Проект «Слон». Тяжёлый транспортный самолёт будущего
Самым тяжелым и грузоподъемным отечественным самолетом является Ан-124 «Руслан». Такая техника с середины восьмидесятых годов обеспечивает перевозку крупных и тяжелых грузов гражданского и военного назначения. Тем не менее, к настоящему времени наметилась необходимость создания нового самолета того же класса, способного в будущем заменить «Руслан». Существует несколько предложений и проектов такого рода. Пожалуй, самым интересным среди них является проект под шифром «Слон», прорабатываемый Центральным аэрогидродинамическим институтом.
Существующие самолеты Ан-124 продолжают работу и остаются основными отечественными транспортниками тяжелого класса, однако такая ситуация не может сохраняться вечно. Активная эксплуатация техники приводит к выработке ресурса, а списываемые самолеты могут остаться без замены. Кроме того, существует серьезнейшая проблема с двигателями. Наконец, развитию авиационной техники не способствует текущая политическая обстановка. В последние годы предпринимались попытки наладить производство «Русланов» на новой площадке, но желаемые результаты получить не удалось.
По мнению ряда организаций, в существующей ситуации следует запустить разработку совершенно нового транспортного самолета для армии и коммерческих структур. Он может быть разработан с применением современных технологий, решений и агрегатов, что даст известные преимущества перед более старыми Ан-124. Кроме того, при его разработке необходимо учитывать нынешнюю специфику работы транспортной авиации. Все это позволит создать совершенно новый самолет, имеющий серьезные преимущества перед существующей техникой отечественного и зарубежного производства.
Разработка концепции перспективного транспортного самолета началась в 2016 году по заказу министерства промышленности и торговли. Соответствующий контракт был подписан 31 августа 2016 года, и вскоре ЦАГИ начал работу. В кратчайшие сроки были проведены необходимые теоретические проработки, после чего публике представили основные положения проекта.
Концепт-проект перспективного воздушного транспорта под рабочим названием «Тяжелый транспортный самолет» «Слон» впервые представили специалистам и общественности в ходе авиасалона МАКС-2017. Центральный аэрогидродинамический институт им. Н.Е. Жуковского проработал вопрос создания перспективной машины и предложил оптимальный облик транспортного самолета будущего. Предлагаемая машина сможет брать на борт грузы массой до 150-180 т и доставлять их на расстояние до 7 тыс. км со скоростью 850 км/ч. Подобные характеристики сделают ТТС «Слон» мировым лидером в своей категории и обеспечат коммерческий успех.
В ходе выставки МАКС-2017 специалисты ЦАГИ провели презентацию проекта, в ходе которой показали примерный облик перспективного «Слона» и огласили некоторые его характеристики и возможности. Как стало известно позже, проработка концепта продолжилась, а кроме того, были опубликованы новые данные. Так, в прошлом году в 99-м выпуске сетевого научного издания «Труды МАИ» вышла статья «Концептуальное проектирование тяжелого транспортного самолета нового поколения», посвященная проекту «Слон». Ее авторы А.А. Крутов, Е.А. Пигусов, Ю.Н. Чернавских и В.И. Черноусов рассмотрели основные предпосылки к появлению перспективного концепта, а также описали проведенные научно-исследовательские работы и процесс поиска основных решений, сформировавших облик будущего самолета.
Также время от времени ЦАГИ публикует данные о работах по «Слону» и уточняет текущие их стадии. Так, в конце декабря прошлого года генеральный директор института, член-корреспондент РАН Кирилл Сыпало в интервью для РИА Новости рассказал о последних работах, в том числе по тематике транспортной авиации. По его словам, работы по проекту в рамках контракта с Минпромторгом «Слон» продолжаются. Уже проведены продувки моделей самолета в аэродинамических трубах. По итогам текущих исследований будут сформированы рекомендации для конструкторских бюро, которым предстоит создавать технический проект.
25 января пресс-служба ЦАГИ рассказала о решении новой задачи в рамках темы ТТС «Слон». Специалисты института изготовили новую аэродинамическую модель самолета, предназначенную для проведения исследований. Новая модель имеет любопытную архитектуру. В качестве ее основного нагруженного элемента используется центральная секция фюзеляжа, к которой привешиваются все прочие детали. Это сократило количество необходимых деталей, а также упростило изготовление модели. Кроме того, модель выполнена модифицируемой: специалисты смогут изменять различные параметры аэродинамического облика.
Новую модель начнут испытывать в августе-сентябре этого года. Ее будут проверять в дозвуковой и трансзвуковой аэродинамических трубах. Данные, собранные при испытаниях новой модели, дополнят существующую информацию и поспособствуют дальнейшему развитию концепта «Слон».
***
Основные технические подробности концепт-проекта «Слон» были опубликованы еще в 2017 году. Прошлогодняя публикация в журнале «Труды МАИ» серьезным образом дополнила доступный объем данных, а также раскрыла некоторые новые темы. В итоге к настоящему времени в открытом доступе имеются все основные сведения о концепции будущего транспортника. Впрочем, речь идет только о состоянии проекта на момент публикации статей. В связи с особым характером работ облик самолета в будущем может измениться, хотя вряд ли такие изменения будут кардинальными.
Транспортный самолет новой модели предлагается строить по нормальной аэродинамической схеме и оснащать высокорасположенным крылом большого удлинения и хвостовым оперением с одним килем. Практически всю длину фюзеляжа должна занимать грузовая кабина. Этот отсек разработан с учетом опыта по проекту Ан-124. В частности, предусматривается использование носовой и хвостовой погрузочных рамп, а также возможность размещения дополнительной палубы. Силовая установка должна состоять из четырех двухконтурных турбореактивных двигателей.
При строительстве планера предлагается использовать современные металлы и сплавы, а также композиционные материалы. Бортовая аппаратура тоже должна соответствовать актуальным требованиям и обеспечивать решение всех необходимых задач.
С точки зрения конструкции и компоновки фюзеляжа «Слон» напоминает «Руслан», однако предусматриваются существенные отличия. Так, фюзеляж перспективного самолета должен иметь поперечное сечение, образованное пересечением дуг окружностей. За счет этого удалось сохранить ширину пола грузовой кабины на требуемом уровне, тогда как высота потолка увеличивается до 5,2 м (с подъемом груза тельферами до 4,01 м). Верхние дуги сечения образуют некое подобие гаргрота, пригодного для размещения сразу двух салонов.
Основная часть фюзеляжа ТТС «Слон» отдается под грузовую кабину. Спереди и сзади в ней предусматриваются откидные рампы с функциями гермостворки. В полетном положении рампы закрываются подвижными обтекателями. Предлагаются две конфигурации грузоотсека и, соответственно, два варианта фюзеляжа разной ширины. В первом случае кабина имеет ширину 5,3 м, оптимизированную под применение стандартных контейнеров и паллет. Во втором случае ширина составляет 6,4 м, что позволяет перевозить автомобильную и иную технику с двухрядным ее размещением.
Под потолком грузовой кабины предлагается поместить две рельсовые направляющие для тельферов. Предусматривается монтаж дополнительной палубы, позволяющей помещать полезную нагрузку «в два этажа». В частности, это обеспечит одновременную перевозку контейнеров разных типов либо перевозку грузов и людей.
В носовой части фюзеляжа, над грузовым отсеком за подъемным обтекателем, располагается кабина экипажа. Позади нее предлагается поместить салон или каюты для сменного экипажа. За центропланом гаргрот предлагается использовать для аналогичных кают сопровождающего персонала. Внутренние отсеки разделены на две т.н. зоны наддува. В кабине и каютах должно поддерживаться большее давление, чем в грузовом отсеке.
Самолет предлагается оснастить крылом кессонной конструкции со стреловидностью по ¼ хорд 27,5°. Крыло должно иметь удлинение 10,34 и сужение 4. Относительная толщина – от 10 до 14%. Размах крыла – 87-88 м. Для упрощения эксплуатации и размещения техники на стоянке предлагается использовать складные законцовки крыла. Задняя кромка крыла оснащается развитой механизацией. За счет этих устройств следует обеспечить возможность взлета с полос длиной не более 2,5-3 км.
В качестве силовой установки предлагается набор из четырех перспективных турбореактивных двигателя ПД-35 с большой степенью двухконтурности. Изделия с взлетной тягой до 35 тс должны устанавливаться на пилонах под крылом. Необходимые двигатели пока находятся на стадии проектирования. Предприятие «ОДК-Пермские моторы» планирует представить первый прототип ПД-35 к 2023 году. Опытно-конструкторские работы завершатся в 2025-м.
Высокие характеристики самолета «Слон» предъявляют особые требования к его шасси. С учетом опыта предыдущих проектов предложено использование двух носовых управляемых опор и 14 основных, по 7 на каждом борту. Конструкция стоек должна обеспечивать амортизацию, а также изменение клиренса, в том числе с наклоном самолета в нужном направлении.
Габаритные, весовые и прочие характеристики «Слона» зависят, в первую очередь, от типа фюзеляжа и размеров грузового отсека. Расчеты показывают, что применение большей кабины приводит к необходимости использования крыла размахом 88,32 м вместо исходного 87,1-метрового. Площадь крыла соответственно увеличивается с 764,5 кв.м до 789,8 кв.м. Пустой самолет с «узким» фюзеляжем, по расчетам, имеет массу 214,31 т, с «широким» – 222,3 т. Масса коммерческой нагрузки определена в 150 т. Запас топлива – 124-125 т. Максимальная масса для двух вариантов самолета достигает 490,2 т (с узкой кабиной) и 499,14 т (с широкой).
Скорость полета определяется на уровне 800-850 км/ч. С грузом 150 т максимальная дальность полета может составлять 7700 км. При увеличении нагрузки до 180 т дальность падает до 4900 км. Перегоночная дальность с максимальным запасом топлива и без груза – не менее 18,6 тыс. км. Во всех случаях самолету требуется взлетно-посадочная полоса длиной не более 3000 м.
***
В текущем виде проект «Слон» предлагает основные положения облика перспективного транспортного самолета тяжелого класса, способного перевозить до 150-180 т груза. Ряд предложений все еще нуждается в дальнейшей проработке, после чего то или иное конструкторское бюро сможет реализовать концепт в виде полноценного проекта и передать необходимую документацию на производство.
Уже на стадии теоретической проработки проекта были определены его перспективы в сравнении с существующими тяжелыми транспортными самолетами. В статье «Концептуальное проектирование тяжелого транспортного самолета нового поколения» приводятся интереснейшие данные на этот счет, демонстрирующие большие перспективы нового самолета. ТТС «Слон» сравнивается с существующими Ан-124-100, Ан-225 и Boeing 747-8F. Также в ряде случаев авторы статьи упоминают Airbus A380-800F. Во всех случаях перспективный «Слон» показывает те или иные преимущества.
Преимущества «Слона» определяются наличием крупной кабины с двумя рампами, высоким весовым совершенством конструкции, а также сравнительно высокими летно-техническими характеристиками. Так, от более старого Ан-124 разрабатываемый образец отличается большей грузоподъемностью и/или дальностью полета. При сравнении с «Боингом» и «Эрбасом» к этим преимуществам добавляется возможность загрузки через носовую и хвостовую рампы, а также меньшая требовательность к аэродрому.
Таким образом, предложенный концепт-проект тяжелого транспортного самолета с рабочим названием «Слон» представляет большой интерес для всех основных заказчиков и потому должен развиваться дальше. На ближайшее будущее в ЦАГИ запланированы новые исследования моделей в аэродинамических трубах, направленные на сбор дополнительных научных данных и отработку новых решений. Целью текущих работ является определение наиболее эффективного и удачного варианта конструкции перспективного транспортного самолета.
В дальнейшем результаты текущих научно-исследовательских работ могут быть использованы при создании полноценного проекта самолета. Какому конструкторскому бюро предстоит реализовывать новые идеи – неизвестно, хотя есть основания для весьма правдоподобных версий. Также можно предполагать, какой завод затем получит заказ на серийное производство новой техники. Впрочем, до решения таких вопросов еще далеко. Пока науке и промышленности следует сосредоточиться на иных вопросах.
Стоит напомнить, что одновременно с проектом «Слон» прорабатываются другие варианты перспективного транспортного самолета тяжелого класса. Наличие нескольких проектов дает повод для оптимизма и позволяет смотреть в будущее без особых опасений. В ближайшие годы коммерческие и армейские структуры смогут продолжать эксплуатацию имеющихся самолетов Ан-124, а в дальнейшем, по мере выработки ресурса и списания такой техники, на службу смогут поступить совершенно новые образцы, такие как предлагаемый ТТС «Слон».
По материалам:
http://tsagi.ru/
http://trudymai.ru/
https://ria.ru/
https://aex.ru/
https://tvzvezda.ru/
http://airwar.ru/
http://trudymai.ru/upload/iblock/dad/Krutov_Pigusov_CHernavs...
- Автор:
- Рябов Кирилл
- Использованы фотографии:
- ФГУП "ЦАГИ" / tsagi.ru, trudymai.ru