Интернет журныл о промышленности в Украине

Новий «кукурузник»: побудує Росія біплан XXI століття

  1. знову біплан
  2. Один в полі воїн
  3. Безпека
  4. замість серця
  5. Два або одне?
  6. Біплан XXI століття

10 жовтня 1947 року зі аеродрому Новосибірського авіаційного заводу ім. Чкалова злетів дивний біплан і взяв курс на Москву. Це був «Везделет» - улюблене дітище начальника Сибірського науково-дослідного інституту авіації (СібНІА) Олега Антонова. Багатоцільовий літак короткого зльоту і посадки, який міг би піднімати 1000-1500 кг вантажу, для обслуговування важкодоступних районів країни і задоволення потреб сільського господарства Антонов замислив ще в 1940 році.

Довгі роки, в основному ночами, він розробляв проект поодинці - в сорокові роки, еру монопланів, біплан схема розглядалася як анахронізм. Тільки один Антонов вважав, що біплан - ідеальна схема для літака, побудованого на принципі малих швидкостей і високих злітно-посадкових якостей. Єдиний шанс на будівництво біплана дав Олександр Яковлєв, першим заступником якого під час війни і працював Антонов, запропонувавши восени 1945 року очолити філію свого ОКБ при новосибірському заводі № 153 ім. В. П. Чкалова. Літак будувався стрімкими темпами, і в кінці липня 1947 року перший екземпляр біплана був готовий, через три місяці вилетів до Москви на держвипробування, а ще через рік машина була запущена в серійне виробництво під найменуванням Ан-2.

5500 км збільшення максимальної дальності польоту

  • Літак проектується з великим модернізаційних запасом
  • Збереження злітно-посадочних характеристик літака Ан-2 (короткий розбіг і пробіг)

3000 кг збільшення комерційного навантаження

  • Установка ВСУ в якості додаткової тягової СУ

7400 кг максимальна злітна вага

  • Можливість виконання польотів вдень та вночі, в тому числі в складних метеоумовах

330 км / год збільшення крейсерській швидкості польоту

  • Можливість експлуатації в північних широтах
  • Безангарное зберігання літака

знову біплан

Як тільки я прилетів до Новосибірська, кілька друзів, не змовляючись, повідомили: «У нас в СібНІА Володимир Борсук углепластіковий« кукурузник »будує! Ти його не знаєш? Ти просто зобов'язаний з ним поговорити ». Через сімдесят років після створення Ан-2 новий директор СібНІА Володимир Борсук, працюючи над використанням перспективних технологій для будівництва легких літаків на 9-19 чоловік, зіткнувся з тими ж проблемами, що і колись Антонов. Як не крути, виходило, що найкраща схема для легкого літака Росії XXI століття - все той же біплан. Як і у Антонова, у Борсука є безліч доказів. Свій ТВС-2ДТС він створив для демонстрації нових технологій, які і досліджував інститут: нової аеродинаміки, авіаційних вуглепластикових композитів, авіадвигунів, бортової електроніки. При всій суперсучасної начинці виглядає літак дійсно як «кукурузник». Чому? Володимир підсуває до себе аркуш паперу і починає пояснювати мені по пунктах.

Один в полі воїн

«Нам говорили: дурницями не займайтеся, зробіть російський аналог L-410 і живіть щасливо, - розповідає Борсук. - Все літаки такої розмірності зараз роблять дводвигуновому. В цьому і проблема! »У світі понад півтора десятка різних типів дводвигунових літаків розмірності до 19 крісел, і тому увійти на ринок з таким же майже нереально. Причому більшість конструкцій розробки 1960-х років, вони вже давно замортизованих витрати на розробку і оснащення, і їх виробники можуть сильно демпінгувати. Хороший приклад - красень Piaggio Avanti з штовхають гвинтами. Італійці створили видатний літак з незвичайною аеродинамічній схемою. Переднє горизонтальне оперення у Avanti створює підйомну силу, хоча зазвичай стабілізатор завжди тягне вниз. За рахунок цього аеродинаміка Piaggio Avanti на 15% краще, ніж у конкурентів. «Я літав на ньому в Генуї години півтори, - каже Володимир Борсук. - Легка, проста в управлінні і безпечна машина. Краща в своєму класі ». Але навіть цей сучасний літак не зміг зайняти ринок. До його появи лідер ринку Beechcraft King Air продавався по $ 7 млн. Piaggio збирався продавати свій літак по $ 7,5 млн. Економічна схема була добре прорахована. Але як тільки вони з'явилися на ринку, Beechcraft тут же скинув ціну до $ 6 млн. На цьому все успіхи Piaggio закінчилися. Компанія продає 13-14 літаків на рік рідкісним цінителям італійського інжинірингу. «Мені стало зрозуміло, що заходити на ринок з двохрухових літаком, навіть геніальним, марно, - Борсук закреслює малюнок літака з двома гвинтами. - Якісь шанси з'являються, якщо експлуатаційні характеристики перевершують показники конкурентів рази в два. Ми ж не будуємо літаки такого класу з 1953 року, віддали виробництво за кордон і подібними технологіями не володіють. Тому рухатися в ту сторону безглуздо ».

Безпека

З 2500 дводвигунових літаків малої розмірності (L-410, Ан-28 і DHC-6 Twin Otter), які експлуатуються в Росії, в катастрофах було втрачено 395 машин. Загинуло близько 2700 чоловік. А з 18 000 випущених Ан-2 катастрофи торкнулися трохи більше 110 літаків, що забрав життя близько 500 осіб. Аварій - понад 600, але люди залишилися живі. Виходить, що старенький Ан-2 безпечніше нових літаків не в рази, а на порядок. Володимир Борсук як льотчик-випробувач пояснює це так. Основна кількість відмов двигуна відбувається на зльоті або посадці, а відмова одного двигуна при дводвигуновому схемою на зльоті, як правило, призводить до фатальних наслідків: при розвитку ковзання виникає стрімкий некерований зрив. Льотчику треба мати дуже високу кваліфікацію, щоб впоратися з цією ситуацією.

Дводвигунний літак зобов'язаний зберегти керованість в разі відмови одного двигуна. Для цього потрібно збільшити площу елеронів, щоб усунути крен, і площа хвостового оперення, щоб педалями утримувати напрямок. Тому хвостове оперення і елерони в такій машині Переразмер на 10-15% і в разі відмови двигуна створюють додатковий опір, що вимагає збільшення тяги. У підсумку на літаках змушені ставити переразмеренним мотори.

Побудований в СібНІА цельнокомпозітний біплан - демонстратор нових технологій для малої авіації Побудований в СібНІА цельнокомпозітний біплан - демонстратор нових технологій для малої авіації. На ньому була відпрацьована технологія виготовлення елементів авіаційної техніки методами вакуумної інфузії і термостабілізації препрегів.

А відмова двигуна Ан-2 не залишає пілотові варіантів і змушує приймати рішення про вимушену посадку. Літак планує на швидкості 130 км / год, знижуючись з вертикальною швидкістю 3,5 м / с, перетворюючись у великій керований парашут для пасажирів. Можливість зниження швидкості до 40-50 км / ч при посадці дозволяє навіть при лобових зіткненнях з перешкодами забезпечити високу виживаність.

замість серця

Ще в 1970-і роки збиралися ремоторізіровать Ан-2, замінивши його поршневий двигун турбогвинтовим. Справа в тому, що поршневий двигун швидко втрачає тягу при збільшенні швидкості і висоти польоту, а газотурбінний - немає. Тільки за рахунок застосування силової установки іншого покоління можна отримати майже 30% -вий приріст тяги на крейсерських швидкостях. З поршневим двигуном Ан-2 літає в горизонті на швидкостях 220-230 км / ч, а при переході на турбогвинтовий двигун досягає 295-300 км / ч. Тільки виконувати політ на Ан-2 на такій швидкості можна, так як при перевищенні 230 км / ч починається підвищена вібрація розчалок, яка негативно діє на конструкцію крила. Наприклад, у Ан-3 (турбогвинтова версія Ан-2), які спочатку ганяли на швидкостях під 250 км / год, при проходженні капітального ремонту виявили підвищену кількість втомних тріщин на нервюрах.

Одна з основних проблем російської малої авіації - відсутність сучасного турбогвинтового двигуна Одна з основних проблем російської малої авіації - відсутність сучасного турбогвинтового двигуна. Дослідний зразок оснащений двигуном Honeywell TPE331-12U, виробництво яких планувалося локалізувати в Росії.

Два або одне?

До Борсука апріорі вважалося, що біплани - це щось з початку XX століття. Останнім аеродинаміку біпланів вивчав Антонов в тому ж СібНІА. Відновивши дослідження, Володимир Борсук дізнався про цю схему багато цікавого. «Я льотчик, - досить жорстко говорить Борсук. - Коли у мого літака відмовляє двигун, я падаю на землю, тому мені дуже добре зрозумілі переваги біплана. І ніякої аеродинамік не переконали мене в зворотному ». І завдання своїм конструкторам він поставив конкретне: великий мидель знижує аеродинаміку біплана, необхідно підтягнути її до показників моноплана. Підтягнули.

Міркування про те, що моноплан з хорошою механізацією і хорошими закрилками буде по характеристикам дорівнювати Ан-2, Борсук поставив під сумнів. Справа в тому, що аеродинамічні характеристики моноплана з високорозвиненою механізацією різко падають при виникненні ковзання - як в аварії з злітає Ан-70 в Омську.

Справа в тому, що аеродинамічні характеристики моноплана з високорозвиненою механізацією різко падають при виникненні ковзання - як в аварії з злітає Ан-70 в Омську

Одне з головних обмежень Ан-2 - розчалювання між крилами. І першим завданням, яку треба було вирішити команді Борсука, - відхід від розчалок. По суті, у нового літака два центроплана, верхній і нижній, і крило замкнутого контуру утворює силову конструкцію. Така схема принесла додатковий бонус - зниження індуктивного опору на 5-10% в залежності від швидкості. Це незвичайне прочитання досліджених раніше кільцевих крил дозволило отримати більшу стійкість до бічного вітру.

Правда, коли в Новосибірську спробували спроектувати металевий літак без розчалок, крила вийшли важче в два рази. Комплект крил антоновской машини важив 830 кг, а нових металевих - 1600 кг з гаком. Композити, технологія яких і досліджувалася в СібНІА, дозволили знизити вагу до 1050 кг і літати на швидкостях за 300 км / ч.

Біплан XXI століття

На питання, чому ж новий композитний літак при іншій аеродинаміці так нагадує Ан-2, Володимир Борсук зі сміхом відповідає: «Аеродинаміка з тих пір не змінилася. Повітря не став щільніше ». Антонов, наприклад, витратив кілька місяців тільки на те, щоб точно визначити розташування стабілізатора, - спочатку він був в іншому місці. Провели безліч досліджень, щоб правильно розмістити стабілізатор. І він у Ан-2 коштує ідеально. Хоча фюзеляж у літака Борсука ширше на 30 см і довше на 50 см, завдяки тому що застосували інший профіль стабілізатора, вдалося значно відвести центрування тому, в результаті чого кабіні додалося понад 2 м в довжину.

При практично тих же габаритах внутрішній робочий об'єм фюзеляжу виріс на 40%. Коли опиняєшся в кабіні, перше враження - це не Ан-2! Витрата палива в порівнянні з Ан-2 зменшився на 30%, і це не дефіцитний авіаційний бензин, а гас.

Порівняння льотно-технічних характеристик літака ТВС-2дтс з аналогами Льотно-технічні характеристики Ан-2 Ан-3 ТВС-2ДТС Cessna 208B Grand Caravan Вага порожнього ВС, кг 3350 3450 3500 2048 Максимальне комерційне завантаження, кг 1500 1800 3000 1404 Крейсерська швидкість, км / год 180 240 330 320 Крейсерський годинну витрату палива, л / год 190 260 200 220 Дальність польоту з повним завантаженням, км 780 900 1583 400 Довжина розбігу / пробігу, м 150/170 140/100 150/190 354/218 Мінімальний часовий витрата палива, л / г 120 180 140 * 130 Час набору 3000 м, хв 26 6 9 13 Максимальна висота польоту, м 4400 4900 4000 7620

* На швидкості 160 км / год і висоті 4000 м.

У конструкції нового літака багато дрібних нюансів, які не видних з першого погляду. Наприклад, вихлопна труба, яка знаходиться праворуч, дає додаткову тягу в 100 кг і компенсує реактивний момент від гвинта. А мінімальні швидкості досягаються ідеальним балансом керуючих поверхонь. При зміні режимів двигуна керма управління майже завжди залишаються в нейтральному положенні. А що таке відхилені кермо напряму або елерони? Це по суті гальмівний щиток.

Володимир Борсук вважає, що його команда СібНІА створила новий літак, який може принципово змінити авіаційну логістику. Сьогодні, доставляючи вантаж в Сибір, Ан-12 летить спочатку в транспортний хаб, наприклад Новосибірськ, після цього вантаж по 2-3 т перевантажують в Мі-8, який коштує шалених грошей, і вже він летить в селища за 500-800 км. Новий літак може взяти в Москві ті ж самі 2,5 т і безпосередньо доставити їх на місце. До того ж все Ан-12 і кілька сотень Мі-8 виходять з експлуатації по ресурсу протягом найближчих п'яти років, і розвозити вантажі по російській глибинці стане просто нема на чому.

Через два роки СібНІА розраховує налагодити в Новосибірській області серійне виробництво цельнокомпозітних біпланів і випускати на початковому етапі 20 штук в рік Через два роки СібНІА розраховує налагодити в Новосибірській області серійне виробництво цельнокомпозітних біпланів і випускати на початковому етапі 20 штук в рік.

Борсукові кажуть: сьогодні у нас є Ан-2, і він займає свою нішу, а ви робите дорогий літак, і він не потрібен. «Якщо ми створимо літак, який затребуваний прямо зараз, ця машина буде позаду ринку в режимі« вчора », а ми, як НДІ, повинні працювати з випередженням на« завтра », щоб формувати ринок, - твердо впевнений керівник СібНІА. - У нас ще маса нереалізованих ідей в запасі ».

Рівно через сімдесят років з аеродрому Новосибірського авіаційного заводу ім. В. П. Чкалова злетів дивний біплан і взяв курс на Москву. Це був углепластіковий «Везделет» - улюблене дітище начальника Сибірського науково-дослідного інституту авіації (СібНІА) Володимира Борсука. Він летів на «МАКС-2017». Без дозаправки і безпосередньо, оскільки часу для проміжних посадок не залишалося ...

Стаття «Біплан XXI століття» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №9, Сентябрь 2017 ).

Ти його не знаєш?
Чому?
Два або одне?
А що таке відхилені кермо напряму або елерони?