ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПАССАЖИРСКИХ САМОЛЕТОВ

     В европейских странах возобновляются исследования возможности применения жидкого водорода в качестве топлива для транспортного самолета. В июне 2000 г. Европейская комиссия приняла решение о выделении на двухлетний срок 4,5 млн. евро на исследования проекта такого самолета, получившего название "Криоплан". Его разработка предусмотрена 5-й Европейской программой НИОКР в области авиационно-космической техники (PCRD).
     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 1990 г. наладили сотрудничество с российским АНТК им. А.Н.Туполева, в котором в 1988 г. был разработан опытный самолет Ту-155 с силовой установкой на криогенном топливе.
     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 (КМ) на основе углеродных волокон. Исследования, начатые в 1992 г. фирмой DASA, предусматривают определение прочностных характеристик крыла, предназначенного для 80-100-местного регионального самолета.
     В 1992-1993 гг. был изготовлен и испытан углепластиковый кессон крыла длиной 9,8 м. В 1994 г. была начата разработ ка кессона длиной около 15 м. К работам были привлечены некоторые германские университеты (в частности, Брауншвейгский и Штутгартский), а также научные организации, в том числе научно-исследовательский институт DLR, общество имени Фраунгофера и институт материаловедения (IMA).
     Кессон крыла из углеродных КМ 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 КМ 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 П металлические. Для проведения статических и усталостных испытаний эти узлы были сделаны несколько переразмеренными. Сравнение весовых характеристик показало, что кессон из КМ имеет массу 1223 кг (включая панели обшивки, передний и задний лонжероны, нервюры и стрингеры), в то время как цельнометаллический кессон весит 1491 кг. Таким образом, экономия в массе составляет 268 кг (почти 22%) для одного кессона, а для всего крыла она равна 536 кг. Представители фирмы DASA заявили, что "в настоящее время даже выигрыш в массе конструкции около 500 кг уже вызывает большой интерес". Экстраполяция данных, полученных для кессона 100-местного самолета, на кессон тяжелого пассажирского самолета может дать достаточно многообещающие результаты.
     В 1998 г. начались статические и усталостные испытания консоли, завершившиеся в декабре 1999 г. Всего было смоделировано 90000 летных циклов; кроме того, во время проведения последних 30000 циклов конструкция кессона была преднамеренно повреждена. После окончания испытаний никаких признаков усталости обнаружено не было. Это позволило руководителям фирмы DASA заявить, что предложенная конструкция крыла пригодна для использования в гражданской авиации.
     Очередной этап в развитии технологии изготовления крыла из углеродных КМ, 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 КМ 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 проекте бюджета NASA на 2001 ф.г. предусматривается 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 проекте бюджета на 2001 ф.г. 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.

 

 

Sonic Cruiser

 

По словам президента фирмы Алана Малелли самолёт может быть готов к выходу на воздушные трассы в 2008. Он подтвердил, что Sonic Cruiser будет иметь скорость на 20% больше, чем у нынешних дозвуковых лайнеров.

 

В настоящее время идёт проработка общих характеристик новой машины, и руководство фирмы пока не сильно афиширует детали проекта. Вполне вероятно, что будет создаваться не просто одна новая модель а целое семейство авиалайнеров разной вместимости - от 100 до 300 пассажиров. Известно также что Boeing не собирается при создании новой машины особо экспериментировать с новыми технологиями. В основном будут использоваться уже испытанные системы и решения – прежде всего будет учтён опыт создания лайнера Boeing 777. Малелли дал понять что расход топлива у Sonic Cruiser будет выше, чем у современных лайнеров, из-за чего цены на билеты тоже превысят существующие - примерно на 13 - 15%. Но аналитики фирмы считают, что найдётся достаточно много деловых пассажиров, готовых заплатить дороже за большую скорость. Авиакомпании же, за счёт увеличения частоты рейсов нового самолёта, ожидает даже снижение эксплуатационных расходов. К преимуществам нового лайнера Малелли относит и большую высоту полёта, где нет сильных ветров и турбулентности.

 

Ту-334 ПРОДОЛЖАЕТ ЭРУ БЛИЖНЕМАГИСТРАЛЬНОЙ АВИАЦИИ

Самолет Ту-334 - ближнемагистральный 100-местный самолет. Он может летать с полной коммерческой нагрузкой на расстояние до 3000 км. Практический потолок самолета 11000 м. Ту-334 обладает очень высокой топливной экономичностью (23,4 г/пасс.км). Расход топлива на один час полета составляет примерно 1700 кг. Мы впервые устанавливаем назначенный ресурс самолета 60 тыс. летных часов. При этом суточный налет может достигать 16 часов. Это очень желанный для эксплуатантов показатель. Прямые эксплуатационные расходы для Ту-334 значительно ниже, чем на боингах и эрбасах. Главным образом это объясняется ценой самолета и расходами на его послепродажное обслуживание. Топливная экономичность Ту-334 практически сопоставима с самолетом А-319 (на 0,1% выше), на 15-25% (в зависимости от класса компоновки) и 40% выше, чем у Боинга-737-500 и BAe146 соответственно.

Ту-334 должен заменить Ту-134, серийное производство которого было прекращено в 1984 г. Календарный срок службы Ту-134 - 20 лет и в 2005 г. он будет списан. Этих самолетов было выпущено более 860. Машина отличается очень высокой степенью надежности. Как Вы знаете, все десять катастроф, случившихся с Ту-134, произошли не по вине техники, а были связаны с человеческим фактором. Ту-334 заменит также и устаревший Як-42, на котором стоят три двигателя Д-36, не имеющие реверса тяги, и несовременный интерьер пассажирской кабины.

АНТК им. А.Н. Туполева уже в 1989 г. прогнозировал необходимость создания такого самолета, как Ту-334. В действительности так и оказалось. В Европе сейчас нет самолета пассажировместимостью от 72 до 120 человек. Существующие самолеты, находящиеся в производстве, вмещают или до 72 пассажиров, или 130 и выше. На сегодняшний день прямых конкурентов Ту-334 в Европе нет. А-319 - хороший, но очень дорогой для России самолет ... Из новых проектов на Западе конкурировать с Ту-334 могут Боинг-717 и А-318 (первый полет которого намечен на 2001 г.).

Рынок самолета Ту-334 мы видим прежде всего в России, странах СНГ, Ближнего Востока, Юго-Восточной Азии. Рынок Ту-334 по России и странам СНГ составляет от 600 до 1000 самолетов. Только от 24 российских авиакомпаний уже сделаны заявки более чем на 200 самолетов.

На сегодня программа создания Ту-334 выполнена в объеме 50%. Финансовые средства, которые в настоящее время мы получаем от Минэкономики, мягко говоря, просто не позволяют умереть этой программе. И только... Завершить создание самолета на эти деньги невозможно.

Для завершения программы Ту-334 необходимо провести сертификационные испытания, завершить статические испытания второго экземпляра самолета (находится в ЦАГИ) и строительство еще двух наших самолетов, находящихся в Таганроге и Киеве. На все это требуется порядка $70-90 млн.

Первые два полета Ту-334 - это первые шаги по большой дороге, длина которой зависит исключительно от размеров финансирования. При достаточном финансировании необходимо 2,5-3 года, чтобы самолет поступил в эксплуатацию. Я говорю об этом вполне серьезно и обоснованно, с учетом опыта сертификации Ту-204, который сертифицировался пять лет, но 80% всех сертификационных работ были выполнены за один год. Этот опыт мы в полном объеме используем при сертификации Ту-334. Например, 20% всех сертификационных работ будут перезачтены с сертифицированного Ту-204.

 Всю программу сертификации мы предполагаем осуществить примерно за 1200 полетов. С учетом сертификационного базиса самолета Ту-204 эта цифра может быть снижена до 800 полетов (500 - на первом летном экземпляре и 300 - на втором).

Я считаю, что для инвесторов здесь широкое поле деятельности. Более того, мы сегодня находимся в такой экономической ситуации, когда было бы целесообразным осуществлять полное финансирование программ за счет инвесторов, если мы не хотим потерять гражданскую авиацию в целом. При поэтапных инвестициях мы могли бы завершить программу, как я уже сказал, за 2,5-3 года.

У нас с Украиной существует межправительственное соглашение. На организационном уровне никаких дополнительных мер не требуется, кроме одного - достаточного и своевременного финансирования. От государства необходимых денег мы уже не ждем. Единственная надежда на инвесторов. Других вариантов я не вижу. Инвестиции дадут возможность на базе Ту-334 создавать его различные модификации. Тогда самолет пойдет в жизнь и за счет его эксплуатации будет жить АНТК им. А.Н. Туполева.

Самолет Ту-334 закладывался с учетом технической и эксплуатационной преемственности с Ту-204. Была принята философия одинаковой кабины, оборудования, обучения летного состава. Носовая часть фюзеляжа Ту-334 и Ту-204 одна и та же. Одни и те же сечение и диаметр фюзеляжа, геометрия багажных полок, шаг кресел и окон, авионика. Те же затраты на поддержание летной годности. При этом авиакомпаниям, эксплуатирующим два этих самолета, не надо тратить дополнительные средства на переучивание летного состава, т.к. техника пилотирования Ту-334 такая же, как Ту-204.

Ту-334 с двигателями повезло. Д-436Т-1, разработанный в ЗМКБ Прогресс, - не сырое изделие, требующее доводки. Двигатель имеет очень хорошую базу. Он модифицирован в части увеличения ресурса, тяги, уменьшения удельного расхода топлива, имеет реверс тяги. Я очень доволен этим двигателем и его изготовителями - запорожским АО Мотор-Сiч, московским ММПП Салют и Уфимским моторостроительным производственным объединением. Первоначально назначенный ресурс Д-436Т-1 - 16000 ч, а общий ресурс - 18000-20000 ч. Двигатель должен быть сертифицирован в этом году. На 95% сертификационные работы уже завершены.

То, что программа создания двигателя Д-436Т-1 сегодня финансируется, я отношу к заслуге президента АССАД В.М. Чуйко, который сумел сплотить российских и украинских моторостроителей и создать единую команду, работающую в строгой кооперации друг с другом. Лучшего примера международного сотрудничества мотористов я не знаю. Ни на уровне АНТК им. А.Н. Туполева, ни на уровне киевского авиационного завода АВИАНТ, ни на уровне промышленности России и Украины нет никаких противоречий в реализации проекта Ту-334. Все проблемы в отсутствии денег как в России, так и на Украине.

С целью увеличения дальности полета у нас выпущена документация на крыло большей размерности. Главная задача - посадить больше пассажиров, иметь меньшие нагрузки на крыло и в конечном итоге - создать семейство Ту-334. Но это - после того, как самолет получит гражданство.

Базовый самолет Ту-334 имеет в 1,5 раза большую дальность по сравнению с заявленной в техническом задании. Он позволяет на всех ближнемагистральных линиях летать туда и обратно без дозаправки топливом.

В экспортном варианте Ту-334 может быть оснащен западными двигателями и авионикой.

Производство Ту-334 уже развернуто на киевском авиационном заводе. Заканчивается подготовка к производству на таганрогском авиационном заводе. Также в рамках кооперации планируется участие самарского и ульяновского авиационных предприятий.

Для дальнейшей реализации проекта в настоящее время рассматривается вопрос о создании консорциума, в функции которого будут входить: обеспечение производства, маркетинга и сбыта самолетов, ценовая политика при продажах. Сбыт Ту334 должен быть централизованным. В консорциум войдут АНТК им. А.Н. Туполева, серийные заводы, банковские, страховые и маркетинговые структуры.

Перспективные интегрированные комплексы авионики гражданских самолетов

         В современной гражданской авиации одним из главных факторов, определяющих безопасность полетов, эффективность и конкурентоспособность самолетов является авионика. Вся деятельность НИИ авиационного оборудования с момента его основания направлена на разработку комплексов бортовой авионики для перспективных самолетов ГА. Первой важной вехой на этом пути явилось создание в течение второй половины 80-х - начале 90-х годов первых отечественных комплексов цифрового пилотажно-навигационного оборудования КСЦПНО-96/204 и ЦПНК-114, предназначенных для пассажирских самолетов Ил-96-300, Ту-204 и Ил-114.

Вместе с тем за годы, прошедшие с момента разработки этих комплексов, существенно повысился мировой научно-технический уровень в авиастроении.
        В обеспечение соответствия перечисленным выше требованиям НИИАО совместно с рядом отечественных приборостроительных предприятий разработан интегрированный комплекс второго поколения ИКБО-95.
        Высокая унификация комплекса и систем позволяет использовать его как базовый для оснащения и модернизации широкого класса перспективных самолетов гражданской авиации, разработанных в России, включая Бе-200, Ту-324, Ил-96-300, Ил-114, Ту-204-100, Ту-204-120, Ту-214, Ту-204-300, Ту-334 и др.
        Благодаря своим высоким техническим характеристикам комплекс и основное оборудование, входящее в его состав, не имеют аналогов в отечественном авиационном приборостроении, и отвечают мировому техническому уровню и перспективным международным требованиям 2000-х годов.
        Внедрение передовых аппаратных и программных нововведений (полноцветная система электронной индикации и сигнализации на дисплеях с активными жидкокристаллическими матрицами, интегрированная моноблочная система самолетовождения, крейтомодульная конструкция с вычислительными системами на процессорах Intel и Motorola с программно-математическим обеспечением, выполненным на языке высокого уровня ADA, интеллектуальные пульты управления, интегрированные системы-датчики радионавигации и связи и т. п.), соответствие действующим и перспективным российским и зарубежным (ARINC, DO-160C? DO-178B и др.) стандартам, сертификация по российским (АП-25) и международным нормам летной годности (FAR-25) открывают возможности для продажи самолетов, оснащенных комплексом, на мировом рынке.
        Заложенные в конструкцию возможности функционального и конструктивного наращивания позволяют изменить конфигурацию комплекса по требованиям заказчиков.
        Обеспечение автоматического выполнения задач четырехмерного самолетовождения с оптимизацией режимов полета осуществляют в комплексе вычислительные системы самолетовождения (ВСС), объединенные с пультом управления и индикации на ЖК-матрицах и встроенным модулем спутниковой навигационной системы. В ВСС хранится всемирная база навигационных данных (обновляемая один раз в месяц), обеспечивающая полеты самолета по любым маршрутам.
        Представление экипажу необходимой информации о работе комплекса и систем, индикация пилотажнонавигационных данных, а также индикация и сигнализация о работе самолетных систем, силовой установки осуществляется комплексной системой электронной индикации и сигнализации (КСЭИС).
        КСЭИС состоит из 5(6) унифицированных многофункциональных полноцветных ЖК-индикаторов, с возможностью реконфигурации функций между отдельными индикаторами и пультов управления. В индикаторах КСЭИС предусмотрена большая библиотека данных (Руководство по летной эксплуатации, инструкции и карты контрольных проверок перед взлетом и после посадки самолета и др.), которые экипаж может использовать при необходимости.
                Определение пространственного местоположения самолета производится путем комплексной обработки информации от автономных средств счисления координат (инерциальные системы и системы воздушных сигналов) и корректировочных данных от спутниковой навигационной системы GPS/Глонасс и интегральных радиотехнических систем навигации и посадки: VOR, ILS, DME, APK, PB.
        В комплекс также входят: самолетный ответчик, обеспечивающий взаимодействие, как с отечественными, так и зарубежными средствами УВД, метеонавигационная РЛС с обнаружением сдвига ветра, система предупреждения об опасном сближении самолетов и радиосвязное оборудование - МВ и ДКМВ радиостанции.

        Для управления работой радионавигационных систем и систем радиосвязи разработан интегрированный пульт управления (КПРТС). Установка 2-х таких пультов в кабине экипажа позволяет исключить 12 автономных пультов, спользуемых ранее.
        Переносной загрузчик данных обеспечивает как загрузку/обновление программ и базы данных, так и выгрузку информации из вычислительных систем комплекса.
        Все оборудование комплекса имеет необходимую степень резервирования.
        Разработанная базовая структура комплекса позволяет наращивать функциональные возможности, например, для обеспечения соответствия требованиям перспективной концепции аэронавигации (CNS/АТМ и 'Free Flight'), планируемых к внедрению в мире в 2005-2015 гг., для чего в комплексе предусмотрены большие резервные вычислительные ресурсы, а также резервные каналы информационного обмена.
        Надежность вновь разрабатываемых систем комплекса составляет 10000-30000 ч на отказ (в 3- 5 раз выше существующих отечественных аналогов), масса и энергопотребление снижены в 2-3 раза.
        Разработка и производство комплекса и систем ведется НИИ-АО в кооперации с 23 предприятиями и фирмами. В их число входят кроме известных российских предприятий (ВНИИРА, НПО 'Полет', ОАО 'Аэроприбор-Восход', ГРПЗ и др.), крупные западные компании (AlliedSignal/Honeywell (США), Vibrachoc (Франция), Barco (Бельгия) и др.).
        Особое внимание уделено обеспечению единой системы контроля качества разработки, испытаний и производства на всех этапах в соответствии с международными стандартами и правилами (ARP4754, DO-178B, DO-160C, ISO-9000 и т. д.). Единая система качества охватывает все направления разработки и производства, включая внедрение перспективной технологии проектирования интегрированных комплексов как обязательного условия обеспечения требуемого уровня качества разработки сложных систем.
        Для обеспечения замкнутого цикла компьютеризованной технологии проектирования и отработки комплексов оборудования авионики в НИИАО создана необходимая инфраструктура, включающая:
        1 комплексный вычислительный центр, реализующий системы автоматизированного проектирования (САПР) по выбору состава и структуры комплекса, САПР разработки, тестирования и верификации программного обеспечения, математическое моделирование, расчетные работы для выпуска доказательных документов (анализ функциональных отказов, вероятностные оценки безопасности эшелонирования самолетов, точности навигации, посадки и т. д);
        2 комплекс вычислительных средств, реализующий САПР конструкторской и схемной документации систем авионики разработки и производства НИИАО;
        3 аккредитованный центр испытаний на внешние воздействия в соответствии с требованиями АП-25 и DO-160C(D), в том числе по оценке электромагнитной совместимости; центр со стендово-моделирующими комплексами (СМК) самолетов Ил-96, Ил-114, Ту-204/214, Бе-200, Ту-324.