Магистральный пассажирский самолет Ту-334 для ближних авиалиний

Магистральный пассажирский самолет Ту-334 для ближних авиалиний. Реализованные в конструкции бортовых систем и оборудовании самолетов Ту-204 новейшие Научно-технические решения были применены и в конструкции самолета Ту-334.

Эта стоместная машина с двумя двигателями Д-436 в хвостовой части фюзеляжа предназначена для эксплуатации на авиалиниях протяженностью до 3000 км. Работы над ней начались в 1989 г., и она создавалась для замены хорошо зарекомендовавшего себя в эксплуатации самолета Ту-134, уже вырабатывающего свой ресурс, и должна была соответствовать новым требованиям по топливной экономичности, эксплуатационной технологичности и уровню комфорта (рис. 1.2.29).

Рис. 1.2.29. Пассажирский самолет Ту-334

Особенностью самолета Ту-334 является его значительная унификация с самолетом Ту-204, например по диаметру фюзеляжа, что позволило унифицировать кабины экипажа этих двух самолетов, элементы интерьера, пассажирских салонов, материалы. На Ту-334 целиком или частично используются самолетные системы, оборудование и комплектующие изделия, взаимозаменяемые с Ту-204. Как и в случае с Ил-96-300 и Ту-204, самолет Ту-334 задуман как базовая машина “семейства” пассажирских и грузовых самолетов, различающихся между собой пассажировместимостью, дальностью полета, типом применяемых двигателей и оборудования.

Предусматриваются грузовые модификации этого самолета. Однако несмотря на большую потребность отечественных авиакомпаний в таком самолете, Ту-334 также стал заложником экономической ситуации, сложившейся в стране.

Перспективы развития пассажирских самолетов. Самолеты Ту-204 и Ту-334 отражают уровень развития авиационной промышленности конца XX века. Предполагается, что основными требованиями к перспективному пассажирскому самолету начала XXI века будут требования, связанные с уменьшением расхода топлива и влияния на окружающую среду.

Эти требования в определенной мере реализуются в проекте двухпалубного широко фюзеляжного самолета Эрбас Индастри А-380 (рис. 1.2.30). Его основной вариант рассчитан на перевозку 550 пассажиров в трехклассной компоновке пассажирских салонов и более чем 600 пассажиров в экономическом варианте компоновки салонов. Фюзеляж самолета имеет поперечное сечение, которое представляет собой два полукруга, разделенных балкой пола верхнего пассажирского салона. Практическая дальность полета самолета до 15 000 км при крейсерской скорости, эквивалентной числу М = 0,85.

Рис. 1.2.30. Пассажирский самолет А-380

Использование передовых научно-технических достижений позволит снизить эксплуатационные расходы самолета А-380 на 15...20% по сравнению с самолетом Боинг-747-400, который в настоящее время является самым вместительным самолетом. Новые технологии, реализованные в конструкции двигателей, устанавливаемых на этом самолете, позволят значительно снизить уровень шума на местности и выброс вредных продуктов сгорания в атмосферу.

По уровню шума на местности самолет А-380 будет соответствовать новым требованиям ИКАО, которые определяют необходимость снижения шума магистральных пассажирских самолетов на 10 дБ по сравнению с ныне действующими стандартами. Программа разработки самолета А-380, постройки опытных экземпляров, их испытаний и сертификации оценивается в 12 млрд, долларов.

Аналогичные проекты самолетов сверхбольшой пассажировместимости Ил-96-550 и Ил-196 разработаны в конце 80-х годов XX века в ОКБ им. С. В. Ильюшина. Проект самолета Ил-96-550 на 450...550 пассажирских мест разрабатывался на базе новых научно-технических достижений с максимальным использованием конструкции агрегатов, бортовых систем и оборудования серийного самолета Ил-96М. Это обеспечивало создание Ил-96-550 в короткие сроки с минимальными затратами (рис. 1.2.31).

Рис. 1.2.31. Компоновка салона пассажирского самолета Ил-96-550

В проекте самолета Ил-196 на 650...800 пассажирских мест предусматривалась реализация новейших научно-технических достижений в области аэродинамики, двигателестроения, материалов, бортового оборудования и технологии, что требовало проведения большого объема научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, значительных финансовых затрат. К сожалению, экономическая ситуация, сложившаяся в России в 90-х годах, резкое падение объема пассажирских перевозок на отечественных авиалиниях привели к тому, что проекты этих самолетов не были реализованы.

Исследования показали, что дальнейшее повышение экономической эффективности самолетов большой пассажировместимости и их соответствие перспективным экологическим требованиям (уменьшение шума и уровня эмиссии углекислого газа и оксидов азота), как предполагается, приведут к отказу от классической схемы пассажирского самолета (фюзеляж + крыло) в пользу схемы “летающее крыло”.

Это позволит решить проблемы как снижения сопротивления самолета, повышения его аэродинамического качества, так и уменьшения шума реактивных двигателей за счет экранирования поверхностью самолета излучения шума вентилятора и реактивной струи, направленного к земле. В настоящее время проводятся интенсивные исследования особенностей таких самолетов в ЦАГИ, научных центрах США и Европы, конструкторских бюро отечественных и зарубежных самолетостроительных фирм (рис. 1.2.32).

Рис. 1.2.32. Проект самолета “летающее крыло” на 1000 пассажирских мест Аэроспасьяль Матра

Проблема стоимости и ожидаемого в будущем дефицита авиационного керосина, а также экологии определила начало работ по созданию пассажирских самолетов на альтернативных видах топлива, в первую очередь на сжиженном водороде и на природном газе, обладающих более высокой теплотой сгорания, а следовательно, меньшей массой по сравнению с керосином. Кроме того, при сгорании этих топлив значительно снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу, а двигатель, работающий на жидком водороде, выбрасывает в атмосферу воду и незначительное количество оксидов азота.

В нашей стране работы в этом направлении начали проводиться с конца 70-х годов, когда была разработана программа научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ “Холод”. В 1988 г. на базе конструкции пассажирского самолета Ту-154 был создан опытный самолет-летаюшая лаборатория Ту-155, на котором решались проблемы использования в качестве топлива жидкого водорода и сжиженного природного газа.

Результаты исследований, проведенных на Ту-155, были положены в основу создания в ОКБ им. А.Н.Тупо- лева проекта грузового самолета Ту-156, а также пассажирских самолетов Ту-204 СПГ и Ту-334 СПГ с двигателями, работающими на сжиженном природном газе и керосине. В ОКБ им. С. В. Ильюшина также был разработан проект самолета Ил-114 с использованием в качестве топлива сжиженного природного газа. К сожалению, эти работы были приостановлены в начале 90-х годов из-за отсутствия финансирования.

Учитывая важность решения проблемы использования в гражданской авиации альтернативных видов топлива, Европейским сообществом в 2001 г. принято решение о выделении 4,5 млн. евро на проведение в течение двух лет исследований по проекту самолета “Криоплан” на альтернативных видах топлива (рис. 1.2.33). Для снижения затрат предполагается, что он будет разрабатываться на базе конструкции самолета Эрбас Индастри А- 300.

Рис. 1.2.33. Проект пассажирского самолета “Криоплан” на базе самолета А-300

Небольшая плотность жидкого водорода (в 4 раза меньшая, чем у керосина) и низкая температура (-253 °С) требуют создания специальных, хорошо изолированных топливных баков, в которых жидкий водород находится под давлением. По предварительным проработкам наиболее оптимальным расположение таких топливных баков на самолете А-300 будет над фюзеляжем.

Основной проблемой, затрудняющей внедрение альтернативных видов топлива в авиацию в настоящее время, является создание наземной инфраструктуры, связанной с хранением этих видов топлив из-за их низкой температуры и взрывоопасности при смешении с воздухом, а также заправка ими самолетов. Немаловажной является и проблема получения жидкого водорода в больших количествах.

Продолжаются работы и над проектами второго поколения сверхзвуковых пассажирских самолетов, более полно отвечающих современным требованиям в части экономической эффективности в эксплуатации, соответствия современным экологическим требованиям (рис. 1.2.34).

Рис. 1.2.34. Проект сверхзвукового пассажирского самолета второго поколения, исследуемый в центре им. Ленгли NASА

Решение всех этих проблем требует большого объема научных и опытно-конструкторских работ, а следовательно, больших финансовых затрат.