Я думаю, что пришла пора прояснить принцип действия всем нам известного «сердца», того самого, о котором я писал в предыдущей статье.
Паровая турбина элетростанции. Типичное устройство расширения.
Основным двигателем реактивной авиации мира является турбореактивный двигатель (ТРД) и именно его принцип работы мы сейчас без труда и лишних ненужных заморочек проясним.
Все мы прилежно учились в школе :-), и знаем, что в физике существует понятие «тепловая машина» (или «тепловой двигатель»). Человек долго подбирался к ее созданию.
Первые образцы приписывают даже Архимеду и потом Леонардо да Винчи. Но по настоящему она вошла в жизнь человека только в конце 60-х годов 18-го века, когда Д. Уатт построил свою паровую машину. Прогресс не остановить и современную жизнь уже невозможно представить без тепловых машин. Это не только тепловые электростанции и электроцентрали (в том числе, кстати и атомные станции), но и миллионы автомобилей различного назначения и, конечно же, мною очень любимые 🙂 авиационные двигатели.
Теорию работы тепловой машины описывает раздел физики термодинамика. Не углубляясь в ее законы (принцип этого сайта Вам известен, если Вы читали страницу «Сайт об авиации» 🙂 ), скажу, что тепловой двигатель – это машина для преобразования энергии в механическую работу. Работа — ее так сказать полезная «продукция». Этой энергией обладает используемое внутри машины так называемое рабочее тело, в качестве которого обычно выступает газ (или пар в паровой машине). Получает энергию рабочее тело при сжатии в машине, а полезную механическую работу мы потом будем иметь при последующем его расширении.
Но! Надо понимать, что в работоспособном тепловом двигателе работа, затрачиваемая на сжатие газа должна быть всегда меньше работы, которую газ может совершить при расширении. Иначе никакой полезной «продукции» не будет. То есть вариант «на сколько сжали, на столько же и расширили» (все равно как в автомобильном амортизаторе) нам не подходит. Поэтому для сохранения нужной нам работоспособности газ перед расширением или во время него нужно еще и нагревать, а перед сжатием неплохо бы охладить. В итоге за счет предварительного нагрева энергия расширения значительно повысится и сразу появится ее излишек, который можно использовать для получения необходимой нам механической работы. Вот собственно и весь принцип. На его основе и работает турбореактивный двигатель.
Таким образом любой тепловой двигатель должен иметь устройство для сжатия, нагреватель, устройство для расширения и неплохо бы холодильник. Все это есть у ТРД, соответственно: компрессор, камера сгорания, турбина, а в роли холодильника выступает атмосфера. Рабочее тело – воздух, который попадает в компрессор, там сжимается, далее идет в камеру сгорания, там нагревается, смешивается с продуктами сгорания ( керосина) и потом следует на турбину, вращая ее (а она, в свою очередь компрессор) и расширяясь, тем самым теряет часть энергии. И уже далее расходуется «полезная» энергия. Она превращается в кинетическую, когда газ сильно разгоняется в устройстве под названием реактивное сопло (которое обычно бывает сужающимся) и двигатель получает силу тяги за счет реакции струи. Все :-)… ТРД работает. Неплохо этот процесс показан в коротком ролике. Он без комментариев, но они здесь и не нужны :-). Скажу только, что показанное переднее колесо – это компрессор, далее кольцом вокруг вала – камера сгорания и за ней колесо турбины. Все схематично, но достаточно просто, чтобы понять как работает турбореактивный двигатель…
Более подробно об устройстве ТРД и его разновидностей мы поговорим в следующих статьях.До встречи…
Р.S. Ролик рекомендую смотреть в большом формате.
Фотография кликабельна.
No related posts.
avia-simply.ru
Caravelle
В авиации применяются несколько схем расположения крыла относительно фюзеляжа (низкоплан, центроплан, высокоплан) и двигателей (например: под крылом, в хвосте)
В современных реактивных пассажирских лайнерах наибольшее распространение получила схема низкоплана с двигателями под крылом. Конечно, любая компоновка — это совокупность плюсов и минусов, но преимущества этой схемы перевешивают её недостатки. Боинг исследовал множество вариантов и остановился именно на ней для своих самолетов Б737, 747 и т. д.
Размещение двигателя в задней части фюзеляжа дает возможность повысить аэродинамическую чистоту крыла, уменьшить шумность в салоне и снизить аэродинамические эффекты от обтекания фюзеляжа реактивной струей. Так же меньше дестабилизирующий момент при отказе двигателя.
Но при этом возникают свои проблемы. Итак, несколько слов о компоновке «Двигатель в хвосте»
«Свой» писал:1. Есть такая пакость у движков на хвосте — попадание самолёта в так называемый затяжной, «замкнутый» срыв при выходе самолёта на закритические углы атаки в 25-30° и выше. Самолет как бы «запирался»в этом положении с задранным носом, терял скорость, сваливался в штопор. Выход на закритические углы случался при попадании самолёта в мощный восходящий поток, порыв воздуха. Такие мощные порывы на больших высотах весьма редки, но каждый самолёт, как правило, в них попадает. Однако, как выяснилось, только самолёты с двигателями на хвостовой части фюзеляжа оказались неустойчивыми на этом режиме. На закритических углах атаки с крыла срывается спутная струя воздуха, которая попадает на ВЗ двигателей (что приводит к помпажу) и на горизонтальное оперение (рули высоты), делая его неэффективным.Печальный пример:
А горизонтальное оперение у компоновки двигатели на хвосте, как известно, располагается на вершине киля (если его устанавливать на фюзеляже, то оно попало бы в струю газов из сопла двигателей). Так называемое Т-образное хвостовое оперение ещё и тяжелее обычного. Существенное утяжеление конструкции является значительным недостатком самолётов с двигателями на хвосте. Кроме тяжёлого хвостового оперения, самое большое утяжеление имеет фюзеляж, на котором крепится силовая установка, загружающая его. Как оказалось, на самолётах с двигателями на хвосте преимущества «аэродинамически чистого» крыла снижались за счёт увеличения аэродинамического сопротивления, обусловленного взаимовлиянием (интерференцией) мотогондол и хвостовой части фюзеляжа.
2. Ко всему прочему, расположение двигателей в хвосте - отбирают часть салона, этим увеличивая общую длину фюзеляжа. Сравните длину 5-рядного SSJ (29,94 м, 98 пассажиров в 19.5 рядов) и 6-рядного Ту-334 (31,26 м, 102 пассажира в 17 рядов).
3. Существует и недостаток, связаный с близостью расположения двигателей друг к другу (а так же компактностью топливопроводов в хвосте): в случае пожара одного мотора шансы, что огонь повлияет и на второй (третий) двигатель (или подачу топлива к ним) - много выше, чем у самолетов с широко разнесёнными двигателями (под крылом).
4. Если двигатель подвешен под крылом, то его вес частично уравновешивается подъемной силой крыла(в полете). А если он в хвосте - вес ничем не уравновешивается, окромя как прочностью конструкции фюзеляжа и (крыла тоже). Или, если сказать по другому, двигатели на крыльях хорошо разгружают и само крыло - подъемная-то сила стремится задрать крыло вверх.
5. Двигатели "под крылом" ГОРАЗДО удобнее обслуживать. Из интервью Жака Декло: Я хотел бы подчеркнуть, что низкое положение двигателя является огромным преимуществом для техобслуживания. Благодаря такому его расположению мы способны заменить любое оборудование в течение 20 минут, для замены двигателя потребуется менее двух часов. А стоимость техобслуживания является одним из важнейших критериев для авиакомпании-заказчика. Подробное описание проблемы, сравнение доступа к двигателям, много фото
6. Ещё один недостаток связан с большой разбежкой центровки самолетов. Расположенные сзади двигатели приводят к смещению назад центра тяжести (ЦТ) самолета. Смещается назад и крыло. В результате фюзеляж и пассажирская кабина оказываются разделёнными крылом на неравные части — длинную носовую и короткую хвостовую. При этом наличие коммерческой нагрузки (пассажиры, багаж, груз) перемещает ЦТ вперед относительно крыла, а её отсутствие (перегоночный вариант, неполная загрузка) приводит к перемещению ЦТ самолета назад. В итоге расстояние между крайними положениями ЦТ превысило у самолетов с «высоким движком» все ранее известные пределы. Как решить эту проблему? Первые создатели таких самолетов — конструкторы «Каравеллы» и Ил-62 — решили идти привычным путём. Пусть истинная разбежка огромна, но летать самолёт должен только при умеренном её значении, характерном для прежних самолетов с двигателями на крыле, следовательно, необходимо компоновать крыло и главные стойки шасси относительно переднего положения ЦТ (полная загрузка). Что же будет, когда пассажиры выйдут и ЦТ переместится назад? Самолёт перевернется на хвост? Чтобы этого избежать, на Ил-62 применили дополнительную хвостовую стойку шасси, на которую опирается пустой самолёт. Как-то во время испытаний Владимир Коккинаки забыл убрать хвостовую опору перед взлётом и при разбеге сломал ее. Он комментировал это происшествие так: «Отлетает всё, что не нужно самолету». Пилоты не любят непонятных усложнений… У «Каравеллы» роль хвостовой опоры играл бортовой пассажирский трап в хвостовой части фюзеляжа (после высадки пассажиров самолет опирается на него, пока топливозаправщик не зальет горючее в крыльевые баки). Это на земле, а как лететь, если ЦТ переместится назад и самолет окажется неустойчивым в полёте? На Ил-62 предусмотрен балластный бак в носовой части фюзеляжа, в который при отсутствии коммерческой нагрузки заливается вода. Ведь топливо не следует размещать в фюзеляже по соседству с пассажирской кабиной — это пожароопасно. На «Каравелле» в перегоночном полёте в носовые багажники грузят балласт. Это, если можно так сказать, решение проблемы «по-французски». Оно связано с эксплуатационными трудностями, опасностями ошибиться при использовании балласта. В крейсерском полёте самолёт летает при малых разбежках центровки, что требует меньших балансировочных нагрузок на горизонтальное оперение и меньших его размеров.
Ещё примеры севших на хвост самолетов и сравнение их компоновок
7. Итак, двигатели "под крылом" работают на устойчивость самолёта и на его хорошую весовую культуру (при прочих равных такой самолёт весит меньше тех, у кого движки расположены по-другому), т.е. самолёт везёт больше комм.нагрузки.
Вероятно, указанные выше ограничения не устраивали английских создателей VC-10, DH-121, ВАС 111. Они захотели решить проблему кардинально — обеспечить возможность полёта при всех имеющихся огромных разбежках центровки. При этом надо компоновать крыло и главные стойки шасси относительно заднего положения ЦТ (самолет без нагрузки). В этом случае самолет никогда не перевернётся на хвост и всегда будет устойчивым в полёте. Но проблема возникает при полной загрузке самолета. Она состоит в том, что огромное плечо главных стоек шасси относительно ЦТ затрудняет отрыв передней стойки шасси при взлете самолета. Трудно и балансировать самолёт в полёте: требуются большие усилия на горизонтальном оперении и углы его отклонения, что увеличивает сопротивление в полёте. Эти проблемы решаются только за счёт существенного увеличения площади (и массы) горизонтального оперения. Для примера сравним близкие по размерам самолеты: скомпонованный «по-французски» Ил-62 имеет площадь горизонтального оперения, составляющую 14,7% от площади крыла, а скомпонованный «по-английски» VC-10 — 23%.
Возможных компоновок двигателя для пассажирского лайнера сегодня, фактически, всего две — на хвосте и под крылом (у верхнего крыла глюков ещё больше). Естественно, выбирая между мифической опасностью «засосать в движок мусор с полосы» и хорошо известным авиаторам гемороем…
Про движки на хвосте можно сказать ещё то, что известно об одной катастрофе и двух «инцидентах» связанных с попаданием на взлёте в движки ледяной корки с крыльев. Виновата, само собой, аэродромная служба — но факт остается фактом. «Под крылом» такого не может случиться в принципе.
А расскажите так же и про минусы компоновки «движок под крылом»
Выводы по пунктам:
Соответсвенно, выбор конструктора пляшет именно от размера самолета. В среднем классе — или встроенный трап и геморой с ЦТ, или движки под крыло — но получается дверь на большой высоте.
Вот какую штуку нашел. Полюбуйтесь, как извращаются люди, лишь бы не ставить двигатель на хвост!!!
Валерий Попов писал: … У самолётов с размещением двигателей в хвосте есть ещё одна проблема — нелокализованное разрушение двигателя. Вероятность поражения обломками двигателя коммуникаций, генераторов, гидронасосов, элементов системы управления значительно выше, чем при размещении двигателей под крылом. Сертифицировать самолёт в такой схеме можно, но уровень безопасности будет заведомо ниже, чем для альтернативного варианта. То же отностится к пожару двигателя (читайте Ершова). Причём это нелокализованное разрушение, в отличие от попадания в двигатель посторонних предметов, реальная опасность. За последние 3-4 года в России было 2 случая — Як-42 и Ту-154. В то время, как по попаданиям посторонних предметов — проблем не припомню…
Drozdov Vadim пишет: Добавлю, что на самом распостранённом ныне Ту-154 проблему пытались решить также наклонив назад стойки основного шасси (ось тележки при этом сдвигается назад относительно заднего лонжерона). Но получили дополнительную проблему в виде необходимости усиления задней части фюзеляжа из-за появления эффекта «ножниц» при касании земли. Если посмотрите на фюзеляж за крылом — видны серьёзные усиливающие накладки. Тем не менее избавиться от проблемы полностью не удалось и перегрузка на посадке ограничена до 2,0. Это довольно небольшая величина, и усугубляет ситуацию инертное поведение машины в продольном канале, особенно при передних центровках. Поэтому требования к технике пилотирования этого самолёта весьма высоки, а цена жёсткой посадки довольно большая.
Lukas писал: двигатель под крылом — разгружает крыло. Т.е. в весовом отношении со схемой двигатель в хвосте проигрываем дважды: и крыло тяжелее, и хвост начинает весить как чугунный мост.
Экзот: Разница в топливной системе близка к принципиальной. Расходные баки/отсеки располагаются у «двигатель по крылом» также в баках или рядом с ними. И, при необходимости, топливо оттуда может поступать даже при отказе самолётных подкачивающих насосов. При расположении двигателей на хвостовой части фюзеляжа это очень сложно.
При расположении двигателей под крылом двигатели продолжают работать даже при невероятном отказе всех СПН. Если же Вы предполагаете отказ всех СПН вероятным (например, умерла вся электросистема), то даже в этом случае силовая установка продолжит работать. Чего нельзя сказать о компоновке «двигатель в хвосте».
http://www.aviaport.ru/conferences/32061/181.html#p371475
20.06.2015 Vetrogonov пишет:
16:59 tomashomecat пишет:чистое крыло и меньший разнос (крутящий момент) движков это для Вас пустой звук?
Совершено пустой. Они не компенсируют большое количество недостатков жопомоторов.Это понятно каждому, кто в состоянии представить прохождение сил в полете по каркасу.
21.06.2015 tomashomecat пишет:
20.06.2015 Vetrogonov пишет:Это понятно каждому, кто в состоянии представить прохождение сил в полете по каркасу.
1. насколько я знаю главная причина всеобщего переноса движков под крыло в 60х годах был вес тогдашних движков нужной мощности, сейчас такой проблемы нет.1. с точки зрения геометрии центр силы тяги "жопомотора" почти идеально совпадает с центром лобового аэродинамического сопротивления что облегчает работу каркаса, чего совсем нельзя сказать про движки под крылом низкоплана. их момент на кабрирование нужно тоже как-то компенсировать конструкцией фюзеля плюс частичной потерей эффективности крыла.2. "жопомотор" не должен создавать никаких проблем для конструкции каркаса современного пасс-самоля с мощной палубой посреди фюзеля.
21.06.2015 Посторонним В пишет:Котик, ты бы лучше в историю авиации не вдавался! ;)В 60-е годы как раз шло массовое "перемешивание" двигателей в хвост - по примеру "Каравеллы". Даже Боинг после В-707 создал 727-й по таккой схеме. И главным фактором было уменьшение шума в пассажирском салоне.
21.06.2015 asp пишет:
09:51 aosta63 пишет:главная причина переноса движков под крыло - масса возникающих плюсов. Крыло разгружается от действующей подъемной силы, и его масса становится ниже. Хвостовая часть фюзеляжа тоже становится легче так как не должна воспринимать тягу. Доступ к двигателям проще.и еще я смутно помню, что двигатель под крылом играет роль своеобразного противофлаттерного грузана вход в двигатель не попадают возмущения с крыла и он не затеняется. все это способствует устойчивости работы двигателей.
… а еще на мотогондолы работают как запасное шасси, и после поездок на них самолет можно использовать снова :-)
21.06.2015 Посторонним В пишет:
К плюсам компоновки "двигатель под крылом" можно отнести и то, что при увеличении тяги возникает дополнительный кабрирующий момент - в отличие от компоновки "двигатели в хвосте", где в той же ситуации наоборот - создаётся пикирующий момент.Вспоминается Туношна…Понятно, что не из-за этого, но, может, именно этой малости и не хватило… (
21.06.2015 B_A_K пишет:
tomashomecat,Я так вижу, вы прям всезнайка в авиации :) И где только таких делают?
"В плюс" схемы "двигатели в хвосте" можно отнести, по большому счёту, только "чистое крыло" и меньшую шумность в передней части салона. Во всём остальном эта схема проигрывает традиционной начисто!
Работа силовой схемы фюзеляжа (а не каркаса!) на растяжение-сжатие далеко не самое главное. Я бы сказал, несущественное. Основное нагружение фюзеляжа - это изгиб. Эпюра изгибающих моментов, действующих на фюзеляж, определяется разносом масс. Чем весомей некий агрегат (двигатель, к примеру) и чем дальше он расположен от точки приложения аэродинамических сил от крыла (1/4 САХ), тем большеизгибающий момент, тем больше металла вы туда заложите. Размещение двигателей в хвосте приводит к заметному перемещению центра тяжести конструкции. Как следствие - уменьшается плечо горизонтального и вертикального оперения. Вряд ли вы знаете, что в горизональном установившемся полёте статически устойчивого самолёта стабилизатор создаёт отрицательную подъёмную силу. Это нужно для парирования момента, создаваемого парой сил: вес самолёта и подъёмная сила. Поскольку плечо стабилизатора уменьшилось, силу на стабилизаторе приходится увеличивать, что, соответственно, сказывается на ЛТХ самолёта в целом.Как справедливо было отмечено выше одним из авторов, выдвинутые вперёд двигатели при установке их на крыле служат противофлаттерными грузами. Вкупе с разгрузкой крыла это позволяет применить более тонкие профили, что, как учили нас в институтах, снижает аэродинамическое сопротивление (со всеми вытекающими последствиями).Есть ещё масса нюансов, например, увеличение веса топливной системы, бОльшая трудоёмкость обслуживания и, не поверите, двигатели в хвосте охотнее собирают с ВПП всякую бяку. Так что поменьше гонора в суждениях, есть резоны, про которые не пишут в "мурзилках", и только разработчик самолёта, прикидывая хрен к носу, определяет, чем он может пожертвовать, а чем нет, чтобы его самолёт покупали.
21.06.2015 Engineer_2010 пишет:
Krendel V.M. пишет: …задачей про пластинку бесконечного размаха на крутильной пружинке проблема флаттера не исчерпывается ))
Это точно, если учесть, что ко всем крутильно-машущим колебаниям консолей ОЧК ещё добавляется возбуждающий фактор от поперечно-вертикальных колебаний мотогондол. Кстати, на ролике про частотные испытания SSJ наглядно можно увидеть, как на определённых частотах начинают «мотыляться» движки: http://www.youtube.com/watch?v=mIUUncpPnyMЯ слышал от спецов по флаттеру из ЦАГИ, что в своё время, как на Ил-86 (или 96, точно не помню), так и на Ту-204, пришлось изрядно попотеть над решением проблем взаимодействия крыло-мотогондола. По их же рассказам, китайские товарищи сознательно выбрали для своего «пробного шара» в лице ARJ-21 компоновку с двигателями в ХЧФ, чтобы не связываться с этой непростой задачей.p.s. Кадры с «трясучкой» мотогондол примерно на 5 мин 45 сек.
Читайте также:
20 Jun 2012 14:07 (опубликовано: skydiver000)
Если вам понравилась статья, не забудьте поставить "+"
Читайте далее
Случайные статьи
Использование материалов сайта разрешается только при условии размещения ссылки на superjet100.info
superjet.wikidot.com
С
амостоятельно самолет движется по земле с помощью маршевых двигателей, работающих на холостом ходу. Однако их тяга даже в таком режиме чрезмерна, и самолет все время стремится набрать скорость больше требуемой для рулежки. Пилотам приходится парировать это тормозами, так что езда отнимает у них немало сил. Даже тяга одного двигателя для самолета великовата, да и использовать двигатели для руления неэкономично.
Во-первых, двигатели потребляют драгоценный керосин, причем явно в большем, чем надо для руления, количестве. Расход топлива на руление составляет 2-4% от общего расхода топлива на выполнение полетов, и тем значительнее, чем чаще летает (и рулит) самолет. Проблема особенно значительна для узкофюзеляжных авиалайнеров, летающих на небольшие расстояния. Им приходится большее время перемещаться по земле, особенно если они летают в крупные загруженные аэропорты, где ситуация усугубляется задержками вылета. Если задержки небольшие, выключать на время двигатели, как это практикуют иные авиакомпании в случае значительного простоя, бессмысленно и даже опасно: можно не успеть вписаться в слот.
Во-вторых, потребляя керосин, двигатели работают. Из лишних минут набегают часы, а это больший износ двигателя (особенно в запыленных и «засоленных» местах), больше ТО, больше расходов.
В третьих, двигатели, работая, создают не только тягу, но и эмиссии. Газы – это половина беды, вот звук – это очень серьезно. Кабы самолет ездил, используя только ВСУ, в аэропортах было бы значительно «зеленее».
Ну и практически снимается проблема попадания в двигатели посторонних предметов: раз двигатели не работают, они ничего в себя и не засасывают.
Отчасти проблема решается с помощью тягачей, но их использование не только дорого, но и неудобно, и не везде возможно. Вот если бы тягач находился на самом самолете…!Таким образом, идея снабдить самолет приводом на колеса является очевидной, очевиден и тип привода – электрический. Но вот дальнейшее далеко не очевидно. Проще всего поставить привод на колеса носовой стойки – там ему не будут мешать тормоза, да и сама конструкция стойки попроще. Это предлагает зарегистрированная на Гибралтаре компания Borealis Exploration, с 2005 года работающая над устройством WheelTug. Устройство состоит из индукционных электромоторов, устанавливаемых в колеса носовой стойки, и весит всего 136 килограмм, включая интерфейс в кабине и контроллеры.
Первые испытания прошли еще в 2005 году на Boeing 767 авиакомпании Air Canada, тогда колеса носовой стойки вращались установленными снаружи их моторами. Самолет вполне успешно рулил, развивая по прямой скорость до 15 км/ч и мог даже двигаться задом наперед.
В 2010 году опытный образец WheelTug был смонтирован на B737 чешской авиакомпании Travel Service и также показал себя хорошо. Именно 737-й является основной целью Borealis Exploration, хотя устройство можно установить буквально на любой самолет. Первой интерес проявила израильская авиакомпания El Al, но стартовым покупателем станет итальянская Alitalia. Первый WheelTug она должна получить для своих А320 в 2013 году. По прикидкам производителя, итальянцы, используя WheelTug, на каждом самолете будут экономить до 500000 долларов в год! Сумма складывается из расценок на пушбэк – от 50 до 150 долларов за раз, экономии керосина – 200-210 литров (150-170 долларов) за раз, и снижение износа двигателей. Другие специалисты называют меньшие суммы экономии – 200000 долларов в год, напоминая вдобавок, что даже те полтораста килограммов, которые весит WheelTug, в полете окажутся лишним грузом и будут способствовать увеличению расхода топлива. Отказаться же совсем от услуг тягачей в аэропортах в любом случае не получится: в случае поломки на самолете ВСУ его придется буксировать на взлет «традиционным способом».
Но в любом случае заказчики на WheelTug есть – в общей сложности итальянская Alitalia, израильские El Al и Israir, индийская Jet Airways и турецкая Onur Air собираются, судя по протоколам о намерениях, закупить 232 системы для своих A320 и В737, причем от итальянцев получен твердый контракт на 100 WheelTug.
Немцы из DLR в июне 2011 года провели эксперименты, снабдив А320 колесами с электроприводом, работающим от батарей. Из положительных находок – тот факт, что применение электрической рулежной системы, питающейся от батарей, на узкофюзеляжных лайнерах в масштабах аэропорта Франкфурта дало бы ежедневную экономию 44 тонн керосина. Однако в чисто техническом плане возникли сложности. Оказалось, что из 73.5 тонн максимального веса самолета на носовую стойку приходится всего 5-7 тонн. Ее колеса при весе самолета в 47 тонн начинают буксовать при приложении к ним усилия в 6000 ньютонов на метр. По сравнению с табличными 3500 ньютонами на метр, требуемыми для того, чтобы сдвинуть с места А320 с отключенным тормозом, это солидно, но ведь этот параметр взят для идеального сцепления колес по ровной и сухой поверхности. Если же колеса носовой стойки попадают в понижение на полосе, это усилие сразу возрастает до 5800 ньютонов на метр, а при обледенении носовые колеса вообще не смогут стронуть самолет с места.
Уж как этот вопрос с «Эрбасом» собираются решать в Borealis Exploration, не ясно, но уже упоминавшиеся испытания WheelTug в 2010 году на Боинге 737 проходили в декабре в Праге, там были и лужи, и снег и даже ледок, и руление осуществлялось нормально.
Но в других краях снег имеется в избытке, и там прорабатывают другие варианты, точнее оснащение электромоторами основных стоек шасси. Тут проблема недостаточного прижима отсутствует – стойки расположены вблизи центра тяжести, – зато есть много других трудностей. Но попытаться все же стоит.
Пытаются американская L-3 communication, Lufthansa и Airbus. В декабре прошлого года они провели испытания предоставленного немецкой авиакомпанией А320, во внешних колесах основных стоек которого были смонтированы обычные электромоторы с планетарной коробкой передач. Правда, для размещения двигателей в колесах пришлось демонтировать тормоза, так что на летные испытания рассчитывать не приходилось – самолет только рулил по земле.
Испытания заняли 14 часов чистого времени, измерения проводились в 40 точках по параметрам усилия для приведения самолета, масса которого изменялась в пределах от 46 до 60 тонн, в движение, разгонным характеристикам, потреблению энергии, выделению тепла, деформации шин при различном давлении в них, и т.д. в различных условиях. Самолет ездил и по сухой, и по влажной полосе, в ветер с порывами до 70 узлов, вверх по 3% уклону и даже задом наперед, причем с работающими на холостом ходу двигателями. Максимальная скорость составила 13.5 узлов.
Пилотам, участвовавшим в испытаниях, система понравилась. Управление самолетом серьезно облегчилось, поскольку приемистость электромотора гораздо больше, чем у турбин, и он быстрее откликается на желания пилота. Турбина сначала «тормозит», медленно набирая обороты, а потом пилоту приходится уже тормозить самому, смиряя чересчур разогнавшийся самолет – с электромотором об этом можно забыть. Были отработаны всевозможные развороты и заходы на парковку, никаких проблем с этим у испытателей не возникло, тем более что двигатели оборудованы системой синхронизации, и при повороте носовой стойки на 75 градусов соответствующий двигатель отключается и самолет разворачивается «на пятке».
По результатам испытаний планируется определить конкретную мощность, которую должны развивать электромоторы, отчего напрямую будет зависеть масса и размеры серийного устройства. На первый раз инженеры перестарались – поставили столь мощные электромоторы, что самолет уверенно двигался даже на одном из них. Мощность надо будет подобрать так, чтобы самолет мог набрать 20 узлов за полторы минуты – таковы требования «Эрбаса».
В июле 2012 года было объявлено, что в состав разработчиков вошла британская Crane Aerospace, которая займется созданием привода на колеса, управления тормозами, трансформаторами и прочей электроникой, управляющей энергоснабжением, а равно и интеграцией всего механизма в самолет. На долю L-3 останется создания моторов и сцепления. Прототип, как ожидается, будет готов к концу 2013 года, а сертификация состоится в 2015-м.
У L-3 сотоварищи уже есть конкуренты – Safran и Honeywell, которые собирали в ноябре 2011 года данные, гоняя по земле обычный А320. Они планируют создать устройство, которое в сборе (мотор, система охлаждения, коробка передач, сцепление, которое отсоединяется для взлета и посадки) будет весить около 100 килограмм, пока решено, что на каждой стойке ведущим будет одно колесо, и их будут приводить в движение по одному мотору (были варианты сделать ведущими все четыре или ставить по два мотора на колесо).Испытания прототипа планируются на 2013 год, а в серию изделие пойдет где-то в 2016-м.
К
ак альтернатива самодвижущемуся самолету, предлагается «беспилотный» аэродромный тягач TaxiBot, управляемый из пилотской кабины. Машина разрабатывается совместно Israel Aerospace Industries (IAI), производителем тягачей TLD, Airbus и Lufthansa LEOS, подразделением Lufthansa Technik. В отличие от обычных аэродромных тягачей, используемых только для вывода самолета со стоянки, с использованием TaxiBot самолет будет буксироваться вплоть до стартовой позиции.
Первые испытания прошли еще весной 2011 года, в 2012 году производилась доработка конструкции, в 2013 году начнется сертификация, а в мае того же года должны начаться шестимесячные «строевые» испытания трех опытных машин в аэропорту Франкфурта на рейсовых B737 «Люфтганзы». В ходе их будет отрабатываться применение тягачей, сбор данных, оптимизация процедур и начнется подготовка к серийному выпуску. Что касается заказов, то пока есть только протокол о намерениях от Bankers Capital Transportation Leasing Group, предполагающей купить «значительное количество» TaxiBot на сумму в 97 миллионов долларов. IAI ведет переговоры с американцами об организации у них таких же испытаний, что и во Франкфурте, в конце 2013 года.
Таким образом, конкуренция на рынке «вспомогательных наземных двигателей» ожидается значительная. Но и безо всякой конкуренции задача предстоит нелегкая: обеспечить не только движение самолета по полосе, но и надежность, легкость ТО, экономичность. И возможность установки как на новые, так и на ранее произведенные самолеты.
С такими требованиями не факт, что затея с самодвижущимся без помощи турбин самолетом вообще реализуется. Но игра все же стоит свеч!
aviaglobus.ru
