Самолеты с двумя двигателями: Ил-96 с двумя двигателями ПД-35 может появиться в 2025 году » Авиация России

Содержание

«Какие плюсы и минусы у боевых самолётов с двумя двигателями по сравнению с одним двигателем?» — Яндекс Кью

Пассажирские самолеты — пути развития

Пионерами в гражданской реактивной авиации стали англичане. В 1952 г. начала выполнять регулярные
рейсы на линии Лондон — Йоганнесбург реактивная «Комета». Это было историческое событие в авиатехнике.
Даже специалисты находились под впечатлением
необычного вида реактивного лайнера -заостренного носа, акулоподобных отверстий воздухозаборников
двигателей в корне крыла, отсутствия воздушных винтов… Правда, «Кометам» не повезло. Усталостное
разрушение гермокабины в зоне выхлопа из сопел двигателей привело к катастрофе. Причины были обнаружены
только после длительных исследований. До их выявления и устранения полеты «Комет» были приостановлены. (Более
ранней и более успешной была эксплуатация пассажирских турбовинтовых самолетов «Вайкаунт».)

В 1956 г. на линию Москва — Иркутск вышел
первенец отечественных гражданских реактивных самолетов -знаменитый Ту-104. Пассажирские реактивные
самолеты первого поколения, конечно, создавались на основе разработок и опыта, накопленного при
эксплуатации реактивных военных самолетов. Известно, что Ту-104 являлся модификацией бомбардировщика Ту-16 (коренное
отличие состояло в новом фюзеляже с пассажирской гермокабиной). Создатели «Комет», бесспорно,
использовали опыт проектирования английских бомбардировщиков серии «V» («Виктор», «Велиэнт»,
«Вулкан»). «Комета» имела четыре, а Ту-104 — два двигателя, которые располагались в корне крыла (в месте
его сочленения с фюзеляжем) точно так же, как и у перечисленных бомбардировщиков. Но такое удачное
компоновочное решение плохо согласовывалось с требованиями комфорта в пассажирской кабине и приводило к
значительному шуму и вибрациям в ней. Двигатели, расположенные рядом с бортом пассажирской кабины, могли
привести к ее разгерметизации от вероятного разрушения лопаток турбины или компрессора, вызвать пожар.
Применение этой компоновки для бомбардировщиков объяснялось лучшей аэродинамикой: двигатели лучше
вписывались в крыло, уменьшалось сопротивление самолета. Однако снижение комфорта и безопасности
пассажирских самолетов представлялось неприемлемым. Поэтому компоновочные решения, реализованные французами на реактивном пассажирском самолете «Каравелла»
(главный идеолог проекта Пьер Сатрэ) и удачно ими разрекламированные, были восприняты как революционные и
очень актуальные. У «Каравеллы» не было военных прототипов. Это была оригинальная разработка, но она
появилась позже английских и наших первенцев (начало эксплуатации — I960 г.). «Изюминка» была в том, что
французы расположили два турбореактивных двигателя в хвостовой части фюзеляжа (по его бокам). В результате
крыло получилось «аэродинамически чистым», а пассажирская кабина -выведенной из зоны наибольшего
звукового давления двигателей (плоскость вращения турбины, компрессора и область струи газов из сопла).
Снижение шума и вибраций кардинально решали проблемы комфорта пассажиров.

Силу воздействия французского примера можно оценить по тому факту, что почти все
самолетостроительные фирмы «клюнули» на это решение и все второе поколение пассажирских реактивных
самолетов было создано не без влияния «Каравеллы» — с двигателями на хвостовой части фюзеляжа. Назовем
эту компоновку ДнФ (двигатели на фюзеляже). В Англии компоновки ДнФ имели: ВАС 111 (2 двигателя), DH-121 (3 двигателя), «Виккерс» VC-10 (4 двигателя), у нас -Ту-134 (2
двигателя), Ту-154 (3 двигателя), Ил-62 (4 двигателя), Як-40 и Як-42 (3 двигателя). Даже американские проектировщики
после очень удачных для своего времени пассажирских Боингов 707 и Дугласов 8 с четырьмя двигателями,
расположенными на пилонах по размаху крыла (жизнь показала большую выгоду такой компоновки, назовем ее ДнК -двигатели
на крыле), не удержались и отдали дань компоновке ДнФ — Боинг 727 (3 двигателя), ОС-9 (2 двигателя). «Загипнотизированные»
французами, не все фирмы должным образом оценили и недостатки, которые, как оказалось, присущи компоновке ДнФ.
Поэтому многие из них проявились слишком поздно. По непонятным причинам потерпели катастрофу в полете ВАС 111,
Ту-134. Трудные исследования выявили
причину: попадание самолета в так называемый , затяжной, «замкнутый», срыв при выходе самолета на за-критические
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 самолета в мощный восходящий поток,
порыв воздуха. Такие мощные порывы на больших высотах весьма редки, но каждый самолет, как правило, в них
попадает. Однако, как выяснилось, только самолеты с двигателями на хвостовой части фюзеляжа оказались
неустойчивыми на этом режиме. На закритических углах атаки с мотогондол срывается спутная струя воздуха,
которая попадает на горизонтальное оперение и делает его неэффективным. А горизонтальное оперение у
компоновки ДнФ, 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 еще и тяжелее
обычного. Существенное утяжеление конструкции является значительным недостатком самолетов с ДнФ. Кроме
тяжелого хвостового оперения, самое большое утяжеление имеет фюзеляж, на котором крепится силовая установка,
загружающая его. Как оказалось, на самолетах с ДнФ преимущества «аэродинамически чистого» крыла
снижались за счет увеличения аэродинамического сопротивления, обусловленного взаимовлиянием (интерференцией)
мотогондол и хвостовой части фюзеляжа.

Другой недостаток связан с большой разбежкой центровки самолетов с ДнФ. Расположенные сзади
двигатели приводят к смещению назад центра тяжести (цт) самолета. Смещается назад и крыло. В результате
фюзеляж и пассажирская кабина оказываются разделенными крылом на неравные части — длинную носовую и
короткую хвостовую. При этом наличие коммерческой нагрузки (пассажиры, багаж, груз) перемещает цт вперед
относительно крыла, а ее отсутствие (перегоночный вариант, неполная загрузка) приводит к перемещению цт
самолета назад. В итоге расстояние между крайними положениями цт превысило у самолетов с ДнФ все ранее
известные пределы. Как решить эту проблему? Первые создатели таких самолетов — конструкторы «Каравеллы»
и Ил-62 — решили идти привычным путем. Пусть истинная разбежка огромна, но летать самолет должен только при
умеренном ее 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? Самолет перевернется на хвост? Чтобы этого избежать, на Ил-62 применили дополнительную
хвостовую стойку шасси, на которую опирается пустой самолет. Как-то во время испытаний Владимир Коккинаки
забыл убрать хвостовую опору перед взлетом 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 полете? 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 полете 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 полете самолет летает при малых разбежках центровки, что требует меньших балансировочных
нагрузок на горизонтальное оперение и меньших его размеров.

Вероятно, указанные ограничения не устраивали английских создателей VC-10, DH-121, ВАС 111. Они захотели
решить проблему кардинально — обеспечить возможность полета 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 перевернется на хвост и всегда будет устойчивым в полете. 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 самолет
в полете: требуются большие усилия на горизонтальном оперении и углы его отклонения, что увеличивает
сопротивление в полете. Эти проблемы решаются только за счет 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%.

Перечисленные сложности и недостатки
существенно поколебали привлекательность компоновки ДнФ, и последующее поколение пассажирских реактивных
самолетов было создано под лозунгом отказа от нее и перехода к компоновке ДнК. «Застрельщиком» здесь
выступила фирма «Боинг», которая следующий за Боингом 727 самолет, причем меньших размеров, выполнила с
двумя двигателями, расположенными под крылом (по его размаху). Это был Боинг 737. Фирма сознательно пошла на
опасность, связанную с низким расположением воздухозаборников двигателей над поверхностью ВПП. Конечно, все
последующие самолеты: гигантский Боинг 747, магистральные Боинг 757, Боинг 767 и самый современный Боинг 777 -имели
двигатели на крыле. Для многих конструкторов отказ от компоновки ДнФ в пользу ДнК не был столь однозначным и
был связан со многими колебаниями. Так, наш аэробус Ил-86 вначале проектировался с четырьмя двигателями на хвостовой части фюзеляжа, как предыдущий Ил-62 (был
построен макет). И только более глубокий анализ весовых и эксплуатационных характеристик, а также пример
зарубежных фирм вынудили проектировщиков принять правильное решение: ведь большие размеры аэробуса
позволяли безболезненно разместить двигатели на пилонах под крылом. За рубежом также наблюдались колебания
и ошибки. Так, англичане вначале решили не участвовать в создании европейского трехсотместного аэробуса А 300,
а построить свой ВАС 311 с такими же размерами и характеристиками, но с привычной для фирмы ВАС компоновкой ДнФ,
которую имел предыдущий стоместный самолет второго поколения ВАС 111. Худшие весовые характеристики
способствовали принятию решения об отказе от проектирования ВАС 311.

Таким образом, если сравнивать две основные компоновки ДнК и ДнФ, то ДнК характеризуется более
легкой конструкцией, зато «аэродинамически чистое» крыло обеспечивает ДнФ несколько более высокое
аэродинамическое качество. Но нужно учесть, что соотношения преимуществ и недостатков этих компоновок
зависят от размеров самолетов и дальности полета. Весовые преимущества ДнК возрастают с увеличением
размеров сравниваемых самолетов. С другой стороны, степень утяжеления конструкции самолетов с ДнФ снижается
с уменьшением их размеров. Это объясняется тем, что самолеты малых размеров имеют меньшую степень
нагруженности конструкции и большие избытки прочности. Поэтому у них увеличение нагруженности фюзеляжа в
силу расположения на нем двигателей частично реализуется за счет имеющихся избытков прочности и в меньшей
степени, чем у больших самолетов, утяжеляет конструкцию. Влияние аэродинамических преимуществ на
экономическую эффективность эксплуатации самолета растет с увеличением дальности полета. Самолет с более
высоким аэродинамическим качеством требует меньшей тяги двигателей при прочих равных условиях, а значит,
меньшего веса и стоимости потребного топлива. В процессе проектирования выбирается двигатель меньшей
размерности. Поэтому существуют области более выгодного применения той или иной компоновки. Например, для
многоместного самолета больших размеров, но летающего на средние или малые дальности (аэробус), очевидно, что
более выгодной будет компоновка с двигателями на крыле, так как обеспечивает максимальный выигрыш за счет
более легкой конструкции, а худшая (чем у ДнФ) аэродинамика существенно не снизит экономичность из-за
умеренной дальности полета. Таковы европейский аэробус АЗОО В и наш Ил-86. С другой стороны, небольшие (маломестные),
но летающие на большую дальность самолеты, очевидно, более предпочтительны с компоновкой ДнФ, так как при
большой дальности аэродинамические преимущества скажутся максимально, а утяжеление конструкции будет
невелико из-за малых размеров самолета. Это так называемые административные (деловые) самолеты, которые во
всем мире выполняются преимущественно по этой компоновке.

В то же время нельзя заранее отдать
предпочтение той или иной компоновке для небольших самолетов малой дальности. В этом случае утяжеление от
ДнФ невелико (ограничены размеры), а аэродинамические преимущества при малой дальности существенно не
сказываются. Примеры таких самолетов с ДнК: Боинг 737, VFW 614, ВАе 146, I’Emb-145; с ДнФ: Ту-134, Як-40, ДС-9, ВАС 111, F28. Для
многоместного самолета больших размеров, летающего на максимальную дальность, трудно априори предпочесть
конкретную компоновку, так как если ДнФ будет иметь преимущества за счет более высокого аэродинамического
качества, то и утяжеление будет значительным по сравнению с более легкой, но с меньшим качеством компоновкой
ДнК. Другими словами, каждая из компоновок использует свои преимущества, то есть они конкурируют «на равных». Практика подтверждает это. Таковы дальние
многоместные Ил-62, VC-10 (ДнФ) и Боинг 747, Ил-96, А340 (ДнК). Следует также отметить, что современные успехи в области
аэродинамической компоновки двигателей на пилонах под крылом привели к существенному повышению
аэродинамического качества самолетов с такой компоновкой и к подавляющему использованию ее для
пассажирских самолетов большой и средней дальности (Ту-204; Боинг 757, 767, 777; А310,320,330,340).

В то же время делать вывод, что компоновка ДнФ отжила свой век, по мнению автора, явно
преждевременно, особенно для самолетов малых размеров, где только она позволяет поднять двигатели на
достаточную высоту над землей.

(Окончание следует)

Today’s vast variety of aircraft types in the Russian civil fleet is amazing. The airplanes are of all sorts and sizes, having vastly different
designs, performance, number and location of engines. The article gives a historical analysis of passenger airplane development from the first generation designs to the aircraft of today.

Споттинг узкофюзеляжных реактивных авиалайнеров с двумя двигателями в задней части фюзеляжа, советы споттерам, сравнительные таблицы и фотографии

Авиалайнер имеет два двигателя в задней части самолета.

.. что это?

Если авиалайнер имеет два двигателя, установленных сбоку в задней части фюзеляжа, то, вероятно, это Boeing 717, вариант MD-80, реактивный авиалайнер Bombardier CRJ или реактивный авиалайнер Embraer ERJ.

Боинг 717

Руководство корректировщика для Boeing 717

Серия реактивных лайнеров McDonnell-Douglas MD-8X

Руководство корректировщика для серии MD-80

Серия Embraer ERJ

Ниже показан региональный реактивный самолет American Eagle ERJ-145 со сдвоенными реактивными двигателями, установленными в задней части фюзеляжа.

Руководство корректировщика реактивного авиалайнера Embraer ERJ

Серия Bombardier CRJ

Руководство корректировщика регионального реактивного авиалайнера Bombardier CRJ

Сравнение региональных самолетов Embraer ERJ и Bombardier CRJ

Ниже показан вид сбоку фюзеляжа регионального самолета Bombardier CRJ (вверху) и самолета Embraer ERJ (внизу)

Сравнение носовых частей региональных самолетов Bombardier CRJ (вверху) и Embraer ERJ (внизу)

Сравнение конструкции хвостового оперения и формы двигателей региональных самолетов Bombardier CRJ (вверху) и Embraer ERJ (внизу).

Самолеты ERJ имеют треугольное сечение на передней кромке вертикального оперения. Серия CRJ имеет впускной канал напорного воздуха в нижней части вертикального стабилизатора.

Двухмоторные Fokker 70 и 100

Снятые с производства, но все еще находящиеся в эксплуатации двухмоторные Fokker 70 и Fokker 100 . Ниже показан F-100 авиакомпании Helvetic Airways.

Почему авиакомпании отказываются от четырех двигателей в пользу двух двигателей

С окончанием производства Airbus A380 и продолжающимся выводом из эксплуатации самолетов Boeing 747 мы наблюдаем конец четырехмоторных самолетов? В этой статье мы рассмотрим историю четырех двигателей против двух и почему кажется, что авиакомпании переходят на два.

Четырехмоторный реактивный самолет – с чего все началось

Оглядываясь назад на первый реактивный самолет, четыре двигателя, безусловно, были более распространены, чем два. Первым реактивным самолетом, представленным в 1952 году, стал de Havilland Comet. Это был четырехмоторный самолет (также называемый квадроциклом), как и очень успешный Боинг 707, последовавший за ним в 1958 году.

Боинг 707 был одним из первых реактивных лайнеров с четырьмя двигателями. Фото: Altair78 через Wikimedia

Другие квадроциклы включали Douglas DC8 и совместный британо-французский Concorde. Возможно, самым известным был Boeing 747, представленный в 1919 г.70 и самый успешный широкофюзеляжный реактивный самолет на сегодняшний день. Было произведено более 1500 штук, и они все еще выпускаются, хотя и значительно меньше.

Concorde, квадроцикл с четырьмя двигателями, установленными в прямоугольных отсеках под крыльями. Фото: Spaceaero2 через Wikimedia

Открытие возможностей для двух двигателей в 1980-х годах

Безопасность была одной из основных причин выбора четырех двигателей в те ранние годы. Четыре двигателя, конечно, давали лучшую избыточность и считались более безопасными в случае отказа двигателя. Двухмоторный самолет (согласно правилам FAA) не мог лететь дальше 60 минут от аэропорта отклонения, что ограничивало возможности для трансокеанских полетов. Это изменилось в течение 1980-х годов, когда был введен ETOPS (стандарты эксплуатационных характеристик двухдвигательных двигателей с увеличенным диапазоном).

ETOPS появилась с осознанием (и доказательствами), что полеты с двумя двигателями безопаснее, чем предполагалось вначале. Конкретные самолеты могут быть одобрены для увеличения расстояния, на котором они летели от аэропорта отклонения. Первая оценка была дана Trans World Airlines, летевшей на Боинге 767, с рейтингом 120 минут.

Боинг 747 стал доминировать на рынке широкофюзеляжных дальнемагистральных самолетов в то время, когда двухдвигательные самолеты не могли выполнять трансокеанские маршруты. Фото: Простой полет

Сила также рассматривалась. Реактивные двигатели в 1950-х и 1960-х годах, конечно, не были такими мощными, как сегодня. Например, двигатель Pratt & Whitney JT3D 1958 года (используемый на Boeing 707) имел тягу 17 000 фунтов (согласно данным Википедии) по сравнению с двигателем Rolls-Royce Trent 900 (используемым сегодня на A380) с тягой около 80 000 фунтов. толкать. Со временем для большинства планеров стало достаточно двух двигателей.

Продолжение работы с A380

ETOPS, безусловно, открыл рынок для двухдвигательных самолетов, но четыре двигателя остались для ряда более крупных и тяжелых самолетов. Boeing долгое время доминировал на рынке гражданских четырехдвигательных самолетов с моделью 747. Не было до 1993, что Airbus запустил в производство четырехдвигательный A340 и A380 в 2005 году.

В A380, самом большом пассажирском самолете на сегодняшний день, возродились возможности четырех двигателей. Airbus надеялся, что этот самолет большой вместимости подойдет для дальнемагистральных маршрутов с высоким спросом. Это было правдой, но, к сожалению, многие авиакомпании с тех пор отошли от операционной модели «ступица и спица», которая ей благоприятствует.

Airbus A380 — четыре двигателя снова стали полезными для тяжелых самолетов, а не необходимостью маршрутизации. Фото: Простой полет

Итак, помня об этой истории, почему новые самолеты разрабатываются именно с двумя двигателями? Ниже приведены некоторые из того, что мы считаем основными причинами.

Меньше проблем с безопасностью и соблюдением нормативных требований

Основной причиной перехода на двухмоторные самолеты является повышение безопасности. Хотя четыре двигателя традиционно считались более безопасными, это не обязательно так. Реактивные самолеты оказались очень надежными — с очень небольшим количеством случаев отказа двух двигателей. В Википедии есть увлекательный список всех известных случаев, когда самолет был вынужден планировать без двигателя.

Ослабление нормативных ограничений для двухдвигательных самолетов за счет введения ETOPS действительно открыло возможности для полетов с двумя двигателями. Однако это было не просто оригинальное увеличение рабочего расстояния в 1980-х годах. Пределы ETOPS продолжают расширяться вместе с усовершенствованиями самолетов. Например, Airbus A350 теперь рассчитан на 370 минут полета из аэропорта для обхода.

И Qatar Airways, и British Airways используют Airbus A350-1000. Фото: Juke Schweizer через Wikimedia

В некотором смысле два двигателя безопаснее! Вероятность отказа одного двигателя, конечно, выше, когда у вас четыре двигателя, а не два. А вместе с этим возникает риск возгорания или повреждения конструкции летательного аппарата.

Изменения в операционных моделях авиакомпаний

Четырехмоторные самолеты 747 и A380 лучше всего подходят для модели эксплуатации со ступицей и спицами, когда авиакомпания выполняет рейсы с высокой пропускной способностью между крупными узловыми аэропортами. Однако в последнее время все чаще наблюдается переход на модель «точка-точка», которая лучше всего подходит для самолетов с меньшей вместимостью, таких как A330, A350 или Boeing 777 и 787. Полностью загруженный A380 может быть очень экономически эффективным, но это не лучший вариант. случае, если вы не можете заполнить его на менее загруженном маршруте.

К этому добавляются эксплуатационные ограничения. Большие самолеты, такие как A380, могут работать в аэропортах с необходимыми удобствами, выходами на посадку и длиной взлетно-посадочной полосы, что серьезно ограничивает гибкость маршрутов и расписаний авиакомпаний.

A380 работает на узловых маршрутах с высокой плотностью движения, но авиакомпании сталкиваются с ограничениями в связи с этим. Фото: Саймон Бодди из Wikimedia

Экономические перемены и акцент на эффективности

В последние годы рост цен на топливо оказал серьезное влияние на авиационную отрасль. Четырехмоторные самолеты имеют значительно более высокий расход топлива, и это стало гораздо более важным для авиакомпаний.

Некоторый интересный анализ, например, на opshots.net, сравнивает общие затраты Qantas на эксплуатацию Boeing 777 из Сиднея в Лос-Анджелес (около 190 000 долларов) со стоимостью A380 на том же маршруте (около 305 000 долларов). Топливо является наиболее существенной разницей здесь.

Новые самолеты также спроектированы так, чтобы быть намного более экономичными. Airbus, например, сообщает, что A350 на 25% более экономичен по топливу, чем другие широкофюзеляжные самолеты.

Другим фактором затрат авиакомпаний является техническое обслуживание. Это может показаться не таким очевидным, как затраты на топливо, но почти половина типичных затрат на техническое обслуживание связана с двигателем (IATA опубликовала подробное руководство по затратам на техническое обслуживание здесь), поэтому затраты быстро растут с четырьмя двигателями.

Техническое обслуживание двигателя составляет значительную часть эксплуатационных расходов. Фото: Dr Brains через Wikimedia

Увидим ли мы еще четырехмоторные самолеты?

A340, A380 и, в некоторой степени, 747 еще какое-то время останутся в небе, выполняя как пассажирские, так и грузовые перевозки (как и военные самолеты, такие как Boeing C17). Но текущие тенденции развития пассажирских самолетов, как правило, включают два двигателя.

Posted inПопулярное