МЕТОДИКА РАСЧЕТА СРАВНИТЕЛЬНОЙ ДОХОДНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЕЙ САМОЛЕТОВ ГА

НТЦ им. А. Люльки ОАО "НПО "Сатурн":
Евгений Марчуков, директор НТЦ,
Владимир Андреенко, главный конструктор,
Владимир Куликов, зам. главного конструктора,
Игорь Осипов, ведущий конструктор

В настоящее время известны апробированные и надежные методики определения технико-экономической эффективности эксплуатации самолетов, основанные на расчете прямых эксплуатационных расходов (ПЭР). Такие методики используются, как правило, на финальном этапе проектирования, когда вся детализированная номенклатура ПЭР может быть определена с достаточной точностью. В то же время зачастую требуется определить эффективность того или иного технического решения на раннем этапе проектирования в условиях нехватки данных, необходимых для использования указанных методик. Поэтому для инженерного экспресс-анализа нужны упрощенные методы оценки правильности выбора проектировочной опции.

В ряде работ была предложена целевая функция (ЦФ) для выбора оптимальной стратегии в задачах проектирования, доводки и эксплуатации стационарных ГТУ. В настоящей статье рассматривается возможное развитие ЦФ, которую предлагается использовать при решении аналогичных проблем в области двигателестроения для самолетов гражданской авиации (ГА).

Проведенные исследования показали, что владелец самолета Ил-76, оснащенного ГТД Д30КП "Бурлак", сэкономит за время ЖЦ на $115 млн больше, чем владелец грузового лайнера с ГТД ПС-90А благодаря: меньшим часовому расходу топлива и массе двигателя ГТД Д30КП "Бурлак" ($27 млн), причем $15 млн удается экономить в связи с меньшей платой за топливо, а $12 млн - вследствие большей полезной нагрузки; меньшей цене двигателей ($8 млн); меньшим расходам на ремонт двигателей ($12 млн); меньшим затратам на покупку новых двигателей за время ЖЦ самолета ($68 млн).

Для иллюстрации рассмотрим также задачу из области проектирования авиационного двигателя.

Пусть в результате выполнения проекта создания двигателя для 100-местного двухмоторного пассажирского лайнера масса двигателя оказалась на 100 кг больше, чем было определено техническим заданием (ТЗ). Планируемая пассажировместимость самолета должна быть уменьшена на 2 места. При этом предполагается, что центр тяжести системы из двух двигателей находится в геометрическом центре самолета, так что для сохранения баланса необходимо снять два пассажирских кресла: одно из головной, а другое - из хвостовой частей самолета. Кроме того, считается, что запасы прочности достаточны для увеличения массы двигателей и не требуют наращивания массы конструкции самолета. Предполагается также, что остальные параметры спроектированного двигателя выдержаны в соответствии с требованиями ТЗ и составляют: к.п.д. двигателя 0,35; часовой расход топлива час 1733 кг/ч; межремонтный ресурс двигателя 2,5 тыс. ч; ресурс двигателя 8 тыс. ч; стоимость капремонта двигателя $230 тыс.

Необходимые для расчета ресурсно-стоимостные данные самолета для простоты взяты такие же, как и в первом случае. Величина удельной стоимости пассажирского билета положена равной 100 $/(тыс. км).

Результаты расчетов по предлагаемым формулам показали, что суммарное уменьшение прибыли владельца за время жизненного цикла самолета из-за снижения пассажировместимости составит $4,1 млн. Следует ожидать, что в рассматриваемой ситуации заказчик потребует снизить соответствующим образом цену двигателя.

Однако, парировать указанное уменьшение дохода возможно путем совершенствования других показателей качества конструкции двигателя.

Реально проектанты управляют осредненным термическим к.п.д. двигателя, который определяет часовой расход топлива, ресурсом двигателя и межремонтным периодом.

Рассмотрим, например, возможность увеличения доходности самолета на $4,1 млн путем повышения к.п.д.

Возрастание к.п.д. двигателя самолета приводит к снижению среднего часового расхода и сказывается двояко. Во-первых, оно способствует сокращению денежных затрат собственника самолета на закупку топлива. Во-вторых, меньший расход топлива позволяет увеличить пассажировместимость самолета.

Результаты расчетов показывают: если снизить, например, часовой расход топлива на ~31 кг/ч, то доходы владельцев самолетов (с данными, соответствующими ТЗ, и утяжеленного на 200 кг) практически сравняются.