Каким будет следующее поколение гражданских самолётов?
Нежелающие слушать очередные фантазии дилетанта, могут закрывать. Историю двигают фантасты. Роботы сначала появились в фантастических рассказах, а только потом в металле и пластике, по образу и подобию конструкторы их старались сделать похожими на иллюстрации к рассказам. Дизайнеры машин вдохновлялись картинами художников, рисовавших будущее.
Раньше и с самолётами было интереснее – были многочисленные интересные формы, конструкторы искали разные решения. Текущий облик двухдвигательного моноплана больше определяется тем, что небольшое количество производителей (два) занимаются масштабированием имеющихся удачных моделей. Оно и проще. Но уже даёт о себе знать.
Созданный под двигатели JT от Праттов с низкой степенью двухконтурности в 1968 году Боинг-737 уже с трудом вписывает современные двигатели с широким вентилятором под своё низко расположенное крыло. Это привело к появлению костылей вроде MCAS и двум авиакатастрофам. Просто поднять фюзеляж нельзя – это потребует его серьёзной переработки и появлению совершенно иного самолёта. Хотя новый самолёт для региональных рейсов от Боинга уже напрашивается, однако компания занимается масштабированием Максов, да и то, не особо и успешно.
У Эрбаса более современный самолёт, который позволяет вписывать двигатели, однако и там все перспективы ограничиваются только переходом на иное топливо. Скорее всего, речь идёт о SAF, где обычный керосин мешают с биотопливом (типа рапсового масла), не спрашивайте, в чём тут меньше выброса – тут хитро считает углеродный след. Хотя углерод из углекислого газа нужен растениям для роста (они себя из него строят), а потом отдают его в атмосферу, дальше всё повторяется. Тоже круговорот, ничего особенного в этом нет.
Поэтому у основных производителей нет никаких представлений о том, в какую сторону будут дальше двигаться концепты самолётов. Однако, я поизучал идеи разных мечтателей, что-то добавил от себя, поэтому попробую сегодня легко рассказать. Тем, кто пишет, что идеал достигнут, зачем что-то менять вопрос, почему не остановились на идеальном CFM56, сделав пару недодвигателей, которые сэкономили три копейки на топливе, но принесли кучу потерь на ремонт, простой и высокие лизинговые платежи. В чём выгода была от нео и максов, я пока не понял.
И я сейчас не говорю про СОМАС или ОАК, которые двигаются в основном в рамках уже имеющихся концептов (МС-21 и С919 повторяют А-320 во многом, Суперджет – Дорнье, ARJ-21 – ДС-9). Да, все конструкторы в основном используют уже проверенные концепты, которые себя показали. Но будущее будет опираться на совсем других производителей. Кто и откуда они будут – не берусь сказать, сейчас многие стали заниматься авиастроением, так как оно стало политическим оружием. У Боинга куча системных проблем, поэтому та же Индия вполне может в будущем что-нибудь предложить рынку, например, а может Китай или Россия, или партнёрство этих стран, может быть, в ОАЭ что-то будет. Да и Иран сейчас в беспилотниках лидер, что мешает ему масштабировать беспилотники. Может быть всё что угодно. Сейчас мир нестабилен. Не стоит уповать на Фукуяму, по которому история кончилась, дальше только Боинг и Эрбас, 737 и 320. Перефразировал. Нет.
Первый момент, о котором я говорю постоянно – это беспилотники. Использование БПЛА для перевозок не за горами. Уже есть беспилотники для перевозки грузов, рано или поздно появятся и пассажирские. В случае с беспилотниками могут применяться совсем неожиданные схемы, как конвертопланы. Для местных перевозок эта схема будет иметь важный плюс – отсутствие инфраструктуры для маневрирования. А использование тянущих винтов позволит добиться большей экономичности по сравнению с вертолётом. Не говорю про всякие квадрокоптеры гибридного типа. А ещё БПЛА с толкающим винтом. Для небольших самолётов вообще схем много, там реализовать это проще. А вот до среднемагистральных беспилотников мы дойдём уже в последнюю очередь, не в последнюю очередь благодаря профсоюзам. Но и там первое время будут доминировать уже летающие концепты.
Следующий момент – эволюция двигателей. Вообще скорости упали благодаря увеличению диаметра вентилятора. А упавшая скорость, даже при снижении удельного расхода топлива на пассажирокилометр, это увеличение расходов на поддержание летной годности и выплат летным экипажам. А чем шире вентилятор, тем ниже скорость, чтобы был от него максимальный эффект. Понятное дело, что даже НК-32 двухконтурный. Да и доля второго контура там достаточно высокая. Но и вентилятор вентилятору рознь. В данном случае мы видим эволюцию двигателей. Если дальше будет всё так развиваться, то дальше уже три пути развития – ещё больший диаметр вентилятора (я даже не представляю, как будет реализован процесс передачи), винтовентиляторный капотированный двигатель, как НК-93, но можно ещё больше, и винтовентиляторные открытые двигатели.
Диаметр двигателя в таких случаях вырастет, что не позволит использовать текущую схему. В этом случае концепты могут перейти на схемы двигателей в хвосте или высокопланы. Двигатели в хвосте, как мне говорили многие, не является абсолютно убогой схемой. Да, планер получается тяжелее, крыло толще, центровка более сложная, радиус поворота больше. Но в числе плюсов – практически неограниченный диаметр вентилятора (или винта), а в случае с широкими двигателями проблема затенения и помпажа становится менее актуальной, а вот шума будет меньше, да и к полосам требования проще. В случае с высокопланом проблем будет меньше, только планер всё же более тяжелый. Но проблемы шума (кто на Ан-140 летал помнят более неприятный низкочастотный гул) будут актуальными. Ну и представьте себе высокоплан со стреловидным крылом с винтовентиляторными двигателями. Был такой. Ан-70. Экономичность будет хорошая, но весьма смело. А вот закапотированные двигатели могут позволить достичь более высокой скорости.
Не стоит сбрасывать и со счётов гибридные силовые установки – газовые турбины с генераторами внутри фюзеляжа, а на крыле электрические двигатели в любом количестве. Плюс – лучшая аэродинамика, большая безопасность. В случае выхода из строя одной из турбин, оставшейся хватит для выработки энергии для продолжения горизонтального полёта.
Там опять вспоминают использование водорода. Учитывая удельный объём, возможно представить себе футуристичный концепт с внешними топливными баками, размером с фюзеляж. Либо что-то вроде А-380, где одну палубу будет занимать бак с водородом. Вообще, история с водородом, как мне кажется, в будущем утихнет. Для авиации это далеко не безопасный вид топлива. Да и его хранение и транспортировка сопряжены с опасностью. Водород получают из природного газа. Поэтому проще самолёт сжиженным СПГ заправить, заявив, что он получен зелёным путём.
Перспективы летающего крыла вообще весьма сомнительны. Особенно для больших проектов. А вот самолёты на водородных топливных элементах вполне могут найти себя для небольших машин. Среднемагистральники мы вряд ли на них увидим, но местный самолёт на 50 мест, возможно.
Сверхзвуковые перелёты в ближайшее время окажутся уделом бизнес-джетов. Проект Boom, для которого нет двигателей, не стоит рассматривать более, чем надувание пузыря.
В целом, более интересных и живых проектов найти я не смог. Можете подсказать в комментариях. Но ещё раз напомню, что я дилетант, не имеющий отношения к проектированию самолётов.
Об авторе: Специалист российской авиационной отрасли с большим стажем работы в ней, пишет свои материалы в блоге «Советы мечтателям». В силу ряда причин автор пока пишет под псевдонимом Skyexpert.
Блог автора в Дзене: https://dzen.ru/skyexpert
