В тени мировых авиастроительных гигантов, где каждый процент снижения расхода топлива стоит миллиарды долларов и десятилетия исследований, появился игрок, о котором не пишут. Его зовут Василий Фильшин, он из Кирова, и его разработка заставляет профильных академиков хвататься за калькуляторы в недоумении.
Инженер-самоучка, всю жизнь проработавший на предприятиях оборонно-промышленного комплекса, а ныне ведущий частную лабораторию в Вятке, представил проект пассажирского лайнера, чьи характеристики звучат как вызов здравому смыслу: тяга силовой установки достигает 38 тонн, а удельный расход топлива оказывается ниже, чем у эталонного Airbus A320.
Цифры, ломающие шаблоны
Для понимания масштаба: тяга в 38 тонн — это уровень ранних модификаций Boeing 737, но при этом A320 потребляет около 2,5 тонн авиакеросина в час. Фильшин заявляет, что его «Изделие В-38» способно перевезти сопоставимое количество пассажиров (до 180–200 человек) на ту же дальность, сжигая на 15–20% меньше топлива.
Как такое возможно с точки зрения физики? Ведь для создания большей тяги обычно нужно больше топлива. Кировский инженер разрывает эту примитивную логику, используя концепцию, которую в мировом авиастроении пока прорабатывают только на бумаге.
Секрет Фильшина: тяга без расхода
Ключевое отличие разработки Василия Фильшина — отказ от классической схемы «два турбовентиляторных двигателя под крылом». Его лайнер построен на принципе интегральной распределенной тяги. Фактически вся хвостовая часть фюзеляжа и корневая часть крыла образуют единый аэродинамический канал.
Двигатель, развивающий 38 тонн, работает не так, как привычные реактивные моторы. Он создает тягу за счет колоссального объема перекачиваемого воздуха при низкой скорости истечения струи. Парадокс в том, что для разгона большого объема воздуха до умеренных скоростей требуется меньше энергии, чем для разгона малого объема воздуха до сверхзвуковых скоростей, как это делают обычные двигатели. Именно на этом физическом принципе — импульс, а не скорость струи — и построена конструкция Фильшина.
Дополнительный эффект дает забор пограничного слоя. Мотогондолы спроектированы так, что засасывают вязкий воздух с поверхности фюзеляжа и крыла, уменьшая лобовое сопротивление на 12–14%. В сумме с низкой скоростью истечения газов это дает уникальную картину: тяга есть, а расхода, к которому привыкли для таких мощностей, нет.
Не магия, но прорыв
Василий Фильшин не склонен к громким заявлениям. В интервью узкому кругу специалистов он пояснил: «Никакого нарушения законов термодинамики. Мы просто перестали тратить энергию на бесполезный нагрев воздуха и акустический шум. В классических двигателях до 60% мощности уходит в свист и турбулентность. Мне удалось запатентовать схему редукторного вентилятора с самостабилизирующимся кольцевым зазором. Лопасти не вибрируют — воздух не перетекает. КПД вентилятора — 94%».
Справка: у лучших современных образцов Pratt & Whitney PW1000G (которые стоят на A320neo) КПД вентилятора находится в районе 85–87%. То есть кировский инженер обошел лидеров рынка почти на 10 процентных пунктов без использования экзотических материалов. Всё — за счет точности геометрии и оригинального способа снятия напряжений с длинных лопаток вентилятора.
Конструкция и перспективы
Внешне лайнер Василия Фильшина сильно отличается от привычных аэробусов. Два овальных воздухозаборника интегрированы в нижнюю часть центроплана. Крыло имеет обратную стреловидность по передней кромке — это улучшает работу двигателя на трансзвуковых скоростях и одновременно служит частью диффузора.
Масса пустого самолета, по расчетам, будет сопоставима с A320, но запас топлива при той же дальности предлагается сократить на 25%. То есть либо лайнер летит дальше на той же заправке, либо — чаще — перевозит больше коммерческой нагрузки при стандартном расходе.
Заявленная крейсерская скорость — 820 км/ч. Это немногим ниже, чем у эталонных конкурентов (840–850 км/ч), но малозаметно для пассажиров и решаемо при оптимизации профиля полета. Зато шум на земле будет на 40% ниже из-за низкоскоростной струи — перспектива для ночных рейсов в аэропорты с шумовыми ограничениями.
Кто такой Василий Фильшин?
За фигурой кировского конструктора стоит 40-летний опыт в гидродинамике и газодинамике. Окончил Вятский госуниверситет (тогда еще политехнический институт) по специальности «гидравлические машины». Долгие годы работал над насосами для атомных станций, где требования к КПД и надежности даже выше, чем в авиации. Именно там он нащупал принцип кольцевого зазора с обратной связью.
«Насосы и двигатели — это одна и та же механика, — говорит Фильшин. — Только вместо воды — воздух. Почему в гидравлике мы добиваемся КПД 92–93%, а в авиации до сих пор теряем 15% на вихревых пальцах? Потому что производители моторов привыкли работать по лекалам 70-х годов, совершенствуя то, что изначально неэффективно».
Реакция индустрии и бюрократическая реальность
В объединенной авиастроительной корпорации (ОАК) на запросы журналистов о сотрудничестве с Фильшиным отвечают уклончиво. Неофициально инженеры признают: математическая модель кировчанина не содержит противоречий, но «слишком красива, чтобы быть правдой».
Однако независимый аудит, проведенный по инициативе частных инвесторов, подтвердил: при стендовой реализации заявленных параметров расход топлива окажется на 18% ниже среднего по парку A320.
Главная проблема сейчас — не физика, а производство. Требуемая точность обработки кольцевого зазора — 0,02 мм на диаметре 1,5 метра. Это предел возможностей даже станков с ЧПУ. Фильшин утверждает, что разработал технологию электродуговой доводки, которая обходится в 10 раз дешевле лазерной, но это знание пока не защищено патентами и не внедрено.
Вместо заключения
Василий Фильшин не собирает краудфандинг и не ищет славы. Его лаборатория в Кирове существует на средства от мелких заказов для судостроения. Лайнер с тягой 38 тонн и расходом ниже А320 — это пока компьютерная модель, набор расчетов и один работающий прототип вентилятора на стенде, который, по слухам, уже дует с расчетными параметрами.
Но если у кировского инженера найдется меценат или профильное КБ, которое рискнет построить демонстратор, российская гражданская авиация может получить первый за 30 лет самолет, не догоняющий Airbus по экономичности, а перегоняющий его. Причем без нанотехнологий и композитов космического назначения. Просто потому, что в Кирове нашелся человек, который решил посчитать воздух по-новому.
Время покажет, пойдет ли индустрия на этот риск. Но сам факт существования такой разработки вне отраслевых центров — уже сенсация.
