Исследование эффективности магистральных самолётов с фюзеляжем овального сечения является одной из задач, над которыми работают специалисты Центрального аэрогидродинамического института, где также разрабатываются и сопоставляются аэродинамические схемы дальнемагистральных летательных аппаратов, предназначенных для перевозки 220-250 пассажиров на дальность 8000-9000 км.
В нашей стране идея самолёта с овальным фюзеляжем не нова, самым известным из всех проектов можно назвать самолёты ЭМЗ им. Мясищева. Концептуальная модель самолёта М-60, созданная совместно с ЦАГИ, не раз демонстрировалась на авиасалонах МАКС и зарубежных авиашоу.
Генеральный конструктор ОАК по гражданской авиации, заместитель директора по разработке филиала ПАО «Яковлев» – «Региональные самолёты» Александр Долотовский рассказал ТГ-каналу «Заметки авиастроителей» об исследованиях ЦАГИ в области компоновки перспективных дальнемагистральных самолётов с овальным фюзеляжем.
«У этой темы большая предыстория, ещё в 90-х годах подобные компоновки изучало КБ Мясищева, была также идея сделать широкий фюзеляж на основе Ту-214. В теории идея привлекательная. Практическая цель таких исследований – снизить площадь омываемой поверхности фюзеляжа на одного пассажира. Но здесь мы сталкиваемся с тем, что фюзеляж любого самолёта это, по сути, газовый баллон, а баллоны неспроста всегда круглые в сечении – такая форма хорошо воспринимает нагрузки от давления, и их легко посчитать», – говорит Александр Долотовский.
По его словам, любой не круглый фюзеляж в сечении всё равно должен быть некоторой комбинацией круглых сечений. В пример он приводит A380, отмечая, что это своеобразный «трибабл» с овальным фюзеляжем в виде «восьмёрки» из двух окружностей.
«При расположении этой “восьмёрки” горизонтально требования к прочности не позволяют оптимально использовать полученное пространство – придётся либо размещать пол ровно посередине, либо ставить какие-то колонны или балки для усиления шпангоутов, что съест место и добавит вес. Кроме того, при такой компоновке фюзеляж сам становится несущей поверхностью, что порождает индуктивное сопротивление в дополнение к сопротивлению трения и интерференции с крылом и оперением», – комментирует генеральный конструктор ОАК.
Отступление. Решение подобной задачи в середине 2010-х годов предложили для самолёта «Фрегат Экоджет» учёные ЦАГИ и конструкторы ОАО ФПГ «Росавиаконсорциум». Выбор геометрии поперечного сечения фюзеляжа самолёта позволил за счёт оптимального распределения материала между шпангоутами, обшивкой, стрингерами и балками пола минимизировать деформации конструкции вдоль фюзеляжа от наддува. Предложенное решение обеспечивало их соответствие нормативным требованиям по аэродинамике, при этом вес конструкции планера оставался в пределах принятых лимитов.
Кроме того, подобная конфигурация сечения позволила использовать в силовой схеме не только балки грузового пола, не мешающие размещению грузовых контейнеров и систем, но и верхнюю поперечную балку, расположенную выше потолка пассажирского салона. Отказ от вертикальных силовых стоек и переход к конструктивно-силовой схеме, в которой используется пол пассажирской кабины, пол грузовой кабины и потолочная балка для восприятия внутреннего давления, обеспечивали требуемое весовое совершенство самолёта.
На сегодняшний день проект самолёта «Фрегат Экоджет» закрыт, работы по нему не ведутся.
«Более интересным выглядит двухпалубный вариант с вертикальным овалом – в этом случае не будет проблем с аэродинамикой, а по весу конструкции на одного пассажира он потенциально выигрывает у горизонтальной “восьмёрки” и обычного цилиндрического сечения. Но выигрыш, прямо скажем, небольшой, мы в своё время провели расчёты и поняли, что игра не стоит свеч. Выигрыш менее 5 процентов нельзя рассматривать как повод начинать новую программу», – отметил Александр Долотовский.
Он считает, что современная авиация уже вышла на предел совершенства с учётом тех технологий, которые доступны разработчикам. Компоновка низкоплана с двигателем под крылом – это результат почти 100-летней эволюции развития самолётов, а следующий качественный скачок в развитии будет связан с новыми источниками энергии и новыми движителями. Сейчас же имеет смысл обратить внимание на вопросы автоматизации управления полётом.
«Есть глобальный навигационный план ИКАО, который, кстати, на сегодня отстаёт от основных вех уже более чем на 10 лет по всему миру. А это серьёзный резерв для оптимизации расходов, ведь потери от неоптимальных маршрутов сегодня составляют примерно 15 процентов, что очень много и это то, над чем стоит работать, например, внедряя 4D-навигацию в аэропортах», – сказал Долотовский.
При этом он напомнил, что обеспечение достигнутого уровня аэродинамики – это реальный «хайтек», требующий отличной связки специалистов разных направлений работы КБ: аэродинамиков, общих видов, прочнистов, каркасников, технологий, а также связка работы КБ с производством.
«Построить просто летающий самолёт сейчас давно уже не вызов. Реальный вызов – построить серийно изготавливаемый самолёт с характеристиками на уровне лучших аналогов. Нашим эксплуатантам мало интересно, сколько инноваций мы внесли в нашу конструкцию. Их интересует стоимость лётного часа и трудоёмкость поддержки самолёта в эксплуатации. И вот это для меня – самый главный вызов. Ведь признание клиента – это лучшая награда для творца», – подчеркнул Александр Долотовский.
Источник: