Рубрика Разбор полётов. Часть 5.
Ильюшин-86 - первый (или предпоследний - смотря с какой стороны и с какой степенью оптимизма смотреть) советский широкофюзеляжный пассажирский самолёт. Главная цель, ради которой он создавался - удовлетворить растущий спрос населения СССР в среднемагистральных перевозках - между крупнейшими городами и курортами. С коей целью лайнер блестяще справился - на пике своего использования он взял на себя до 25% всех магистральных перевозок по стране, летал более 30 лет, возил на моря и в столицы и при этом не убил ни одного пассажира (хотя была пара катастроф с жертвами - пилотами и наземным персоналом). Его серийно производили на Воронежском авиазаводе (ВАСО) с 1979 по 1997 год, а эксплуатация продолжалась с 26 декабря 1980 (рейс Москва-Ташкент) до 29 января 2011 года (рейс Анталия-Москва), после чего все экземпляры были сразу же порезаны на металлолом.
Всего было выпущено 106 единиц. Никаких модернизаций не проводилось - была единственная пассажирская версия (плюс ещё какая-то военная, выпущенная в 2, что-ли, экземплярах).
Давайте попробуем оценить, насколько удачной была эта модель и почему его производство и эксплуатация прекратились.
Как и в предыдуших статьях рубрики я, Папа Урбан, диванный авиалюбитель, буду анализировать весовое и геометрическое совершенство. За кадром останутся второстепенные, по сравнению с общей конструкцией, вопросы качества авионики и прочих систем. Они могут быть сколь угодно совершенны и инновационны, но если конструкция самолёта неоптимальна, то эти преимущества слабо помогут самолёту прожить долгую и продуктивную жизнь.
Если кому-то читать до конца лень, то сразу оглашу собственный вердикт по Ил-86.
В отличие от многих других массовых советских самолётов (Ту-134, Ту-154, Як-42), которые имели неадекватные планеры и весо-габаритную структуру и при этом вполне адекватные двигатели, у Ил-86 была ровно обратная симптоматика. Близкий к совершенному планер был подогнан под прожорливые двигатели, в результате чего его экономические характеристики оказались ниже оптимальных. Если бы самолёт был сделан немного поменьше и с использованием других, более экономичных и доступных в то время двигателей, то его топливная эффективность была бы на 30-45% выше, а при условии ремоторизации на современные двигатели лайнер вполне мог бы производиться и эксплуатироваться до сих пор и иметь вполне конкурентоспособные показатели.
Для тех, кому интересны подробности анализа, все детали ниже.
Краткая история
Создание самолёта большой вместимости прошло через несколько этапов. Сначала рассматривался вариант с удлинением Ил-62 - Ил-62-250 - на 250 пассажиров. Затем перешли к концепции широкофюзеляжного самолёта, с двигателями в хвосте. После исторической и отчасти мифической встречи Ильюшина и главного конструктора Боинга Джо Саттера (Joe Sutter), когда обе стороны обменялись взаимно ценной информацией, Ильюшин переиграл компоновку и остановился на схеме "двигатели под крылом". Якобы Саттер, рисунком на салфетке, смог привести доводы против двигателей в хвосте для самолёта такого размера. Нууу, допустим...
К самолёту с самого начала были выдвинуты очень строгие требования.
Вместимость - 300-350 человек. Дальность - не менее 3800 км с полной нагрузкой. Возможность использовать ВПП 2600 м (аэродромы класса Б). Кроме того, было одно из требований, качественного характера, которое, как мне представляется, стало определяющим для весовых и геометрических характеристик Ила. Предполагалось, что самолёт будет работать в режиме "автобуса": пассажир приезжает, фигурально, за пять минут до вылета, покупает билет прямо возле самолёта (у "водителя-контролёра", надо полагать?), и вместе с багажом размещается в самолёте. (Для молодого поколения, не заставшего тех времён, когда авиатерроризм был ещё в диковинку - пронос жидкостей с собой не ограничивался, всё было либерально, и вообще на борту даже разрешалось курить).
Такая концепция, получившая название "багаж при себе", претерпела несколько вариаций реализации. Первоначально предполагалось, что
пассажиры заходят в салон с чемоданами и размещают их где-то на стеллажах. (Честно, не представляю как бы это всё выглядело, особенно разбор чемоданов после посадки) После того, как выяснилось, что такое исполнение потребует несколько (3?) дополнительных метров длины фюзеляжа, от неё отказались в пользу другой - пассажиры попадают по встроенному трапу сначала на нижнюю палубу, оставляют свой багаж на полках и затем по внутренним лестницам поднимаются в пассажирскую кабину. Высадка производится, соответственно, в обратном порядке. Такая схема означает, что в самолёте должен быть полноценный первый этаж.
В результате, самолёт получил диаметр фюзеляжа 6.08 метров, 9 человек в ряд, и вплоть до появления Boeing 777 в начале 1990-х был вторым по "обхвату талии" (после Boeing 747). "777" получил фюзеляж 620 см.
Не знаю. рассматривались ли другие варианты реализации концепции "багаж при себе", позволяющие избежать обязательного полноценного
первого этажа. Мне, например, представляется следующая альтернативная картина: контейнеры на колёсах,с дверцами и полками, выгружаются на землю, например, встроенным выдвижным тельфером, рядом с трапом. Пассажиры сами кладут багаж в контейнеры, запоминают номер контейнера и поднимаются сразу на второй этаж. По мере заполнения контейнеры поднимаются на борт, так что посадка пассажиров и погрузка багажа происходит почти параллельно. Но это так, просто мысли...
Похоже, императив "двухэтажного" самолёта оказался довлеющим, и в итоге определил практически все основные параметры аэробуса. Также, возможно, имел место и некоторый "понтовитый" элемент. В США на начало 1970-х было уже три широкофюзеляжных дальнемагистральных лайнера - четырёхмоторный Boeing 747, DC-10 и Lockheed L-1011 Tristar (оба оснащены тремя моторами по схеме "два под крылом, один в хвосте"). Все эти богатыри (самый лёгкий из них - DC-10-10 - весил 195 тонн, остальные были больше 200 тонн, 747 - больше 300 тонн). Все они оснащались мощными (более 20 тонн тяги) двигателями с высокой степенью двухконтурности и, соответственно, высокой топливной эффективностью (расход керосина 590-600 грамм в час на кг тяги в крейсерском режиме). Самые мощные на то время гражданские двигатели в СССР с приемлемым расходом топлива имели мощность 11-13 тс и расход топлива 710-840 г.
Понятно, что при таких раскладах ни о каком широкофюзеляжном дальнемагистральном самолёте не могло быть и речи. Можно (и нужно) было сделать среднемагистральный самолёт, соединяющий
крупнейшие аэропорты СССР.
Несмотря на 11 часовых поясов и одну шестую часть земной суши, 90% крупнейших аэропортов СССР находились внутри круга диаметром 4400 км и с центром примерно на границе Башкирии, Оренбургской и Самарской областей. В этот круг, покрывающий полностью Европейскую часть, Кавказ, Казахстан, Среднюю Азию и Западную Сибирь, попадают:
- все столицы союзных республик
- все города-миллионеры
- все курорты Крыма и Кавказа
- и даже несколько зарубежных столиц
Но тем не менее, кроме сугубо утилитарной задачи, очевидно, преследовалась и, так сказать, идеологическая - показать, что у СССР тоже есть самолёты класса почти-747. Просто чуток поменьше. Поэтому планка была поднята по максимуму. Решено было оснастить самолёт собственным трапом. Региональный Ту-134, обслуживающий небольшие аэропорты с минимальной инфраструктурой, трапа не имел.
А вот самолёт, который по определению будет летать между крупными и очень крупными аэропортами, в трапе нуждался, просто есть-спать не мог.
Вероятно, разработчики ориентировались на Lockheed Tristar, оборудованный трапом, а также полноценным первым этажом с баром-салоном, лото и комсомолками. То, что на Тристар было 3 движка 19-22 т тяги каждый, разработчиков и заказчиков Ил, по всей видимости, не смутило. "Эллочка Л. против Вандербильдихи" или "Догоним и перегоним Америку".
С Тристаром вообще связана интересная история. В начале 1970-х на протяжении двух лет шли переговоры о покупке готовых самолётов, а также о лицензии на производство до 100 единиц в год на советских заводах. Почти подписанный контракт был отменен тогдашним президентом США Картером, и два года ожидания негативно сказались на разработке Ил-86.
Известно, что первоначально Ил должен был быть оснащён двигателями Д-30 (неясно, правда, какой версии - Д-30-КУ, 11 тс, от Ил-62М, или Д-30-КП, 12 тс от проектируемого в это же время Ил-76). Точные причины мне неизвестны, но на каком-то этапе работ выяснилось, что тяги Д-30 недостаточно. Очевидно, размер и вес самолёта превысили возможности Д-30. Выбор был сделан в пользу самого мощного доступного на то время гражданского двигателя - НК-86, с 13 тонн тяги. Этот двигатель был намного хуже ДС-30 по расходу топлива (840 грамм на кг крейсерской тяги в час против 710-715). Отмечу, что декларируемый расход в 760 грамм, скорее всего, соответствует стендовым испытаниям на земле, а более реальной для полёта на эшелоне выглядит цифра в 840 г.
Основные характеристики
Получившийся самолёт имел следующие основные параметры:
Требование к классу аэродрома Б определило необходимость дополнительной основной опоры, так чтобы нагрузка на каждую опору как при взлёте (4 опоры), так и при посадке (3 точки касания) не превышала 55 тонн.Несмотря на низкую тяговооружённость, самолёт смог взлетать с полосы 2600 м длиной, спасибо мощной механизации крыла. Хотя, надо отметить, взлёт этот не отличался лёгкостью и непринуждённостью - про Ил ходила шутка, что он взлетает только благодаря кривизне планеты.
Два полноценных этажа позволили перенести часть помещений на первую палубу - в частности, кухню. В самолёте был даже служебный лифт! Хотя,
с другой стороны, все эти лестницы, лифты и прочее забрали пространство на основном этаже, что сказалось на вместимости - цифра в 350 человек для таких габаритов выглядит явно заниженной. Представляется, что без лестниц-лифтов и прочего в Иле могли бы разместиться минимум 380 пассажиров.
Аэродинамическое качество Ил-86 - 17.5 Следовательно, средняя потребная крейсерская тяга - 12.2 тонны. Что для НК-86 привело к среднечасовому расходу керосина 10 тонн, или почти 35 граммов на 1 пасс-км. Очень большое значение для среднемагистральника. Для сравнения - такой расход был у ДАЛЬНЕМАГИСТРАЛЬНИКОВ Boeing 707 и DC-8 в середине 1960-х. Понятно, что и в 1980-х такой расход был нонсенсом, а в 2000-х, вкупе с устареванием лайнеров и запретом на его шумные двигатели и вовсе привёл к выводу Ил-86 из эксплуатации.
Можно ли было добиться поставленных требований и обеспечить лучшую топливную эффективность?
Дальше идёт поток моих любительских фантазий, основанных на здравом смысле и базовых понятиях проектирования самолётов. Основной постулат, на котором построено нижеизложенное, заключается в следующем:
При уменьшении размеров самолёта на X процентов и его веса на X^3 процентов, его аэродинамическое качество остаётся прежним.
Если профессионалы (а я знаю - они статьи этой рубрики читают) не согласны с таким моим пониманием, буду признателен за содержательную критику.
Сравниваем и масштабируем
Итак, если отказаться от требования двухэтажности, а просто сделать нормальный широкофюзеляжник, то что можно было получить на выходе? Для сравнения мы будет использовать Airbus A300, первый в мире двухдвигательный широкофюзеляжный самолёт, а конкретно A300B4-200. Этот среднемагистральный (5300 км) самолёт стал первенцем концерна Airbus. Его разработка началась чуть раньше Ил-86 и первый полёт именно этой модели состоялся в 1974. Предвидя возмущённые вскрики читателей типа "как вообще можно сравнивать 2-х моторный A300 и 4-х моторный Ил-86", отвечу, что сравнивать их можно в ровно такой же степени, как и более поздние Airbus A330-300 (с двумя двигателями) и A340-300 (с четырьмя), которые имели практически идентичную геометрию, но разнились по весу на 20 т.
У А-Триста был фюзеляж диаметром 5.64 м (2-4-2 сидений в ряд), и он был рассчитан - как следует из его индекса - на 300 пассажиров (точнее 309 в одноклассной компоновке). Также, возможна была скотовозная чартерная компоновка 3-3-3 на 345 пассажиров.
Действующая модель, масштаб 100/108, 80% по весу
Проведём мысленный эксперимент. Разделим ВСЕ линейные размеры реального Ил-86 на 1.08, и получим некий самолёт, которому дадим название Ил-86(У) (Уменьшенный или Ужатый).
> длина - 55.5 м
> размах крыла - 44 м
> площадь крыла - 274 кв. м
> диаметр фюзеляжа - 5.63 м
Не правда ли, довольно близко к A300? Особенно диаметр фюзеляжа. Длина фюзеляжа тоже практически идентична.
Идём дальше.
Максимальный взлётный вес: 215 / (1.08^3) = ~171. Примем 172 тонны.
Нагрузка на крыло - 627 кг/кв.м
Вес пустого: 111.5 / (1.08^3) = 88.5 (sic! - сравните с A300!). Сделаем поправку на 4 двигателя вместо 2-х, четвертую стойку шасси
и тому подобное - добавим, скажем, 5.5 тонн - "тудой-сюдой" (с), как говорил Давид Гоцман - и получим пустой вес 94 тонны.
Перекрестная проверка: самолёт Ил-62М имел длину фюзеляжа 48 м, крыло 280 кв.м, полный вес 167 тонн и пустой вес 72 т. Разница в весе одного погонного метра фюзеляжа Ил-62 (3.75 x 4.1) и A300 (5.64 м) примерно 300 кг. 48 * 0.3 = 14.4 тонн. Удлиним фюзеляж на 5 метров - плюс ещё 5 тонн. Добавим пару дополнительных туалетов, бустеры и прочее, ещё тонны 2-3. Выходим примерно на те же 94 тонны.
Оснастим самолёт двигателями Д-30КП (такие же как на Ил-76), тягой 12 тонн. Тяговооружённость составит 3.58, то есть такой самолёт без труда сможет взлетать с полос 2500 м или даже меньше.
Что могло быть на выходе?
На выходе у нас получился практически А300B4-200, только немного тяжелее и с четырьмя двигателями. При этом средняя опора шасси,
возможно, была бы не нужна вообще (у A300 её не было), или могла бы быть сделана одноосной (как на A330).
Как уже отмечено выше, у Ил-86 аэродинамическое качество - 17.5, или средняя крейсерская тяга - 12.2 тонны, 10 тонн керосина в час в среднем.
Для "ужатой" версии средняя тяга составит 9.8 т. Расход топлива (9.8 * 0.71) - около 7 тонн в час в среднем.
Расчётная дальность при 309 паксах - примерно 4500 км, 345 - 4000 км.
Удельный расход:
26.5 г/пасс-км против 34.5 (грамм на пасс-км), на 30% лучше. Для плотной компоновки 345 пассажиров - 23.7 г/пасс-км, на 46% или почти в полтора раза лучше!
Есть ещё опция - уменьшить диаметр фюзеляжа до, скажем, калибра 5.45 (для тех, кто понимает), и получить чёткие 2-4-2 места в ряду, с таким же комфортом как в Ил-62 или Ту-154. Правда, девятое место там уже не поместится никак. Сэкономленный на зауженном фюзеляже вес можно использовать на дополнительные пару рядов, так чтобы на выходе получились честные 325 мест.
При этом удельный расход керосина при вместимости 325 мест был бы 25.2 г/пасс-км, на 37% лучше реального 86-го.
У реального Ил-86 была ещё 3-х классная компоновка, 235 пассажиров, с дальностью 5400 км. В такой конфигурации самолёт летал даже за океан.
У уменьшенного Ила с вместимостью 235 паксов - те же 5400 км. Причём эти 235 паксов можно рассадить по-королевски, с компоновкой 2-3-2 и креслами и проходами шириной 55 см (даже внутри фюзеляжа 5.45) и шагом 90 см .
При весе в ~170 тонн новый широкофюзеляжник, помимо всего прочего, мог послужить хорошей основой для разработки нового дальнемагистральника вместо Ил-62. Достаточно было бы разработать новый узкий фюзеляж (может быть 4.2 метра диаметром, как у Ту-114), подкрутить, в частности центроплан и хвостовую часть, так чтобы можно было использовать крыло, шасси и хвостовое оперение от Ил-86(У).
На этом, пожалуй, прервём полёт фантазии. Идея, я думаю. понятна. Ил-86 теоретически мог быть на 20% меньше по весу, иметь несколько меньшую вместимость но при этом быть намного эффективнее. И у такого Ила были все шансы летать до сих пор.
Если статья вам понравилась - ставьте лайк!
Если не хотите пропустить другие мои статьи - подписывайтесь!
Не поленитесь - выскажите своё мнение в комментариях. Буду признателен!