Вкратце. Как лететь далеко и дешево
Данный материал выкладывается на сайт из жж коллеги youroker-а.
Совершенствование грузовой авиации идёт по нескольким основным путям – один из них — увеличение дальности перевозки груза. Чем меньше самолёту приходится совершать посадок по маршруту, тем меньше затраты на перевозку. Обычно этот вопрос решается установкой новых экономичных вариантов двигателей, поскольку размещение большего запаса топлива отбирает полезный объём у грузового отсека, повышает вес самолёта, что в итоге может привести даже к уменьшению дальности полёта. Но в начале 80-ых годов американским инженерам казалось, что найдено идеальное решение, способное одновременно и уменьшить расход топлива и увеличить грузоподъёмность самолёта. Инженеры Lockheed и Boeing под руководством специалистов из NASA совместно разработали конструкцию крыла большого удлинения с контролируемым ламинарным потоком, что в перспективе вело к сокращению расхода топлива у тяжёлых транспортных самолётов более чем на 20%, при этом увеличивая грузоподъёмность на 10%.
Вариант Lockheed.
Выбор в пользу тонкого крыла большого удлинения был продиктован наилучшим соотношением подъёмной силы к сопротивлению у этой конструкции (аэродинамическое качество). Как показали исследования, инженерам удалось добиться соотношения 1 к 48 (для примера — у Ан-225 1 к 19). Предполагалось использовать два крыла постепенно сходящиеся в одно, благодаря чему в конструкции совмещались плюсы схемы биплана и моноплана. Второе крыло также исполняло роль подкоса, укрепляя конструкцию и препятствуя её изгибанию. Размещённые на крыле гондолы двигателей и дополнительные топливные баки были сконструированы для минимального воздействия на ламинарный поток или имели дополнительные стабилизаторы для контроля течения воздуха. Lockheed и Boeing подготовили два похожих проекта, базируясь на конструкции C-5 Galaxy. Возросшая подъёмная сила крыла позволила отказаться от одного мотора, при этом сохранив грузоподъёмность исходного самолёта без изменений. В варианте от Lockheed предлагалось использовать расщеплённые винглеты для максимального подавления индуктивного вихря на концах крыла и сохранения на них потока приближенного к ламинарному. Другим отличием было асимметричное расположение хвостовой гондолы, сделанное ради сохранения ламинарного потока и на хвостовом оперении.
Вариант Boeing.
Использование расщеплённых винглетов и асимметрии в конструкции серьёзно влияли на устойчивость самолёта, требуя введения сложного компьютерного управления, как на современных истребителях. Потому в варианте Boeing от подобных ухищрений отказались, что привело к некоторому ухудшению лётных характеристик самолёта, абсолютно незначительному на фоне общего выигрыша. В итоге удалось увеличить дальность полёта C-5 Galaxy с полной нагрузкой до 17 тысяч километров при практическом потолке в 13 километров. Из-за высокой сложности в изготовлении крыла цена самолёта увеличилась на четверть, кроме того резко возросла и стоимость эксплуатации вследствие необходимости постоянного поддержания и обслуживания поверхности крыла. Но снижение расходов топлива практически на треть с лихвой компенсировало все эти потери. К 1982 году в NASA были готовы начать испытания этой конструкции, но из-за огромного объёма исследовательских работ руководство и Boeing и Lockheed отказали в дальнейшем финансировании. Фирмы предпочли вложить деньги в менее революционные идеи, которые не требовали огромных сумм и принесли бы выгоду куда быстрее.
Источники:
New-Technology Monster Transports. Ben Kocivar
secretprojects.co.uk
