Вы когда-нибудь задумывались, почему региональные авиаперевозки в России до сих пор не такие удобные, как хотелось бы? Вроде и самолёты есть, и желание летать из малых городов в крупные — огромное. Но есть одно «но» — взлётно-посадочные полосы. Точнее, их качество и длина. Многие наши аэродромы в глубинке строились ещё в советское время, и их бетонные полосы редко превышают 1000–1200 метров. А современным региональным самолётам, как правило, нужно не меньше полутора километров для разбега и торможения. В итоге круг замыкается: лётное поле есть, а нормальной авиации на нём нет.
Но, кажется, скоро это может измениться. Инженеры Центрального аэрогидродинамического института имени Жуковского (ЦАГИ) — того самого, где когда-то проектировали «Русский витязь» и Ту-144, — нашли элегантное решение. Они придумали, как заставить турбовинтовой самолёт уверенно взлетать и садиться на полосы длиной до 1000 метров, практически не жертвуя его скоростью и комфортом на маршруте. И знаете, если эта разработка дойдёт до серийного производства, она может буквально перевернуть региональную авиацию.
Объясню на пальцах. Для взлёта самолёту нужно набрать определённую скорость, чтобы крыло создало подъёмную силу, достаточную для отрыва от земли. Чем короче полоса, тем быстрее нужно разогнаться. Но тут возникает дилемма: мощные двигатели — это шум, расход топлива и лишняя нагрузка на конструкцию. Кроме того, при взлёте с короткой полосы самолёт должен иметь отличную манёвренность при низких скоростях, а это часто противоречит требованиям к крейсерскому полёту на высоте. Раньше инженеры искали компромисс, и не всегда удачно. Либо самолёт получался медленным и низко летал, либо ему требовалась длинная полоса.
ЦАГИ предложил принципиально иной путь. Вместо того чтобы усиливать двигатели или перекраивать всю аэродинамическую схему, они создали новую систему механизации крыла — то есть те самые щитки, закрылки и спойлеры, которые изменяют профиль крыла при взлёте и посадке. Сейчас расскажу, что там за зверь такой.
Инженеры ЦАГИ взяли три известных аэродинамических элемента и соединили их в одну умную систему.
Первый элемент — закрылок Фаулера. Это такая конструкция, которая при выпуске не просто отклоняется вниз, но и сдвигается назад, увеличивая площадь крыла. За счёт этого резко растёт подъёмная сила, и самолёт может лететь на меньшей скорости, не сваливаясь в штопор. Закрылки Фаулера стоят на многих современных лайнерах, но их эффективность на малых скоростях ограничена. ЦАГИ решили усилить эффект.
Второй элемент — поворотный щиток Крюгера. Это предкрылок, который выдвигается из передней кромки крыла и создаёт дополнительную подъёмную силу на взлёте и посадке. По сути, он «наклеивает» воздушный поток на верхнюю поверхность крыла, не давая ему срываться даже на высоких углах атаки. Щитки Крюгера использовались ещё на «Конкорде» и на некоторых военных самолётах, но в гражданской авиации встречаются нечасто. ЦАГИ решили, что для региональных машин они подходят идеально.
Третий элемент — управляемый спойлер в корневой части крыла. Это пластина, которая поднимается вверх, разрушая подъёмную силу и одновременно увеличивая лобовое сопротивление. Спойлеры обычно используют для гашения скорости после посадки или для кренения в воздухе. Но в новой схеме ЦАГИ спойлер выполняет ещё одну важную роль: он стабилизирует обтекание корневой части крыла, когда закрылки и предкрылки уже выпущены на максимум. Благодаря этому самолёт не «клюёт носом» и не скатывается на крыло при порывах ветра.
По расчётам специалистов ЦАГИ, комбинация этих трёх элементов даёт синергетический эффект. Максимальный коэффициент подъёмной силы (Cy max) увеличивается в разы по сравнению с обычным крылом. Что это означает на практике? Самолёт сможет оторваться от земли на скорости, которая на 20–30 процентов ниже, чем раньше. Время разбега и пробега сокращается, а значит, даже на полосе длиной 900 метров у пилота появится запас прочности.
При этом крейсерские характеристики — скорость, топливная экономичность, высота — остаются практически неизменными. Потому что на маршруте закрылки и предкрылки убираются, и крыло становится обычным. Спойлер тоже прячется. Самолёт летит так же быстро, как и его «длиннополосные» собратья. Но зато в начале и в конце маршрута он преображается.
В первую очередь, конечно, региональным авиакомпаниям. Представьте себе: есть аэродром в Карелии, где полоса 950 метров. Сейчас туда летают только Ан-24 и их модификации, которые давно морально устарели и шумят как тракторы. А современный турбовинтовой самолёт, оснащённый крылом от ЦАГИ, мог бы спокойно базироваться на этом аэродроме, брать на борт 40–50 пассажиров и лететь, скажем, в Санкт-Петербург за час. Комфорт, скорость, тишина. Пассажиры будут довольны.
Вторая область — освоение Севера, Сибири и Дальнего Востока. Там много грунтовых аэродромов с короткими полосами. Строить новые бетонные ВПП в вечной мерзлоте — дорого и долго. А использовать существующие — логично. Если самолёт сможет садиться на 800-метровую полосу, это открывает доступ к сотням населённых пунктов, которые сейчас обслуживаются вертолётами (дорого) или вообще не обслуживаются.
Третья — разгрузка крупных аэропортов. Теоретически, региональные рейсы можно перевести в пригороды, где есть маленькие аэродромы, а в международных хабах оставить только дальнемагистральные и грузовые рейсы. Это снизит нагрузку на диспетчеров, сократит очереди на взлёт и улучшит экологию вокруг мегаполисов.
Россия сейчас активно развивает программу импортозамещения в авиастроении. Создаются новые турбовинтовые самолёты: Ил-114, ТВРС-44 «Ладога», ЛМС «Байкал». Все они рассчитаны на эксплуатацию с коротких полос. Но без эффективной механизации крыла их потенциал не раскрывается полностью. Разработка ЦАГИ может стать ключевым элементом для этих машин. Представьте себе «Ладогу», которая взлетает с 800-метровой грунтовки, забирает 44 пассажира и летит на 2000 км. Это уже не региональная авиация, а практически магистральная.
Кроме того, технология не требует сверхдорогих материалов или сложной электроники. Закрылки, предкрылки и спойлеры — это проверенные решения. Нужно лишь рассчитать их оптимальную форму и алгоритмы управления. ЦАГИ как раз это и сделало. Теперь дело за конструкторскими бюро и заводами.
Есть ли аналоги? Да, существуют самолёты укороченного взлёта и посадки (УВП). Например, канадский Bombardier Dash 8 Q400 может работать с полос длиной 1200–1300 метров. Американский C-130 Hercules военной модификации садится на 900 метров, но он военный и очень тяжёлый. Российский Ан-24, который ещё летает, требует 1000–1200 метров в зависимости от загрузки. Но все эти машины используют более простые схемы механизации, без комбинации закрылка Фаулера и щитка Крюгера с управляемым спойлером. ЦАГИ предложил нечто оригинальное, что может дать выигрыш не в 10–20 процентов, а в разы.
Как всегда, три вещи: деньги, время и сертификация. Разработать концепцию — это одно. Довести её до реального самолёта — другое. Нужно построить экспериментальный образец крыла, провести стендовые испытания, потом лётные испытания на летающей лаборатории, потом внедрять изменения в серийные машины. Всё это годы и миллиарды рублей. Но ЦАГИ — институт с огромным авторитетом. Если они говорят, что схема работает, значит, она работает. Остальное — вопрос приоритетов.
В России сейчас много говорят о развитии региональной авиации. Но без реальных проектов слова остаются словами. Новая механизация крыла — это не фантастика, а конкретная инженерная работа. И если она найдёт применение, тысячи людей в малых городах получат доступ к быстрым и комфортным перелётам. А это, согласитесь, стоит того.
А как вы думаете, какой из отечественных региональных самолётов должен первым получить такие крылья? И стоит ли делать ставку на турбовинтовые машины или всё-таки дождаться реактивных региональных лайнеров? Поделитесь своим мнением в комментариях — будет интересно сравнить наши взгляды.