ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАТФОРМА ДОСТУПНОГО ЛЁГКОГО МНОГОЦЕЛЕВОГО САМОЛЁТА С РАСШИРЕННЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ БАЗИРОВАНИЯ
© А.И.Дунаевский, А.В.Редькин, В.В.Лазарев, Ю.С.Михайлов, С.П.Остроухов, В.П.Морозов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Авиация и воздухоплавание"
2012 г.
Проводимая в ЦАГИ, совместно с ГосНИИ ГА, СибНИА, ЦИАМ, ГосНИИ АС, НПО «Наука», КГТУ-КАИ, ОАО «Авиапром» и другими организациями с середины 2011 года научно-исследовательская работа направлена на создание технологической платформы (совокупности взаимоувязанных технологий) перспективных легких многоцелевых самолетов (ЛМС), соответствующих требованиям, характерным для российского рынка самолётов малой авиации, и обладающих конкурентоспособностью на мировом рынке.
Анализ рынка и требований к самолетам малой авиации показал целесообразность разработки двух технологических платформ – семейств ЛМС:
1) Одномоторные самолеты без гермокабины на 5–6 и 7–9 пассажиров, предназначенные для использования в АОН и для некоторых видов авиаработ.
2) Двухмоторные самолеты с гермокабиной на 7–9, 10–15 и 16–19 пассажиров, нацеленные на выполнение транспортных перевозок и широкого спектра авиаработ.
С точки зрения экономики выполнения перевозок на МВЛ наиболее перспективны самолеты вместимостью 9-19 пассажиров. Поэтому дальнейшие усилия сконцентрированы на двухдвигательных самолётах данной пассажировместимости.
В результате анализа возможных перспективных технических решений были выработаны следующие ключевые элементы технологической платформы доступного двухдвигательного ЛМС.
Концепция семейства ЛМС на 9, 13 и 19 пассажиров. Концепция семейства – создание модификаций базовой модели путем увеличения (уменьшения) пассажировместимости за счет наращивания (урезания) длины фюзеляжа и иногда крыла при замене двигателей - позволяет увеличить серийность базовой модели и добиться существенного снижения себестоимости разработки и производства, а, следовательно, цены ЛМС. Наличие разных модификаций выгодно и эксплуатантам авиационной техники, поскольку позволяет оптимизировать парк самолетов в соответствии со своими специфическими условиями, минимизирует запасы запасных частей и снижает затраты на подготовку пилотов.
Гермокабина. Анализ показал, что самолеты с гермокабиной имеют большую скорость и дальность полета по сравнению с самолетами без гермокабины. Кроме того, гермокабина обеспечивает повышенный уровень комфорта в полете. Увеличенные потребные дальности с максимальной нагрузкой до 1400–1600 км требуют использование убираемого шасси и гермокабины.
Турбовинтовые вертолетные двигатели. В случае использования на перспективном ЛМС синхронизирующей трансмиссии редуктор может быть элементом самой трансмиссии, т.е. самолетным агрегатом. Унификация двигателей позволяет увеличить из серийности, снизить себестоимость производства и более просто решить проблему обеспечения запасными частями. Целесообразно использование в элементах трансмиссии элементов трансмиссии вертолетов, например, синхронизирующих валов.
Для установки на ЛМС рекомендованы отечественные двигатели на основе ГТД-500, ТВ-500А и ВК-800В классов мощности 650, 800 и 1 000 л.с., спроектированные на современном техническом уровне. При достаточном финансировании все двигатели могут быть сертифицированы к 2016 году.
Трансмиссия, связывающая воздушные винты. Влияние отказа одного из двигателей может быть минимизировано соединением двигателей синхронизирующей трансмиссией, что существенно повышает безопасность полета ЛМС. Такое решение увеличивает массу силовой установки, но позволяет обеспечить качественно новый уровень безопасности полётов двухдвигательных самолётов. Суммарная тяга силовой установки с синхронизирующей трансмиссией при отказе одного из двигателей примерно на 25% выше, чем без синхронизирующей трансмиссии. Это особенно важно для самолета короткого взлета и посадки.
Композиционные материалы (КМ). Использование КМ позволяет получить легкую, аэродинамически совершенную и относительно дешевую конструкцию, что особенно актуально для перспективного ЛМС. Главное преимущество КМ в том, что материал и конструкция создаются одновременно, что позволяет оптимизировать конструкцию.
Автоматизированная система управления. Для обеспечения безопасности полета самолета, выполняющего перевозки на местных линиях и пилотируемого пилотами с небольшим опытом пилотирования, наряду с аэродинамическими средствами обеспечения устойчивости и управляемости самолёта на предельных режимах полета целесообразно использовать автоматизацию систем штурвального управления (в виде различного вида ограничителей предельных режимов).
Модуль расширения базирования. Использование ШВП в виде съемного модуля позволит увеличить серийность самолета, что благоприятно скажется на эффективности всей программы и может позволить рассматривать ШВП как сезонное шасси. Модуль обеспечивает посадку и взлет самолета с воды и грунта любой твердости, позволяет преодолевать препятствия высотой до 0,5 м, выходить с воды на берег без слипа.
Отделениями ЦАГИ предложен комплекс технических решений в области аэродинамики, материалов и конструкций, систем и оборудования ЛМС, обеспечивающих существенные улучшения его технического уровня и потребительских качеств.
Проведенные ФГУП «ГосНИИ ГА» расчеты показали, что рассматриваемые варианты ЛМС с традиционным колесным шасси обеспечивают существенное экономическое преимущество по сравнению с эксплуатируемыми самолетами Ан-2 и Л-410УВП-Э, а также перспективным чешским самолетом EV-55. При этом снижение себестоимости перевозок у ЛМС составляет от 18% до 45%. Это характеризует рассматриваемое семейство ЛМС как самолеты следующего поколения.