Дальний магистральный пассажирский самолет Ил-96-300

Дальний магистральный пассажирский самолет Ил-96-300. Эта машина на 300 пассажирских мест (рис. 1.2.27) является ярким примером реализации новых достижений своего времени, и с самого начала она рассматривалась как базовый самолет большого “семейства” различных самолетов.

Первый полет дальнего широкофюзеляжного пассажирского самолета Ил-96-300 состоялся в 1988 г. Он был сертифицирован по нормам летной годности гражданских самолетов и строится серийно на Воронежском авиационном самолетостроительном объединении (ВАСО). С 1993 г. самолеты этого типа находятся в эксплуатации, совершая регулярные полеты с пассажирами по наиболее протяженным внутренним и международным трассам.

Рис. 1.2.27. Пассажирский самолет Ил-96-300

При создании Ил-96-300 ставились задачи обеспечения его высокой экономической эффективности, надежности и безопасности в эксплуатации, предоставления пассажирам высокого уровня комфорта в полете.

Эффективность современного пассажирского самолета, его надежность и безопасность в эксплуатации зависят от уровня его технического совершенства и определяются комплексом тех научнотехнических и конструктивных решений, которые были использованы при его разработке.

При создании самолета Ил-96-300 использовались новейшие достижения в области теоретических и экспериментальных аэродинамических исследований, разработки новых двигателей, бортового оборудования и систем, в том числе автоматического управления самолетом с широким использованием бортовых цифровых ЭВМ на новой элементной базе. Конструкция планера самолета Ил-96-300 разрабатывалась на основе новейших методов проектирования с использованием конечно-элементных математических моделей с широким использованием металлических сплавов и неметаллических материалов с более высокими физико-механическими свойствами и наиболее прогрессивных технологических процессов.

Все это позволило реализовать показатели эффективности Ил-96-300 не только не уступающие зарубежным аналогам, но и в некоторых случаях превосходящие их.

Обобщающим показателем технической эффективности и совершенства современных пассажирских самолетов является топливная эффективность, которая интегрирует все достижения в области аэродинамики, газодинамики двигателей, весового совершенства конструкции планера и систем, а также показатели пассажировместимости и дальности полета. По каждой из составляющих топливной эффективности при создании самолета Ил-96-300 были реализованы решения, обеспечившие достижение на этом самолете уровня топливной эффективности, соответствующего зарубежным аналогам.

Аэродинамическое совершенство Ил-96-300 базируется на новейших научно-технических и экспериментальных исследованиях ЦАГИ и ОКБ с использованием методов расчета характеристик на основе теории пространственного трансзвукового обтекания. Достижения ЦАГИ и ОКБ в области разработки “суперкритических” профилей, вертикальных законцовок, взлетно-посадочной механизации позволили спроектировать и реализовать на Ил-96-300:

- уникальное скоростное с уменьшенной стреловидностью крыло большого удлинения с супер- критическими профилями и вертикальными законцовками;
- оптимальную форму фюзеляжа самолета с минимальным относительным лобовым сопротивлением;

- оригинальную аэродинамическую компоновку гондол двигателей под крылом, обеспечившую как минимальное аэродинамическое и интерференционное сопротивление гондол, так и такие жесткостные характеристики крыла, которые определяют безопасность полета на всех скоростных режимах без возникновения явлений флаттера и дивергенции;

- высокоэффективную взлетно-посадочную механизацию крыла, обеспечившую достижение высоких значений коэффициента подъемной силы при минимальном лобовом сопротивлении механизации в выпущенном положении.

Аэродинамическое и конструктивное совершенство крыла позволило получить максимальное аэродинамическое качество, которое на момент создания самолета превышало мировой уровень, что обеспечило самолету Ил-96-300 выдающиеся характеристики дальности полета с высокой коммерческой нагрузкой.

При реализации конструкции крыла впервые в отечественной практике при производстве пассажирских самолетов использована “стапельная крутка” крыла. Она позволила обеспечить работу сечений крыла в полете на наиболее оптимальных углах атаки и, благодаря этому, достичь проектного максимального аэродинамического качества.

Конструкция планера самолета Ил-96-300 разрабатывалась на основе всестороннего исследования и анализа действующих нагрузок, напряженно-деформированного состояния самолета с помощью моделирования конструкции методом конечных элементов. Это позволило точно спрогнозировать напряжения и деформации во всех элементах планера самолета и на их основе создать конструкцию минимального веса с выполнением всех требований по прочности и ресурсу.

В конструкции планера Ил-96-300 применены новые решения, обеспечившие его безопасность при повреждении, уменьшающие скорость роста трещин, обеспечивающие заданный ресурс, снижение массы, улучшающие качество внешней поверхности и технологичности конструкции при изготовлении в производстве.

Силовая установка самолета состоит из четырех турбореактивных двигателей ПС-90А, разработанных ОАО “Авиадвигатель” и серийно строящихся предприятием “Пермский моторный завод”. ПС-90А представляет собой турбореактивный двухконтурный двухвальный двигатель со смешением потоков воздуха наружного контура и газов внутреннего контура в общем реактивном сопле. Взлетная сила тяги двигателя 160 МН.

Двигатель характеризуется высокими параметрами термодинамического цикла (суммарной степенью сжатия 38,4, температурой газов турбины 1640 К), что обеспечивает удельный расход топлива на крейсерском режиме полета 0,595 кг топлива на 10 Н тяги в 1 ч.

При создании двигателя ПС-90А была научно разработана структура системы математических моделей физических процессов в турбине и компрессоре двигателя, обеспечившая внедрение в практику численного проектирования турбомашин, а также стратегия управления ресурсом высокотемпературного двигателя для магистральных пассажирских самолетов без опережающей стендовой отработки. При эксплуатации на самолетах Ил-96-300 двигатель ПС-90А продемонстрировал устойчивую тенденцию роста эксплуатационных показателей.

По состоянию на 1999 г. наработка на трех лидерных двигателях ПС-90А превысила 9000 ч с начала эксплуатации. Самолет Ил-96-300 с двигателями ПС-90А соответствует самым жестким требованиям по экологии, установленным ИКАО, как по выбросам вредных веществ в атмосферу, так и по уровню шума на местности, что позволяет эксплуатировать Ил-96-300 во всех странах мира без ограничений. ПС-90А пока единственный выпускающийся в России двигатель, который позволяет выполнить эти экологические требования.

При создании бортовых систем самолета Ил-96-300 были разработаны и реализованы компоновочные, эргономические, информационные и управляющие системы с отражением полетной и навигационной информации, а также информации о работе бортовых систем для экипажа из трех человек с обеспечением заданного уровня надежности и безопасности полета.

Впервые были проведены расчетные, экспериментальные и летные исследования по разработке и внедрению в эксплуатацию на пассажирском самолете такого класса как Ил-96-300 электродистанционной системы управления самолетом “по усилиям” с дублирующей механической связью. Впервые в мировой практике создания пассажирских самолетов на Ил-96-300 применена система активного демпфирования упругих колебаний крыла и снижения действующих на крыло нагрузок.

Наличие этой системы позволяет уменьшить нагрузки на конструкцию планера, а, следовательно, его массу, повысить долговечность конструкции крыла, предоставить пассажирам более высокий уровень комфорта при полете в турбулентной атмосфере при наличии сильных вертикальных порывов, а также обеспечить дальнейшее развитие самолета. Система активного демпфирования снижает изгибающий момент крыла примерно на 30% и увеличивает долговечность конструкции крыла также на 30%.

На Ил-96-300 впервые разработаны, испытаны и сертифицированы автоматические системы предупреждения и обеспечения безопасности полетов при непреднамеренном выходе самолета на критические режимы полета. Эти системы значительно повышают уровень безопасности полетов. Этому же способствует и разработанная в Авиационном комплексе имени С. В. Ильюшина электроимпульсная противообледенительная система, которая является первой в мире противообледенительной системой такого типа.

Ее идеология и конструкция защищены рядом авторских свидетельств и патентами. Значителен вклад новых конструктивных решений и в конструкцию других систем. В общей сложности на самолете Ил-96300 внедрены научно-технические решения, защищенные 14 патентами Российской Федерации, 29 иностранными патентами (в том числе патентами США, Великобритании, Германии, Франции, Японии), 167 авторскими свидетельствами.

На Ил-96-300 установлен комплекс стандартного цифрового пилотажно-навигационного оборудования (КСЦПНО), разработанный отечественными предприятиями на базе новейших достижений цифровой вычислительной техники. КСЦПНО обеспечивает автоматизированное самолетовождение по запрограммированным траекториям с высокой точностью выдерживания норм заданного эшелонирования, автоматический заход на посадку и приземление по нормам ША ИКАО.

Комплекс обеспечивает автоматизацию работ, необходимых для пилотирования самолета, выдает экипажу полную информацию о текущей обстановке и положении самолета, работе бортовых систем на экранах электронных индикаторов.

Установленное на Ил-96-300 пилотажнонавигационное оборудование не уступает по своим возможностям современному аналогичному оборудованию западного производства. Высокий уровень автоматизации позволил сократить число членов экипажа самолета Ил-96-300 до трех человек (двух пилотов и бортинженера). Последующее наращивание возможностей комплекса позволит уменьшить состав экипажа до двух пилотов.

Важным критерием оценки уровня технического совершенства пассажирского самолета является комфортность пассажирских салонов. На Ил-96-300 каждому пассажиру предоставляется уровень комфорта значительно больший, чем на других аналогичных самолетах отечественного и зарубежного производства. Это связано прежде всего с большим диаметром фюзеляжа самолета (6,08 м) и с наличием салонов с двумя продольными проходами между блоками кресел, создающими ощущение свободы и простора.

Этому способствует также применение новых решений в разработке эстетики интерьера, багажных полок, эргономики пассажирских кресел, электроосвещения, системы кондиционирования, обеспечивающей подачу большого количества свежего воздуха в кабины. Отделка интерьера, соответствующая современным эстетическим требованиям, выполнена с применением новых видов декоративно-отделочных материалов и способствует улучшению эмоционального настроения человека в длительном полете, которое поддерживается также применением на самолете аудио- и видеосистем развлечения пассажиров в полете.

Система технического обслуживания (ТО) Ил-96-300 обеспечивает поддержание необходимого уровня летной годности самолета при минимальных финансовых затратах. Система ТО обеспечивает достижение на каждом самолете Ил-96-300 годового налета 4500 летных часов и по своему уровню соответствует системам, внедренным в настоящее время ведущими авиационными фирмами и авиатранспортными компаниями.

Такой высокий годовой налет реализуется за счет эксплуатации Ил-96-300 “по техническому состоянию” без плановых ремонтов, минимизации объема и увеличения периодичности технического обслуживания, высокой эксплуатационной технологичности и контролепригодности конструкции.

Высокие технические достоинства Ил-96-300 были продемонстрированы при его летных и эксплуатационных испытаниях и в процессе эксплуатации. Летные характеристики самолета, его устойчивость и управляемость получили высокую оценку летчиков отечественных авиакомпаний и Федерального авиационного регистра США.

В процессе испытаний самолет совершал уникальные беспосадочные полеты на расстояние 14 840 км продолжительностью 16... 18 ч. Работоспособность машины, ее систем и оборудования проверялась при -50 °С в Якутске и при +40 °С в Ташкенте. Испытания выявили и отличную топливную эффективность самолета. В длительных полетах, выполнявшихся в режиме для достижения максимальной дальности, среднечасовой расход топлива на Ил-96-300 составил 6,2 т.

Среднесуточный налет самолета Ил-96-300 составил в 1997 г. 12,5 ч, а в 1998 г. 11,48 ч. Самолеты Боинг-767-300 имели среднесуточный налет соответственно 13,3 и 12,9 ч. Несколько больший среднесуточный налет Боинга-767 вызван тем, что он значительно чаще используется на рейсах большой протяженности, что является весьма существенным фактором среднесуточного показателя налета.

Регулярность рейсов Ил-96-300 из аэропорта “Шереметьево” составляет 98%, из аэропорта Домодедово 99%; средняя загрузка Ил-96-300 в авиакомпании “Аэрофлот” составила 60,2% (Боинга-767 — 50,8%), а в авиакомпании “Домодедовские авиалинии” 65%.

Однако несмотря на высокую экономическую эффективность самолета Ил-96-300, в отечественных авиакомпаниях они эксплуатируются в относительно небольшом количестве. Распад “Аэрофлота” на сотни авиакомпаний привел к тому, что даже крупнейшие российские авиатранспортные компании не располагают необходимыми средствами на покупку новых самолетов.

В то же время зарубежные производители авиатехники, используя механизмы лизинга и пользуясь значительными таможенными льготами, установленными правительством России, предоставляют своим авиатранспортным компаниям значительно более выгодные условия при приобретении своей продукции.

Представленные проектно-конструктивные особенности самолета Ил-96-300 и его эксплуатационно-экономические показатели являются характерными для пассажирских самолетов конца XX века: они реализованы в конструкции пассажирских самолетов других самолетостроительных организаций, естественно, с учетом особенностей тех ожидаемых условий их эксплуатации, для которых они предназначены.

Высокий уровень технического совершенства самолета Ил-96-300, его эксплуатационная эффективность позволяют создать на его базе семейство высокоэффективных пассажирских широкофюзеляжных самолетов, объединенных общностью основной конструкции планера и бортовых систем, но различающихся коммерческой нагрузкой, дальностью беспосадочного полета, типом и числом устанавливаемых двигателей.