важнейших требований – требование безопасного разрушения. Это, конечно, не столь эффектная характеристика, как та же тяга или диаметр двигателя – а у «Трента» он приближается к трём метрам – но, думаю, как раз этот случай наглядно демонстрирует, почему ею нельзя пренебрегать.
И ещё одно примечание. Фима Rolls Royce уже делала двигатель с таким названием, и когда! Ещё в конце войны. Тогда на всю антигитлеровскую коалицию имелся один тип реактивного самолёта, принявший участие в боевых действиях. Это был истребитель Gloster «Метеор», выпускавшийся с двумя турбореактивными двигателями фирмы, в основном с «Дервентами» той же Rolls Royce. А в конце войны Rolls Royce изготовила и турбовинтовой двигатель, и вот его-то и назвали «Трент».
Модификация «Метеора», на которую его поставили, называлась F Mk.1. Машина взлетел впервые через две недели после окончания войны и так и осталась опытной. А вот прочие её собратья, будучи не слишком инновационными – прямокрылые, двигатели на крыле, как у фронтового бомбардировщика, - прослужили в Королевских ВВС Британии 15 лет, а кое-где и значительно дольше.
***
Однако вернёмся к нашей парочке, А380 и «Дримлайнеру».
В сегодняшнем рынке пассажирских авиаперевозок отчётливо выделились две зоны. С одной стороны, углубляющееся международное разделение труда, вкупе с неоднородным распределением «людского ресурса» на планете, приводит к тому, что большие и всё растущие массы сравнительно неизбалованных людей ищут применения своим способностям за границами родных стран. Такое характерно прежде всего для азиатско-тихоокеанского региона, и масштабы авиаперевозок там увеличиваются непрерывно, и конца этому пока не видно. Но и в Европе можно наблюдать сходное явление – например, в отпускные сезоны, когда десяткам миллионов людей нужно лететь – недалеко, но срочно.
С другой стороны, на межконтинентальных, трансокеанских линиях пассажиропоток почти не меняется. Зато летают там люди, более привычные к комфорту.
А380, самый большой пассажирский самолёт планеты, рассчитан на обслуживание первой категории людей, или, как мы назвали, первой зоны рынка. Он может нести полтысячи пассажиров на большую дальность, а на среднюю – до 800. Зато он столь велик, что принять его может сравнительно небольшое число крупнейших аэропортов – хабов. А дальше наши «неизбалованные» должны пересаживаться на более скромные машины – благо, таких хватает.
Видите, и в сообщении об аварии фигурирует самолёт австралийской авиакомпании, севший в Сингапуре…
Для второй категории пассажиров, для второй зоны рынка предназначается Boeing 787 «Дримлайнер». Его вместимость не впечатляет – менее 300 человек. Зато дальность полёта – 16 000 км.. И он, сравнительно небольшой, зато очень дальнемагистральный, может соединять уже не хабы, а любые два приличных аэропорта в любых концах мира.
Кроме того, следуя развитым потребностям своих приоритетных пассажиров, Boeing обеспечил в машине комфорт, удивляющий даже на фоне сегодняшних, весьма высоких, стандартов. Вот и получается, что пути наших героев – пересекаются, конечно, но не слишком сильно. Во всяком случае, другие магистральные типы Boeing'а и Airbus'а теснят друг друга гораздо энергичнее. Ведь среди них всегда можно найти пару, предназначенную для решения буквально одной и той же задачи.
***
Время жизни типа самолёта – не отдельной машины, а типа, – сегодня может составлять четыре десятилетия и больше. Вспомните хотя бы знаменитый 747 «Джумбо», летающий с начала 1970-х годов и отнюдь не собирающийся выходить в тираж. Или наш Ту-154… Не вызывает сомнений, что А380 и «Дримлйнер» будут летать долго-долго, составив весьма значительную часть парка магистральных пассажирских самолётов близкого будущего.
Если только в мире не произойдёт кардинальных изменений; но это явно другая тема.
Категория: События |
Просмотров: 5403
| Теги:
| Рейтинг: 0.0/0
Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем мультиблоге пользователем Armator на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения.
Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта - как это сделать,
описано в том же Пользовательском Соглашении. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.
Что хотелось бы сказать по поводу двухконтурности.
По моим данным, степень двухконтурности у 900-го трента гораздо выше - около 8.
И надо отметить, что сама по себе "степень двухконтурности" напрямую с экономичностью не связана. Это всего лишь отношение количества воздуха, прокачиваемого через двигатель, к количеству воздуха, поступающего в газовую турбину.
Моторы с существенной степенью двухконтурности называют турбовентиляторными, и фактически такие моторы представляют собой помещенные в обтекатель турбовинтовые агрегаты. Что на примере Трентов видно совершенно явственно.
Замечу, что классический турбовинтовой НК-12, разработанный еще в 50-е годы, имеет "степень двухконтурности" более 10, и удельный расход топлива 0,161 кг/л.с.*ч - занчительно ниже, чем у трента. А уж ресурс, доведенный до 5000 часов - даже роллс-ройсу является предметом зависти.
На самом деле то, что роллс-ройс применил технически очень сложную схему с тремя компрессорами и тремя турбинами - это не признак их гениальности, а признак технического маразма и того, что они зашли в тупик.
Скажем, на том же древнем НК-12 компрессор двигателя 14-и ступенчатый - при том, что крутит его одна турбина, и та же самая, что крутит основные винты. Никаких проблем это не вызвало - кроме того, что пришлось городить дифференциальный редуктор.
Люди из Ролса решили не делать редуктор, а соосные винты (называемые там вентиляторами - поскольку они крутятся в кольцеобразном внешнем обтекателе) крутить разными турбинами встречного вращения. И винты сделать не сдвоенными, как обычно, а строенными - чтобы выиграть в диаметре.
Вот из-за этого весь геморой и начался.
Похожую - только двухвальную - конструкцию имеет российский ПС-90.
На самом деле я вам могу сказать даже больше - конструкторы Ролса оказались заложниками нежелания авиаконструкторов Дассо (Эйрбаса) и Боинга отказаться от привычной им схемы низкоплана. Поднять крыло - чтобы увеличить диаметр вентиляторов - они не захотели. И не то чтобы им было западло делать "русскую схему" - у них просто плохо с наработками по конструктиву тяжелых высокопланов (в США такую схему использовал Локхид).
Вот и пришлось мучиться - впихивать большую тягу в сравнительно малый диаметр.
Против огромной "степени двухконтурности" турбовинтовых двигателей - кто ж будет спорить... А только факт: 1) много ступеней компрессора в одном каскаде (14 у НК-12) - наверное, всё же не сильно хорошо, если практически на всех машинах, летающих даже и до М = 2,5 включительно, ставят двухкаскадные движки, то есть двухвальные. 2) То, что двухконтурные двигатели (ДТРД) для дозвуковых самолётов "идут навстречу" турбовинтовым и давно уже зашли так далеко, что получили отдельное название - турбовентиляторные - тоже факт. Но это есть законный процесс оптимизации, и наверное, он-таки дал позитивный результат. В частоности, это подтверждается тем, что 3) Все американские высокопланы после "Каргомастера" несут не турбовинтовые движки, а всё же ДТРД. Ну не назло же русским они это делают! 4) Наконец, у Ту-16 (среднеплана) не потому столь высокое шасси, что конструкторам нравится такая эстетика. А потому, что 12 000 л.с. его НК-двенадцатых потребовали ну очень больших винтов, даже после того, как вместо одного пропеллера применили два, противоположного вращения. У Трент-900 мощность раза в 2,5 больше; так какие винты должны быть у него?! Вот и ставят "винты в обечайке", т.е вентиляторы. А схема низкоплана всё-таки, пусть и ненамного, но аэродинамически эффективнее схемы высокоплана. Все мы знаем, что с 1970-х аэродинамическая эффективность - просто священная корова в пассажирской авиации, и, в общем-то, причины вполне понятны. ...Похоже, мы перечисляем одни и те же доводы, только относимся к ним по-разному. Вот в чём согласен, так это в том, что, вероятно, трёхвальную схему делать было необязательно; и геморрой в ней есть. В большинстве случаев обходятся двухвальной и сильно при этом не страдают.
Видите ли, тут не нужно путать количество ступеней компрессора (то есть рабочих колес) и количество валов.
HK12 вообще одновальный - ему не нужно две турбины, чтобы крутить соосные винты в разные стороны.
Там применены винты очень большого диаметра (6 метров) - поэтому редуктор был неизбежен. А раз редуктор - то почему не сделать его дифференциальным, и крутить оба винта в разные стороны одной турбиной.
Теперь по поводу турбовентиляторов vs турбовинтов. У турбовентиляторов есть только одно принципиальное преимущество - более низкая шумность, при прочих равных. Винт в кожухе проще глушить. Есть и некоторая разница в диаметре колеса - но на самом деле непринципиальная.
То, что у США применяются турбовентиляторы даже на некоторых грузовых высокопланах - это из-за борьбы с шумом. Ну и ради унификации с гражданскими моторами.
Те же Dornier 328, Bombardier Dash 8 или там ATR 72-200 прекрасно себя чувствуют с турбовинтами - при том, что это пассажирские самолеты. И там для упрощения даже нет соосных винтов.
То, что у Трента выжата такая мощность в столь скромном диаметре колёс - заслуга и трехвинтовой соосной схемы, но прежде всего это заслуга современной аэродинамики, позволившей делать достаточно тихие винты со сверхзвуковой скоростью течения потока на лопастях. Это позволило нарастить обороты и увеличить количество лопастей. Причем особой разницы в диаметре вентилятор там не давал - можно было бы и открытые винты в таком же примерно диаметре поставить - они бы чуть отличались формой наружной части лопасти и были бы чуть больше по диаметру сами, но зато без кожуха. Так на так и вышло бы.
Но я-то говорю о том, что если бы у трента было позволено увеличить диаметр колес всего на полметра или чуть больше - то хитрозамороченная трехвальная схема не потребовалась бы вовсе.
Кстати - огромные винты Ту-95 это дань не мощности моторов, а тогдашней аэродинамике винтов. Рассчитывать винты более четырех лопастей с широкой серпообразной лопастью тогда просто не умели. Да еще скорость самолета военные требовали высокую. Вот и пришлось опускать обороты, поднимать диаметр. Однако надо признать, что КПД такого движителя высокий.
Насчет аэродинамики низкоплан vs высокоплан - тут есть спорные моменты.
В теории основную подъемную силу крылу на дозвуке обеспечивает именно верхняя поверхность (примерно 70% на современных профилях). Поэтому чем чище верхняя поверхность - тем лучше. При прочих равных высокоплан имеет более короткое крыло и т.д. Поэтому, кстати, почти все крылатые ракеты выполнены как высокопланы.
Проблемы высокопланов не в аэродинамике крыла как такового, а в чрезмерной уравновешенности - которая вызывает необходимость увеличивать площадь горизонтального оперения для компенсации изменений в развесовке и т.д. Именно от нее и идет "лишнее" сопротивление.
В принципе, это борется. Вообще я люблю вот эту картинку - которая показывает наглядно, насколько привычная аэродинамическая схема диктует стиль конструктору:
Тут хорошо видно, что все гражданские самолеты Антонова после Ан-2 были высокопланами. И маленькие, и большие, и такие и сякие - все.
Ту-95 тоже является высокопланом. Равно как и американский B-52. Более того - это естественное решение для машины с двигателями ПОД крылом.
А пассажирские низкопланы - это порождение старой боинговской схемы с моторами в хвосте.
Однако то, что смотрелось разумно на такой компоновке - выглядит вполне безумно, когда в виде низкоплана делают широкофюзеляжный самолет с огромного диаметра моторами под крылом.
Простите, а разве из моего писания можно заключить, что я путаю каскады со ступенями? Мне казалось, что я как раз противопоставил...
Ну да пустяки.
Насчёт почти одинаковых диаметров вентилятора и винта - не соглашусь. Никакие шести-, семилопастники с большой хордой не становятся столь же компактными, как вентилятор - это же просто увидеть на тех же, перечисленных Вами, Дорнье и Бомбардье. И у них ведь движки по 3-4 тыщи сил - а какого бы диаметра были винты, если б, как Трент, 40 тысяч? И не надо было навешивать на них редуктор, ставить соосные винты - на Ту-16 они же не ради красивой идеи стоят. Габарит, а с ним, действительно, сверхзвуковая окружная скорость... вот и пришлось загружать машину редукторами и сверхвысоким шасси. Обошлись на Дорнье одним винтом - сэкономили несколько сотен килограммов веса конструкции.
Всё же, думаю, эта силовая установка оказалась хорошей, но без большой перспективы. Всё-таки не везде же сидят упёртые дураки, из дешёвых понтов держащиеся за неудачную схему с несколькоступенчатым вентилятором. И ведь пробуют сделать промежуточную схему со сверхзвуковым обтеканием концевых частей - ввинтовентилятор - да только истинный винтовентилятор ещё никому не удался, так ведь? И то, что сейчас серийно летает с саблевидными лопастями - это ещё не "настоящий" винтовентилятор, так ведь?
Даже самый футуристический, обогнавший Европу Ан-70, и тот пока никак... И это при том, что у него винты, при противоположном вращении, при мощности меньше 15 000 сил, имеют диаметр 5.3 м!
Про то, что для Трента рассматривался вариант с открытым многолопастным "многослойным" винтом - не знал, интересно. И то, что его диаметр был лишь чуть-чуть больше диаметра "штатного" вентилятора, то есть немного больше 3 м, так? - это особенно интересно. Но всё равно не понимаю, как для 40 тыс. сил может хватить трёх винтов по 3 метра, а 15 тыс. - требовать, пусть два, но диаметром чуть не вдвое больше (раза в 3,5 больше по ометаемой площади). Вероятно, всё же число оборотов у винтов А-70 намного меньше "вентиляторного". И, если это связано с шумностью, значит, шумность является достаточно критичным параметром при принятии решений.
И снова присоединяюсь к необязательности трёхвальной схемы.
Мне казалось, что проблемы высокорасположенного крыла на ТРАНСПОРТНОМ самолёте не в чрезмерной поперечной устойчивости - с этим бы справились. Вот, у высокоплана Ту-95 - намного ли более развитое оперение, элероны, чем у низкоплана Ту-114? Я не замечал...
По моим представлениям, дело в том, что высокорасположенное крыло даёт худшую картину интерференции с фюзеляжем, чем низкопланное при прочих равных. И вот, для грузовиков, у которых и так фюзеляж широкий, кургузый, часто некруглого сечения, с кормовым подрезом, с обтекателями шасси за пределами основного габарита, и летающих небыстро, - у таких грузовиков вклад "плохизны" от верхнего крыла сравнительно невелик. А компоновочные, эксплуатационные преимущества - значительны. И ставят высокое крыло по всему свету, и, заметьте, вешают под него ТВлД, - все как один! - если говорить о больших транспортниках. Дорнье-Бомбардье-Ан-26 - маленькие...
Да, так вот, для транспортников, по приведённым причинам, высокое крыло и удобно, и допустимо. А пассажирские... Идеально круглые; идеально сигарообразные; большого удлинения; шасси в основном габарите; и летать должны не по мере загрузки, а по расписанию, то есть очень-очень рискованно с экономической точки зрения. Вот на них будут вытягивать каждый процент эффективности, каждую десятую процента. И на них - низкорасположенное крыло. На больших, я имею в виду. И на маленьких, но роскошных, всяких там "Гольфстримах" - "Эклипсах". А маленькие и простые - так они ж зачастую сильно унифицированы с "грузовиками", и вообще, там, наверное, своя логика. Думаю, слишком много "неаэродинамических" факторов.
Насчёт Антонова... Если не считать линии Ан-24. Он же делал только грузовики! И Ан-10 был вариантом грузовика, точнее, попыткой создать "быстроконвертируемый" самолёт. Не получилось, и Ан-10 скоро исчез... Кстати, мне повезло разок на нём полетать, в Калининград. Антонов делал в основном большие грузовые машины, а они, по моей логике, и должны быть высокопланами, независимо от типа двигателя. Хотя, наверное, в данном конкретном случае, и в ряде других, элемент приверженности имеется. Не вкусовщина, а - отработанная конструктивная схема, методики расчёта, даже в какой-то степени испытательные стенды... Да, есть причины для приверженности. Значит, должна быть и приверженность.
В общем, такое впечатление, что я верю в разумность авиастроителей намного больше, чем Алекс. А что ж, сам из них, корпоративная солидарность...
Вы ошибаетесь. И у 747 боинга, и у A380 фюзеляжи не только не имеют большого удлиннения, но они даже не круглые и не сигарообразные.
Больше того - эти самолеты имеют еще более ПУХЛЫЕ фюзеляжи, чем транспортники антонова, и еще худшее отношение площади сечения к длинне.
Но самое главное - на A380 видно, до какого маразма дошли конструкторы, пытаясь сохранить низкопланную компоновку там, где она уже совсем не подходит. Я специально добавил в основную статью фото, показывающее A380 спереди - поглядите и оцените.
Вы полагаете, что вот эта вот шизофрения с гнутым крылом (чтобы всё-таки всунуть под него моторы большого диаметра) - это нормально? Вы полагаете, что вот эти вот наклонные консоли - это верх аэродинамического качества?
Размер оперения, кстати, тоже впечатляет. Что и объяснимо при такой форме крыла.
А вот у пресловутого Ту-95 фюзеляж и большого удлиннения, и сигарообразный, и почти круглый.
Что не мешает ему быть высокопланом.
А тот же самый B-29 - имеющий совсем уж канонически сигарообразный фюзеляж в виде строго симметричного тела вращения, и длинный - при этом среднеплан. Хотя компоновка среднеплана технически наиболее геморойна.
Так вот Ту-95 был высокопланом - при том, что Туполев как раз не имел ни малейшего пристрастия к какой-либо одной компоновочной схеме. Он запросто переходил от низкоплана (АНТ-6 ТБ-3) к среднепланам и высокопланам, от классической компоновки к летающему крылу (Ту-144) и так далее.
Вот, кстати, очень характерным примером является история создания Ту-204 - который низкоплан, но с моторами под крылом. Знаете, почему он такой уродливый? Потому что это фактически крыло и фюзеляж от Ту-134Д, на которые попытались приделать два довольно крупных вентиляторных мотора ПС90. Естественно, в хвосте (как более компактные турбореактивные моторы на Ту-134) они не помещались - пришлось городить под крылом. Ну и понеслась телега по кочкам.
Поэтому от Ту-204 и собираются отказываться, заменяя их на SSJ-100 и Ан-148. Последний из которых - высокоплан, причем спроектированный на основе транспортного Ан-74 путем перестановки двигателей под крыло.
С удивлением было обнаружено, что топливная экономичность Ан-148 ничуть не уступает таковой у аналогичных машин с компоновкой типа низкоплана с такими же моторами. И даже несколько выше.
Кстати - фюзеляж Ан-148 гораздо ближе к круглой сигарообразной форме, чем A-380.
А вот конструкторы сухого решили не рисковать, и использовать более шаблонную для западного потребителя схему низкоплана с моторами под крылом. Но они применили весьма передовые моторы SaM 146 довольно малого для турбовентиляторов диаметра.
Ну, здесь прямого предмета для спора не вижу... Вот, что ли, отбрехнуться... На Бе-200 на хвосте стоят весьма габаритные двигатели. Почему б на Ту-204 не поставить? А от размещения на хвосте отказались, потому что у больших самолётов, бывает, это создаёт очень неприятные проблемы по центровке. Читал такое про Ил-62. А ещё, и, может, это главное, движки на крыле его, крыло, разгружают, и это даёт хорошо заметный выигрыш в весе конструкции. ...Всё-таки мне трудно поверить в то, что все эти наследники великих - всяких Блохов, Де Хевиллендов и пр. - что все они просто ленятся сделать хорошо.
На (7). Ну, ладно, фюзеляжи не круглые. А у транспортников - далеко не у всех квадратные. Зато типичный транспортниковый хвостовой подрез, где рампа, - разве он не портит аэродинамику? И типичные транспортниковые гондолы шасси... А вот изгиб крыла А380, если вдуматься, действительно впечатляет. Трудно не понять, насколько это геморрой. И трудно поверить, что это, хоть немного, но не портит аэродинамику. А вот как связать размер оперения с формой крыла - не знаю. Я обычно связываю площадь горизонтального оперения с требованиями по диапазону центровок, а высоту вертикального - с максимальными безопасными углами атаки. Площадь последнего должна быть немаленькой из-за достаточно заднего расположения центра масс и большой парусностью передней половины "широкофюзеляжного фюзеляжа". А, понял. Положительный угол поперечного V - излишняя поперечная устойчивость - большая площадь горизонтальных рулей... Так?
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
