Проект высотного пассажирского самолёта Arado E 390. Германия

Данный материал, переведенный уважаемым коллегой NF и доработанный мной, выкладывается на сайт в продолжение темы межвоенных пассажирских самолетов.

Предисловие

В литературе об авиации этот проект фирмы Arado до настоящего времени был «задвинут» на задний план, но он заслуживает того, чтобы его сохранили для потомков поскольку он во многих отношениях указал направление, по которому движется современное самолётостроение.

В ниже расположенном описании, датированном 1940-м годом, можно отметить, что конструкторы фирмы Arado разрабатывали крупнофюзеляжный, дальнемагистральный пассажирский самолёт с герметичной кабиной для экипажа и пассажиров.

(О герметичной кабине Ar 234 уже написано в нашей книге «Документы об авиации», LD21 Ar 234. Первый реактивный бомбардировщик мира. 480 страниц. 27,60 DM).

По имеющимся данным чертежи данной кабины были выполнены в период между 6.7.1940 и 1.10.1940. Данный проект вне всяких сомнений имел шансы быть реализованным на практике, если бы война не вынудила отказаться от выполнения почти всех работ по развитию гражданского самолётостроения.

Хотя для E 390 не была предусмотрена установка реактивных двигателей (как они должны быть тоже? – прим. авт.), но внимательный читатель может обнаружить у этой машины некоторые конструктивные особенности, которые позднее нашли своё применение не только в машинах фирмы Arado.

Рис. 1. Внешний вид высотного пассажирского самолёта Е 390

Основная часть чертежей конструкции данного самолёта к сожалению были утеряны при «затоплении». Так что мы имеем возможность опубликовать для ознакомления только уцелевшие и имеющиеся в нашем распоряжении материалы.

Мы видим описание по сборке оригинальный текст конструторской документации, который гласит:

Задание на проектирование

Проект Е 390 представляет собой пассажирский самолёт, предназначенный для выполнения перелётов между столицами европейских государств и транконтинентальных колониальных сообщений.

Рис. 2. Карта возможности использования Е 390 в различных вариантах исполнения

Рис. 3. Внешний вид Arado E 390 в трех проекциях

К самолёту предъявлялись следующие требования относительно вариантов его исполнения:

1. Пассажирский самолёт для перевозки 20-24 пассажиров, 1,5 тонны груза на расстояние 2000 км с полётым весом примерно 24 тонн.

Рис. 4. Продольный разрез с салоном варианта, предназначенного для перевозки 32 пассажиров (I): 1 — кабина пилотов, 2 — передний багажный отсек, 3 — буфет, 4-пассажирский салон, 5 — вход и стол, 6 — гардероб,7 — санузел, 8 — задний багажный отсек

2. Пассажирский самолёт для перевозки только 12 пассажиров,1,5 тонны груза на расстояние 4000 км (ночной самолёт) с полётным весом 24 тонны.

Рис. 5. Продольный разрез с салоном варианта, предназначенного для перевозки 24 пассажиров (II). Нумерация помещений аналогична указанному на рис. 4

3. Возможность выполнения трансокеанских перелётов с 12-ю пассажирами,1,5 тоннами груза на расстояние минимум 6000 км (взлет с перегрузкой) и полётным весом 28,5 тонн.

Рис. 6. Продольный разрез с салоном, вариантов предназначенным для перевозки 12 пассажиров в креслах (III или IV): 1 — кабина пилотов,2 — передний багажный отсек,3 — буфет,4 — помещения для отдыха,5 — кабины с креслами,6 — шкафы гардероба,7 — вход и гардероб,8 — санузел,9 — помещние для бритья,10 — задний багажный отсек

Cамолёт должен:

4. Иметь хорошие лётные характеристики на высоте 3000 метров. Также иметь возможность выполнять перелёты на больших рабочих высотах.
5. Иметь 4, по возможности, дизельных двигателя.
6. По возможности при выполнении полётов на высотах не выше 4000 метров так же иметь герметичный салон.
7. По возможности иметь шасси с тремя опорными стойками.
8. Иметь конструкцию позволяющую переоборудование в транспортный самолёт.

Рис. 7. Продольный разрез с салоном, вариантов предназначенных для перевозки 12 пассажиров со спальными местами (III или IV): 1 — кабина пилотов,2 — передний багажный отсек,3 — буфет,4 — помещения для отдыха,5 — кабины со спальными местами,6 — шкафы гардероба,7 — вход и гардероб,8 — санузел,9 — помещние для бритья,10 — задний багажный отсек

Варианты применения

На указанной карте нанесены некоторые маршруты воздушных сообщений по которым должен был выполнять полёты Е 390 и где он должен был продемонстрировать свои многостoронние возможности по части примения.

• I. 24 пассажира с 24 креслами. Экипаж из четырех человек. 1,5 тонны почты, груза, багажа. Дальность полёта 2000 км. Взлётный вес 24 тонны.
• II. 12 пассажиров с 12 креслами или 12 кроватями и одним отсеком отдыха с 8 креслами. Экипаж из четырех человек.1,5 тонн почты, груза, багажа. Дальность полёта 4000 км. Взлётный вес 25 тонн.
• III. 12 пассажиров с 12 креслами или 12 кроватями и одним отсеком для отдыха с 8 креслами. Экипаж из четырех человек.1,2 тонны почты, груза, багажа. Дальность полёта 7900 км. Взлётный вес 28,5 тонн.

Общие технические данные

1. Четырехмоторный свободнонесущий цельнометаллический высокоплан с гладкой обшивкой монококовой конструкцией.
2. Двигателя спарены. При этом каждый из четырех двигателей может обслуживаться отдельно от других.
3. Трехместная отапливаемая кабина пилотов.
4. Салон для пассажиров имел отдельный от кабины пилотов наддув.
5. Шасси с тремя опорными стойками.
6. Двухкилевое хвостовое оперение.
7. Закрылки Фаулера и зависающие элероны для взлета и посадки.

Экипаж

Экипаж состоит из двух пилотов, радиста и стюарда.

В конструкции самолёта была предусмотрена возможность изменения количества перевозимых пассажиров, оборудования, груза и топлива позволявшая получить многоцелевой самолёт с различной дальностью полёта.

Конструктивное членение

а) Фюзеляж

1. Общая неизменная часть компоновки

Фюзеляж покрыт гладкой металлической работающей обшивкой, крепящейся к шпангоутам и продольным балкам. Фюзеляж сконструирован таким образом, чтобы получить непрерывный салон кругового поперечного сечения с наддувом.

Салон для пассажиров имеет однослойную стенку с тепло- и звукоизоляцией. Иллюминаторы двойные. Для предотвращения замерзания иллюминаторов в пространство между стеклянными шайбами выполнен подвод теплого воздуха.

Для увеличения прочности ряд шпангоутов имеет усиленную конструкцию:

Шпангоут, располагающийся за кабиной пилотов и служащий для крепления к нему герметичной переборки, разделяющей кабину пилотов и пассажирский салон и для передачи нагрузки от носового колеса на фюзеляж.

Шпангоут у переднего лонжерона крыла, служащий для передачи нагрузки от крыла на фюзеляж и для приёма изгибающего момента от переднего лонжерона. От расположения данного лонжерона в фюзеляже отказались, так как это было необходимо для обеспечения высоты прохода на участке между отсеками пассажирского салона.

Несмотря на значительно возросший вес лонжеронов в конструкции самолёта вес был съэкономлен за счет их установки с учетом размера входных дверей и необходимости увеличения поперечного сечения фюзеляжа. Это привело к увеличению площади поперечного сечения фюзеляжа и как следствие снижение скорости. С другой стороны из-за сокращения общей длины стоек шасси в убранном состоянии необходимо было предусмотреть устройство, увеличивающеего длину стоек при их выпуске (коленчатый гидравлический удлинитель).

Шпангоут у заднего лонжерона крыла, как и шпаногут расположенный у переднего лонжерона служил для передачи нагрузки от крыла на фюзеляж. Шпаногут в торцевой части представлял собой перегородку. Два концевых шпангоута служили для передачи нагрузок от хвостового оперения на фюзеляж.

Шпангоут, представлявший собой разделительную стенку между буфетом, отсеком для багажа и пассажирским салоном, предназначается для крепления герметичной перегородки в варианте транспортного самолёта, у которого буфет и отсек для багажа должны служить для их использования членами экипажа и сопровождающим персоналом.

Деление фюзеляжа на отсеки было выполнено следующим образом:

• В носовой части герметичная кабина пилотов. Рядом с ней напротив воздушных винтов располагается передний отсек для багажа. Затем следуют буфет и четыре пассажирских отсека (для вариантов самолета летающего ночью или предназначенного для выполнения полётов на большие расстояния — три отсека для пассажиров и спальные места). Позади входной двери располагаются отсеки для гардероба, туалеты и в задней части фюзеляжа задний багажный отсек.
• В варианте транспортного самолёта помещения для экипажа и сопровождающего персонала ограничиваются герметичной пилотской кабиной. Далее почти до конца фюзеляжа располагается грузовой отсек.

2. Кабина пилотов

Кабина пилотов представляет собой герметичный отсек и как и прочие части фюзеляжа имеет однослойную стенку. Двойные стенки имеют лишь стеклянные панели, между которыми циркулирует тёплый воздух.

Для создания условий проведения астрономической навигации имеются иллюминаторы, позволяющие вести наблюдение вверх и по сторонам. Для обеспечения условий обзора передней части нижней полусферы при приземлении имеются стеклянные панели в полу фюзеляжа, которые обеспечивают почти такие же условия для наблюдения, какие имеются в полностью стеклянной носовой части фюзеляжа.

Переднее колесо с приводом для выпуска и уборки передней стойки шасси размещалось в нише шасси в нижней части пилотской кабины. Точки крепление шасси присоединены к усиленному шпангоуту.

Из-за такой конструкции передней секции фюзеляжа кресла обоих пилотов установлены над нишей, в которой расположена передняя стойка шасси. В задней части кабины пилотов пол расположен на более низком уровне. Здесь находится кресло радиста с иллюминаторами, обеспечивающими обзор в направлении полёта.

Вход в кабину пилотов осуществляется через герметичные двери: одна дверь наружняя, вторая ведёт в передний отсек для багажа.

Кабина пилотов оборудована всеми необходимыми приборами и устройствами для управления самолётом, навигационными приборами, приборами для контроля силовой установки, радиостанцией, приборами для контроля давления и температуры в кабине пилотов и пассажирском салоне. Так же имеется датчик положения триммеров. При загрузке самолёта имеется возможность контроля за равномерностью распределения перевозимого самолётом груза. Командир экипажа имеет возможность контролировать расположение центра тяжести.

3. Герметичный пассажирский салон

Пассажирский салон изолирован от кабины пилотов герметичной перегородкой. Часть фюзеляжа, включающая в себя передний багажный отсек, буфет, кабины для пассажиров, туалеты, помещения для гардероба, так же как и кабина пилотов представляет собой герметичный отсек с тепло- и звукоизоляцией.

Передний багажный отсек с правой стороны в нижней части имеет специальный люк, служащий для загрузки багажа.

Для обеспечения условий для более удобного размещения грузов в багажном отсеке имеется решетка, положение которой по высоте багажного отсека можно изменять в соответствии с размерами перевозимых грузов. Это позволяет наиболее оптимально использовать объём багажного отсека.

В багажном отсеке находится компрессор, подающий воздух в герметичные отсеки фюзеляжа. К компрессору имеется удобный доступ.

Буфет выполнент аналогично багажному отсеку. Промежуточная перегородка, разделяющая багажный отсек и буфет, легко демонтируется, что позволяет получить в варианте транспортного самолёта необходимое для размещения экипажа и сопровождающих лиц пространство. Шпангоут у разделительной перегородки между буфетом и пассажирским салоном выполнен таким образом, что в этом месте возможна установка герметичной перегородки (конечная часть герметиного салона в варианте транспортного самолёта).

Рис. 8. Возможность переоборудования пассажирского самолёта в транспортный самолёт

Отсеки для пассажиров в варианте, предназначенном для полётов на короткие расстояния, состоят из четырех отделений длиной по 2,4 метра. Два расположенных впереди отсека отделены друг от друга главным шпангоутом. Задние отсеки не имеют такого разделения.

Вход для пассажиров находится по правому борту снизу рядом с местом соединения кабин пилотов и пассажирского салона. Запасной выход находится по левому борту в середине фюзеляжа. Он выполнен с расчётом нагрузки которую испытывает фюзеляж. Благадаря специальным устройствам люк запасного выхода можно отстрелить без риска повреждения фюзеляжа. После привинчивания люка запасного выхода самолёт вновь можно эксплуатировать.

Отсеки, в которых размещались туалеты и гардероб, примыкали к пассажирскому салону. Они находились в конце герметичного салона, который отделялся от заднего багажного отсека герметичной перегородкой.

4. Подача воздуха, отопление и поддержание на необходимом уровне давления воздуха в кабине пилотов и пассажирском салоне

Вентиляция кабины пилотов и пассажирского салона представляли собой две полностью независимые друг от друга системы. При возникновении неполадок в одном из герметичных отсеков вентиляция и поддержание давления воздуха в другом отсеке функционировали бесперебойно.

В переднем багажном отсеке смонтированы два компрессора, обеспечивающие подачу воздуха в кабину пилотов и пассажирский салон. К данным агрегагатам имеется удобный доступ во время полёта. Забор воздуха для компрессоров осуществляется через отверстие в потолке кабины пилотов. Отработанный воздух там же выходит наружу.

Необходимый для герметичных кабин свежий воздух поступает извне через расположенные на фюзеляже воздухозаборники и подается в отсеки через отверстия, расположенные на уровне пола. Отток потоков воздуха происходит через отверстия расположенные на потолке отсеков. Специальные вытяжные клапаны расположены в кухне и в туалетах. Направление движения воздуха из пассажирского салона в сторону кухни и из пассажирского салона в сторону туалетов позволяет избежать распространение не желательных запахов в пассажирском салоне.

Отопление отсеков осуществляется за счет подогрева свежего воздуха в процессе сжатия воздуха в компрессоре. Температура воздуха на выходе из компрессоров для подачи воздуха составляет примерно 200°С. Поэтому в монтаже каких-либо дополнительных специальных устройств для отопления отсеков нет необходимости.

Температура воздуха после его выхода из компрессора регулируется гликолиевыми радиаторами.

Давление воздуха в герметичных отсеках фюзеляжа на высоте 10000 метров поддерживается равным внешнему давлению воздуха на высоте 3000 метров. Имеется приспособление, обеспечивающее одинаковое данной величине давление в герметичных отсеках фюзеляжа независимо от высоты, на которой выполняются полёты.

б) Несущие плоскости

1. Общие данные о конструкции

Крыло состоит из центроплана, состоящего их двух прямоугольных средних секций крепящихся по обеим сторонам фюзеляжа к основному шпангоуту, и из трапецевидных консолей, крепящихся к секциям центроплана при помощи усиленных крепежных элементов.

К секциям центроплана крыла крепятся моторные гондолы с убирающимся шасси, двигатели с моторамами и расположенные по обе стороны от двигателей средние топливные баки. В консолях крыла располагаются по два топливных бака.

Свободнонесущее крыло имеет двухлонжеронную конструкцию. Лонжероны имеют двутавровое поперечное сечение. В секциях центроплана крыла лонжероны стальные, в консолях — дюралевые.

Обшивка верхней стороны и обшивка нижней стороны вне места расположения топливных баков приклёпкывается к U-образным нервюрам. Только на нижней стороне крыльев в месте расположения топливных баков по всей площади баков находится съёмная гофрированная обшивка, которая крепится при помощи шурупов.

Точки крепления секций центроплана крыла к фюзеляжу расположены по обеим его сторонам и примыкают к месту расположения мотогондол.

Съёмные моторамы расположены на уровне передней кромки крыльев.

2. Элерон и взлётно-посадочная механизация

В качестве устройств для улучшения взлётно-посадочных характеристик служат закрылки Фаулера, которые простираются по задней кромке крыла. Закрылки состоят из секций, располагающихся в центроплане и 

на консолях крыла (до дифференциального элерона, тянущегося до законцовок крыла). Дифференциальные элероны представляют собой работающий вместе с закрылками Фаулера элероны (патент фирмы Arado).

Вследствие этого вся длина крыла может использоваться для монтажа закрылков Фаулера (приемущество на взлёте и устранение сваливания).

Элероны могут беспрепятственно работать во время выдвижения закрылков Фаулера.

Привод закрылков Фаулера осуществляется при помощи электродвигателей, расположенных на каждой из консолей крыла через шесть нервюр закрылка. Электропривод имеет две ступени для устранения разницы в скорости при положениях когда закрылки убраны и выдвинуты.

Компенсация усилий рулей и триммеров происходит через флеттнеры и триммеров. Триммеры так же приводятся в действие электродвигателями и их положение можно регулировать в полёте.

3. Противообледенительная система

Носок крыла обогревается горячим воздухом, который поступает по воздуховодам от четырех отопительных приборов, в которых нагрев воздуха происходит вследствие подачи выхлопных газов в теплообменник.

На уровне переднего лонжерона нижней и верхней поверхностях крыла находятся отверстия для выпуска обогревающего крыло воздуха. Благодаря этому противообледенительная система является надёжной.

4. Крыльевые топливные и масляные баки

Топливные баки

Топливные баки располагались в пространстве между лонжеронами крыла. Расходные баки находились в центроплане крыла между фюзеляжем и мотогондолами. Для полётов на большие расстояния предусматривалась подвеска двух внешних баков. Один бак должен подвешиваться между внутренней нервюрой закрылка Фаулера (консоли крыла) и второй нервюрой закрылка. Втoрой бак крепится между вторым и третьм нервюрами закрылка.

2 бака средней ёмкости по 2000 литров
2 бака средней ёмкости по 2800 литров
2 бака средней ёмкости по 800 литров

Общий запас топлива — 11200 литров

Маслобаки

Четыре маслобака объёмом по 75 литров предназначены каждый для своего двигателя. Баки расположены по два в каждой консоли крыла между противопожарным шпаногутом и передним лонжероном. Хранившегося в баках масла вполне хватало для выполнения полёта по маршруту протяженностью в 4000 км. Два дополнительных маслобака ёмкостью по 100 литров каждый расположенч в крыле позади переднего лонжерона.

Эти баки служат для хранения масла, необходимого для выполнения полётов по самым длинным маршрутам.

Общий запас масла на борту составляет 500 литров.

Рис. 9. Расположение топливных баков

c) Силовая установка

1. Общие данные по двигателям

В качестве силовой установки служат четыре дизельных двигателя Jumo-208. На случай, если по каким-либо причинам своевременная поставка двигателей Jumo окажется под угрозой срыва предусмотрено применение бензиновых двигателей DB-606 с непосредственным впрыском топлива.

Двигатели Jumo работают в паре, передавая мощность на редуктор. При этом в случае выхода из строя одного из двигателей данной пары он автоматически отключается от редуктора и это не создает сложности работе второго двигателя данной пары. Так же каждый из двигателей имеет свои приборы и приспособления для обслуживания.

2. Воздушные винты

Каждая пара двигателей, работающая на один редуктор, вращает один винт. Винты диаметром в 4,4 метра имеют по четыре лопасти. Изменение угла атаки лопастей винтов полностью автоматическое. Вращение винтов синхронизировано.

3. Крепление силовой установки

Двигатели в паре располагаются один над другим. Их соединяет общий вал. Монтаж двигателей выполняется с учетом теплового расширения. Пара двигателей крепится как один общий блок и снаружи выглядит как единый агрегат.

4. Выхлопная труба

Выхлоп отработанных газов осуществляется из турбокомпрессора по кратчайшему пути в направлении вверх. Основной особенностью тут является получение как можно меньшего сопротивления выхлопу для создания оптимальных условий работы турбокомпрессора.

5. Радиаторы

Радиаторы располагаются перед двигателями. Охлаждающий воздух проходит между двигателями в направлении нижней части гондол. Оттуда он через регулиющиеся створки выходит наружу.

Охладитель воздуха, необходимого для работы двигателей монтируется в нижней части двигателей и имеет специальный воздухопровод. Так же имеется регулятор количества подаваемого непосредственно в двигатель воздуха.

d) Шасси

Переднее колесо шасси полностью убирается в фюзеляж. Стойки основные и передние стойки шасси имеют по два колеса.

e) Органы управления

Нормальное ручное двойное управление при помощи штурвала. Для снижения прикладываемых к штурвалу усилий служит электрический усилитель.

Передача усилий от штурвала осушествляется через систему тяг и рычагов.

f) Хвостовое оперение*

Для улучшения взлётно-посадочных характеристик на внутренней и внешней секциях крыла установлены закрылки Фаулера и дифференциальные элероны. Закрылки Фаулера смонтированы по всей длине крыла. При выдвижении закрылков Фаулера элероны также выдвигаются что позволяет их нормально использовать.

Горизонтальное оперение

Горизонтальное оперение свободнонесущие. Размещается в хвостовой части фюзеляжа, что позволяет с большей эффективностью использовать воздушные потоки создаваемые закрылками Фаулера.

Рули высоты в определённых интервалах перемещаются пилотом. При выдвижении или убирании закрылков Фаулера автоматически происходит переустановка стабилизатора. Рули высоты имеют флеттнеры и триммеры.

Вертикальное оперение

Самолёт имеет двухкилевое вертикальное хвостовое оперение с триммерами и флетнерами.

g) Конструкция гермокабин

Поддержание давления

Кабина пилотов и пассажирский салон перед стартом герметично закрываются. Давление воздуха по мере увеличения самолётом высоты полёта медленно снижается. На высоте полёта в 10000 метров в отсеках поддерживается давление воздуха равное тому, которое имеет место на высоте в 3000 метров.

Подача воздуха

Кабина пилотов и пассажирский салон имеют раздельные системы подачи воздуха. Таким образом, при возникновении перебоев в снабжении вохдухом одного из герметичных отсеков на подачу воздуха во втором это не влияет. Сжатый воздух поступает в центр отсеков через отверстия расположенные на уровне пола отсеков. Bывод воздуха из отсеков осуществляется через отверстия расположенные в передней и задней частях кабин.

Средства обеспечения безопасности

Особо тщательно разработчики самолёта относятся к требованиям по обеспечению безопасности пассажиров при отказе каких-либо агрегатов самолёта. Так предприняты специальные меры на случай внезапного снижения давления в пассажирском салоне или при вынужденной посадке на воду.

Весовые и мощностные характеристики

Cравнительные данные по объёму отсеков

Развитие пассажирских самолётов показало стремление в выборе размеров, нагрузки, соотношения объёмов различных отсеков, нагрузки и веса без увеличения стоимости по обеспечению требуемых лётных характеристик. И в то же время требуется создать как можно большие удобства для пассажиров при как можно большей рентабельности.Фирма Arado в период разработки данного проекта особенно стремилась придерживаться данного требования в сочетании рентабельности и как можно больших удобств для пассажиров. Какие при этом были получены результаты показывает ниже расположенная таблица 2.

Cравнительные данные по объёму отсеков

* — так в тексте

источник: "Höhenverkehrsflugzeug Arado E 390" (Verkehr) LUFTFAHRT international 22