При создании магистральных самолетов с фюзеляжем овального сечения, ключевую роль играет эффективность, что ставит перед специалистами Центрального аэрогидродинамического института серьезные задачи. Они занимаются разработкой и сопоставлением аэродинамических схем таких летательных аппаратов, предназначенных для перевозки 220-250 пассажиров на расстояние 8000-9000 км. Важно отметить, что идея самолетов с овальным фюзеляжем имеет свою историю в нашей стране, причем наиболее известным проектом в этом направлении являются самолеты ЭМЗ имени Мясищева.
Одним из наиболее интересных проектов в области авиации можно назвать концептуальную модель самолета М-60, разработанную совместно с ЦАГИ. Эта модель неоднократно демонстрировалась на авиасалонах МАКС и зарубежных авиашоу, привлекая внимание общественности и профессионалов в сфере авиации. Исследования в данной области продолжаются, и разработки будущих самолетов с овальным фюзеляжем предвещают новые достижения в авиационной индустрии.
Узнать больше об исследованиях компоновки перспективных дальнемагистральных самолётов с овальным фюзеляжем можно через интервью Генерального конструктора ОАК по гражданской авиации, Александра Долотовского, на ТГ-канале «Заметки авиастроителей».
Рассказывая о работе ЦАГИ в этой области, он вспомнил, что в 90-х годах подобные компоновки изучало КБ Мясищева. Тогда возникали интересные идеи, такие как использование широкого фюзеляжа на основе Ту-214. Такие концепции выглядели необычно и привлекательно на бумаге, но осуществить их в жизнь было непросто.
Исследования в области аэродинамики и конструкции самолётов имеют практическую цель – уменьшить сопротивление воздуха за счет уменьшения площади омываемой поверхности фюзеляжа на одного пассажира. Однако, в процессе исследований становится очевидным, что фюзеляж самолёта, по своей сути, представляет собой газовый баллон. Это обуславливает форму фюзеляжа, которая обеспечивает оптимальное распределение нагрузок от воздействия давления на самолет.
Александр Долотовский объясняет, что эффективность фюзеляжа зависит от его формы, и поэтому даже у самолетов с нестандартными габаритами сечение фюзеляжа все равно определяется комбинацией круглых элементов. Например, Airbus A380, с его необычным «трибаблом» и овальным фюзеляжем в виде «восьмерки» из двух окружностей, демонстрирует, как инженеры и дизайнеры находят инновационные решения для обеспечения оптимальной аэродинамики и прочности конструкции.
Форма фюзеляжа не просто декоративный элемент, а фундаментальный аспект, влияющий на безопасность и экономичность полета. Подход к проектированию фюзеляжа самолета представляет собой гармоничное сочетание инноваций и традиционных принципов, направленное на создание легких, прочных и аэродинамически эффективных воздушных судов.
Генеральный конструктор ОАК обращает внимание на то, что при горизонтальном расположении "восьмёрки" требования к прочности не дают возможности оптимально использовать пространство. Дополнительные столбы или балки для усиления шпангоутов могут быть необходимы, но они займут место и добавят вес.
Кроме того, при таком расположении фюзеляж сам становится несущей поверхностью, что может привести к индуктивному сопротивлению в дополнение к уже имеющемуся трению и интерференции с крылом и оперением. Все эти факторы необходимо учесть при проектировании и размещении "восьмёрки" горизонтально. Возможно, необходимо рассмотреть альтернативные варианты компоновки, чтобы достичь оптимальной прочности и использования пространства.
В начале 2010-х годов Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ) и ОАО ФПГ «Росавиаконсорциум» предложили инновационное решение для самолёта «Фрегат Экоджет» в рамках задачи оптимизации его конструкции.
Разработанное предложение экспертов заключалось в использовании специально подобранной геометрии поперечного сечения фюзеляжа, которая позволяла значительно снизить деформации конструкции при наддуве за счёт правильного распределения материала между различными элементами самолёта.
Это инновационное решение не только приводило к минимизации деформаций вдоль фюзеляжа, но также обеспечивало соответствие самолёта всем нормативным требованиям по аэродинамике. Благодаря оптимизации использования материалов между шпангоутами, обшивкой, стрингерами и балками пола, удалось сохранить вес конструкции планера в пределах установленных лимитов.
Это решение стало ярким примером успешного внедрения научных разработок в индустрию авиации, подтверждающим важность сотрудничества учёных и инженеров для достижения новых высот в создании современных технологически продвинутых воздушных средств.
Архитектурные особенности также способствуют рациональному использованию пространства и повышению воздушной проходимости. Структурное решение с облегченным полом пассажирской кабины и использование потолочной балки для восприятия внутреннего давления вносят значительные изменения в конструктивно-силовую схему самолета. Кроме того, это обеспечивает необходимую надежность и безопасность полетов.
Такие изменения также способствуют повышению экономической эффективности, за счет уменьшения веса самолета и увеличения его весового совершенства. Введение верхней поперечной балки, расположенной выше потолка пассажирского салона, улучшает распределение нагрузок и повышает устойчивость конструкции при различных маневрах.
Таким образом, переход от вертикальных силовых стоек к новой конструктивно-силовой схеме не только оптимизирует использование пространства, но и обеспечивает повышенную надежность и стабильность полетов, снижая одновременно вес и операционные издержки самолета.
Работы по проекту самолёта «Фрегат Экоджет» были остановлены, и сегодня он не рассматривается. Однако интересен альтернативный двухпалубный вариант с вертикальным овалом. В этой концепции не возникает проблем с аэродинамикой, и по весу конструкции на одного пассажира он имеет потенциальное преимущество перед другими моделями.
Несмотря на это, эксперты считают, что предполагаемый выигрыш не настолько значителен, чтобы оправдать новую программу. «Выигрыш менее 5 процентов нельзя рассматривать как основание для запуска нового проекта», – подчеркнул Александр Долотовский.
Вопросы автоматизации управления полетом в настоящее время играют важную роль в развитии авиации. Один из авиационных экспертов считает, что современная авиация уже достигла предела совершенства, и теперь необходимо обращать внимание на новые источники энергии и движители.
Компоновка низкоплана с двигателем под крылом, которая была результатом долгой эволюции самолетов, больше не может принести значительную переделку в отрасли. Вместо этого, авиационная индустрия должна сосредоточиться на автоматизации управления полетом, чтобы увеличить безопасность и эффективность полетов.
Например, глобальный навигационный план, разработанный Международной организацией гражданской авиации (ИКАО), нуждается в обновлении, так как он отстает от последних тенденций в авиации уже более 10 лет. Необходимо активно искать новые подходы и решения, чтобы обеспечить безопасность и эффективность гражданской авиации в свете современных технологий и вызовов.
В сфере оптимизации расходов существует серьезный путь к снижению потерь от неоптимальных маршрутов, который может составлять до 15 процентов сегодня. Работа в этом направлении представляет собой значимый аспект, который стоит пристального внимания. Докладывая о значении 4D-навигации в аэропортах, Долотовский подчеркнул, что этот инструмент может стать ключом к оптимизации расходов.
Важно отметить, что обеспечение высокого уровня аэродинамики – это не просто следующий шаг в развитии, а своеобразный "хайтек", который требует слаженной работы специалистов разных профильных направлений КБ.
Аэродинамиков, общих видов, прочнистов, каркасников, технологов - все они играют ключевую роль в успехе подобных технологических инноваций. Эффективная связка между различными специальностями и процессами производства основополагающего значения для достижения гармоничной работы и достижения поставленных целей компании.
Для создателя современного воздушного средства перед лицом вызовов уже не стоит задача просто построить летающий самолёт. Нынешнее время требует от инженеров создания серийно производимых самолётов с характеристиками, не уступающими лучшим аналогам. Важно помнить, что самым важным для потребителя является не количество новшеств в конструкции, а стоимость эксплуатации и удобство обслуживания.
Именно на этом фоне возникает главный вызов для специалистов в области авиации. Создание такого самолёта, который бы сочетал в себе инновационные решения, надежность и экономичность, – вот настоящее испытание для профессионалов. И как подчеркнул сам Александр Долотовский, почет и признание со стороны клиентов – это лучшая награда для тех, кто воплощает в жизнь мечты о современном воздушном транспорте.
