Есть такая концепция самолёта со смешанным крылом (Blended Wing Body, или BWB). У него фюзеляж и крылья плавно переходят друг в друга, образуя единую несущую поверхность. Выглядит он интересно и даже футуристично.
В отличие от привычной "трубы с крыльями" или трубчато-крыльевой схемы (да, эта компоновка называется именно так, хотя и вызывает улыбку), такая форма снижает аэродинамическое сопротивление, увеличивает подъёмную силу и экономит топливо. Кроме того, внутри можно разместить больше полезной площади для пассажиров или грузов.
Почему же тогда этот подход не используется при строительстве самолётов, если пока мы видим одни лишь плюсы и всё так сказочно?
Что же, попытки использования такой концепции действительно есть. Например, компания Airbus прорабатывает возможность использования BWB на практике. Проект предвещает топливную экономичность, вмещает больше пассажиров на борту и сулит прочие блага.
Для тестов они используют наработки NASA. Оказывается космическое агентство активно изучало концепцию BWB примерно с 2007 по 2008 годы для применения в крупных пассажирских и грузовых самолетах. Тогда и появился тестовый самолёт X-48, который воплощает все идеи в реальность. По сути это функциональная модель небольшого размера.
Цель создания - изучение структурных, аэродинамических и эксплуатационных преимуществ концепции, в том числе при взлётах и посадках. На уровне модели BWB работает вполне интересно и даже неплохо.
Но есть и важные проблемы, которые перечёркивают почти всё.
Смешанное крыло сложнее почти во всём. Начиная от материалов и кончая временем проектирования.
Для изготовления сложного фюзеляжа нужны экзотические материалы, которые будут значительно дороже и, по сути дела, их полноценные варианты появляются у авиастроителей только сегодня. Проработка особенностей требует значительно больше телодвижений, чем у трубы с крыльями, а потому все блага типа большего количества пассажиров могут быть перечёркнуты.
Последняя итерация авиалайнеров BWB является бесхвостой (по крайней мере, у нее не будет горизонтального оперения). Хвостовая часть самолета нужна для устойчивости и управляемости, а концепция BWB и без того демонстрировала не то, чтобы большую стабильность в воздухе. Теоретически бортовой компьютер может учитывать отсутствие этой части и внести корректировки в режим полёта. Но в случае выхода из строя системы корректировки управлять таким самолётом в ручном режиме будет просто невозможно. Несмотря на вроде как решенную проблему устойчивости, специалисты всё равно отмечают эту проблему как одну из главных.
Гражданский авиалайнер, на борту которого находятся сотни людей, должен быть защищен от такой проблемы. Один из очевидных способов сделать это - увеличить хвостовое оперение. Но это означает, что хвост, скорее всего, будет огромным, что опять добавит сопротивление движению и лишний вес, а также сведет на нет все потенциальные выгоды.
Другой способ решить проблему - сделать систему управления чрезвычайно надежной, но опять же, это может стоить больших денег и в итоге картина не сильно будет отличается от обычных авиалайнеров.
Еще одна проблема, которая может теоретически возникнуть, связана с размещением двигателя в верхней части фюзеляжа. Если эти двигатели так или иначе отвалятся (а это теоретически может случиться в нештатной ситуации, хотя и маловероятно), есть вероятность, что они просто раздавят кабину.
Ну и нельзя опускать менее инженерные проблемы компоновки.
Одной из самых больших является экстренная эвакуация. В обычном авиалайнере вы никогда не окажетесь слишком далеко от аварийных выходов. На этот счёт есть свои правила. Существует соотношение количества выходов к количеству мест/пассажиров, чтобы предотвратить переполненность в случае аварийной ситуации.
Если мы посмотрим на предполагаемую конфигурацию расположения сидений авиалайнера BWB, то там всё хуже. У меня есть серьезные сомнения, что у сидящих в центре пассажиров будет достаточно времени для эвакуации. Проблема только усугубляется, когда вы рассматриваете "двухэтажный вариант" BWB, а такие тоже есть.
И наконец, существует не столь важная, но всё же проблема, связанная с тем, что те, кто сидит посередине, не смогут видеть ничего из окон. Я уже как-то писал, что проводились исследования, которые выявили чёткую связь между доверием к самолёту и наличием окон. Пассажиры не хотели бы лететь на самолёте, где ничего не будет видно и с большой вероятностью откажутся от такой затеи.
Впрочем, обозначенные "экономические выгоды" тоже не всегда будут хорошо работать на практике. Большая пассажировместимость не обязательно гарантирует успех. Возьмем, к примеру, Airbus A380 - самолет, который может перевозить до 850 пассажиров.
Airbus прекратил производство A380 в 2021 году не потому, что это был ужасный самолет, а скорее потому, что Airbus неправильно оценил рынок. Спроса на такой большой, дальнемагистральный лайнер сегодня просто нет. Потому и к идее увеличения пассажиров внутри типичного самолёта стоит относиться двояко. Может быть смешанное крыло просто не будет использоваться полностью.
Получается, что сегодня авиалайнеры типа BWB будут скорее кошмаром, чем преимуществом. Если они когда-нибудь станут коммерчески целесообразными, то это, скорее всего, не произойдет в ближайшее время. Пока преимущества не могут перевесить недостатки.
Читайте подборку статей на канале про физику самолётов https://dzen.ru/suite/6d94baef-aae9-4580-be6b-20f8a8653805
Ещё больше интересного в моём Telegram!
Хочется помочь проекту? Просто поставьте лайк 👍 и подписывайтесь на канал ✔️! Напишите комментарий и поделитесь статьёй с друзьями