РЕАКТИВНЫЕ САМОЛЕТЫ С НЕОБЫЧАЙНЫМИ СИЛОВЫМИ УСТАНОВКАМИ

Сергей Викторович Кувшинов,
Геннадий Сергеевич Панатов

(Окончание. Начало в № 2 - 2008)

В декабре 1974 г. американской фирмой Jet Indust была начата разработка пассажирского самолета, который впоследствии стал родоначальником серии Hustler. Через четыре года состоялся его первый полет. На самолете Hustler-400 в качестве МСУ был установлен ТВД РТ6A-4I фирмы Pratt & Whitney мощностью 625,6 экВт, находящийся в носовой части фюзеляжа, а в качестве ДСУ - ТРДД CAE-5402 тягой 2,9 кН, расположенный в хвостовой части самолета. В 1981 г. совершил первый полет Hustler-500, у которого силовая установка состояла также из МСУ - ТВД и ДСУ - ТРДД. Этими самолетами была продемонстрирована практическая реализация так называемой концепции "полутора двигателей". Проведем анализ возникновения этой концепции, а также целесообразности установки ДСУ на летательные аппараты такого класса. Самолеты Hustler являются административными легкими самолетами (взлетная масса около 4500 кг); для крейсерского режима полета со скоростью около 650 км/ч требуется мощность в 630 экВт, которая вполне может быть реализована одним двигателем, однако использование одного двигателя на самолетах гражданской авиации противоречит требованиям международной организации гражданской авиации (ИКАО). На самолетах должно быть два и более двигателей мощностью, необходимой для продолжения полета при выходе из строя одного из них. Если установить два двигателя различной тяги, то требование ИКАО можно выполнить с меньшими весовыми и экономическими затратами, чем в случае двух одинаковых двигателей.

Hustler 500

Двигатели переразмерены для выполнения крейсерского полета ввиду того, что потребная тяговооруженность на взлете выше крейсерской на величину 0,2…0,3 (это связано обычно с тем, что самолеты административных и местных авиалиний эксплуатируются с грунтовых ВВП). Вполне очевидно, что установка двух маршевых двигателей на самолет приведет к резкому снижению полезной нагрузки и ухудшению экономичности. Для позитивного решения вышеописанной проблемы было предложено использовать на самолете ДСУ типа ТРД. На этапе взлета и посадки на самолете работают оба двигателя, а в крейсерском режиме только маршевый, мощность которого соответствует потребной для горизонтального полета (ДСУ дает добавку для обеспечения мощности, требуемой на взлете). Дополнительный двигатель на самолете, таким образом, служит для обеспечения безопасности полета, является средством сокращения длины ВПП, используется для запуска двигателя МСУ, а также как источник энергии (т.е. выполняет функции ВСУ). Периодичность работы ДСУ обуславливает малый ресурс, что отражается на величине удельного веса (который может быть снижен до величины 0,01…0,008 кг/Н) и на суммарной весовой характеристике самолета. Реализация же компоновки самолета с ДСУ по вышеописанной концепции не представляла сложностей. Размещение двигателей маршевой СУ и ДСУ на самолетах Hustler внутри фюзеляжа на одной оси, в носовой и хвостовой частях, было удобно и с точки зрения обеспечения центровки самолета и уровня шума, в пассажирском салоне.

Trident 3B

Возможность получения позитивных результатов использования ДСУ при создании самолетов средних магистральных линий была продемонстрирована фирмой British Aerospace в феврале 1971 г., когда совершил свой первый полет с работающей ДСУ самолет Trident 3В. Эта машина является четвертой модификацией из семейства пассажирских самолетов Trident. В середине 60-х годов в результате роста пассажирских перевозок появилась потребность в самолетах для эксплуатации на маршрутах малой и средней протяженности с числом пассажирских мест 170-180 со значительно меньшими расходами на пассажиро-километр по сравнению с аналогичными показателями существовавших самолетов. Кроме решения этих задач, фирмой ВЕА была выявлена потребность в подобном самолете для использования на маршрутах протяженностью около 2000 км с хорошими взлетными характеристиками для эксплуатации с аэропортов средиземноморских городов с жарким климатом для полетов в Лондон, Глазго и др. Удовлетворение всех вышеперечисленных положений было реализовано путем установки ДСУ типа ТРД двигателя Rolls Royce RB-162 с тягой 22,26 кН, имеющего небольшую массу, простую и надежную конструкцию. Такое решение специалисты фирмы считали лучшим и более экономичным, чем увеличение тяги маршевых двигателей Spray фирмы Rolls Royce. Trident 3В был первым пассажирским самолетом, на котором был установлен ТРД RB-162. Двигатель RB-162 расположен был в отсеке непосредственно над центральным двигателем. Установка RB-162 на самолете обеспечило приемлемую зависимость дальности полета от платной нагрузки в сравнении с другими модификациями самолета Trident. Развивая принципы, положенные в основу создания Trident 3В, 9 июля 1975 г. совершил первый полет самолет Super Trident ЗВ рассчитанный на перевозку 152 пассажиров. Взлетная масса самолета была увеличена на 3500 кг. Всего было построено два экземпляра. В качестве ДСУ использовался модифицированный RB-162, размещенный на самолете аналогично.
Через восемь лет, в 1983 г., в России на Таганрогском авиационном научно-техническом комплексе им. Г.М. Бериева по заказу ВВС ВМФ началось создание уникального по своим характеристикам самолета-амфибии А-40 "Альбатрос", который помимо двух маршевых двигателей имел две ДСУ. Первый полет с аэродрома состоялся в декабре 1986 г., с водной поверхности - в 1987 г. "Альбатрос" создавался, прежде всего, как самолет противолодочной обороны. Заложенные в нем решения еще на этапе проектирования, с учетом ограниченных потребностей ВМФ в подобных самолетах, позволили получить многоцелевую машину, способную осуществлять поисково-спасательные работы, пассажирские и грузовые перевозки, тушение промышленных и лесных пожаров.

В качестве маршевых двигателей использовались два турбореактивных двухконтурных двигателя Д-30КПВ (2х12000 кгс) ОАО "Авиадвигатель" (Пермь).

Кроме того, для улучшения ЛТХ А-40 были установлены две ДСУ - турбореактивные двигатели РД-38К (КБ В.Я. Климова), размещенные под маршевыми двигателями в обтекателях основных стоек шасси, тягой 2950 кгс каждый.

Программа летно-конструкторских и большая часть государственных испытаний была завершена к 1994 г. В начале 1992 г. Вооруженные силы России заказали 20 противолодочных самолетов А-40, но позднее выбор был сделан в пользу противолодочного варианта самолета Ту-204, однако из-за отсутствия средств дальнейшие работы к 1996 г. были прекращены.

А-40 "Альбатрос"

Одним из уникальных самолетов с необычной силовой установкой является ВВА-14, главным конструктором которого был Роберт Людовигович Бартини. Самолет ВВА-14 был спроектирован и построен для вертикального взлета и посадки на сушу и воду. Вертикальный взлет и полет на околонулевых скоростях осуществлялся при помощи двенадцати ДСУ ТРДД РД 36-35ПР тягой 4400 кгс каждый. При достижении необходимой скорости горизонтального полета ДСУ выключались и полет проходил на двух маршевых двигателях ТРДД Д-30М тягой 6800 кгс каждый. Однако концепция вертикального взлета не была реализована, т.к. к моменту первого полета, который состоялся 4 сентября 1972 г., ДСУ РД 36-35ПР не были запущены в производство, и полеты производились с сухопутного аэродрома по нормальной самолетной схеме.

ВВА-14

В декабре 1986 г. американский самолет Voyager совершил уникальный полет вокруг земного шара, пролетев без посадки 40 тыс. км. Выполнение такого полета стало возможным благодаря использованию новых материалов в конструкции планера, а также использования дополнительной силовой установки. Двигатель маршевой СУ, находившийся в задней части фюзеляжа, был поршневым, четырехцилиндровым с жидкостным охлаждением, мощностью 80,96 кВт (110 л.с.). Поршневой двигатель воздушного охлаждения ДСУ располагался в носовой части.

Основываясь на фактическом материале, можно сделать некоторые обобщения теоретического характера, касающиеся причин использования концепции ДСУ, а также закономерностей в развитии самолетов со столь необычной силовой установкой. Главными причинами, обуславливающими существование концепции ДСУ, являются следующие:

Voyager

Силовая установка самолета, имеющего широкий по числу М диапазон эксплуатации, должна сочетать в себе характеристики как минимум четырех типов двигателей. Поэтому использование ДСУ является одним из проявлений потребности создания самолета, обладающего высокой транспортной производительностью на всех режимах полета.

Обобщая назначение ДСУ для самолетов, можно отметить, что ДСУ в мировой авиации использовалась для: сокращения длины разбега самолета; увеличения скорости горизонтального полета; повышения топливной экономичности; увеличения высоты полета и скороподъемности; повышения безопасности полета; транспортировки самолетов по рулежным дорожкам; обеспечения боевой живучести; вертикального взлета и посадки; взлета в экстремальных условиях.

[Напоминаем, что Интернет-вариант статьи сильно сокращен. Ред.]