Як-40 из углепластика. Почему перспективный российский самолёт СТР-40ДТ так и не добрался до пассажиров?

Сегодня композитные материалы стали привычной частью современного авиастроения. Они позволяют уменьшать массу конструкции, совершенствовать аэродинамику и повышать топливную эффективность самолётов. Казалось бы, достаточно заменить тяжёлые металлические элементы углепластиковыми, установить современные двигатели — и даже старый советский авиалайнер превратится в конкурентоспособную машину XXI века.

Именно по такому пути решили пойти специалисты Сибирского научно-исследовательского института авиации имени Чаплыгина. Взяв за основу легендарный Як-40, они задумали создать новый региональный самолёт с композитными крылом, фюзеляжем и оперением. По расчётам, он должен был летать быстрее предшественника, расходовать почти вдвое меньше топлива и перевозить до 32 пассажиров.

Проект получил обозначение СТР-40ДТ. Причём инженеры не ограничились красивыми презентациями: в декабре 2018 года экспериментальный самолёт действительно поднялся в воздух.

Однако продолжения не последовало. Работы остановились, а перспективный лайнер так и не появился на региональных маршрутах. Почему?

Старый Як-40, который оказался слишком прожорливым

Когда в 1966 году Як-40 совершил первый полёт, он представлял собой настоящий прорыв в советской гражданской авиации.

Небольшой трёхдвигательный реактивный самолёт предназначался для местных воздушных линий и мог эксплуатироваться с относительно коротких аэродромных полос.

Однако за универсальность пришлось расплачиваться высоким расходом топлива.

Три турбореактивных двигателя АИ-25 отличались сравнительно небольшой экономичностью. По мере роста цен на авиационное топливо эксплуатация Як-40 становилась всё менее привлекательной.

В результате к началу XXI века значительная часть самолётов оказалась на хранении, хотя многие планеры ещё сохраняли значительный остаточный ресурс.

В СибНИА решили воспользоваться этим обстоятельством.

Вместо разработки совершенно нового самолёта специалисты предложили сначала модернизировать существующий Як-40, установив на него более современные двигатели.

Два американских двигателя вместо трёх советских

Работы начались ещё в 2012 году.

На летающей лаборатории последовательно заменяли штатные двигатели АИ-25 американскими турбовентиляторными Honeywell TFE731.

Сначала испытали самолёт с одним новым двигателем, затем с двумя. Наконец, 29 ноября 2016 года в воздух поднялся Як-40МС с двумя более мощными TFE731-5BR.

Третий двигатель убрали, а освободившееся пространство использовали для вспомогательной силовой установки и оборудования.

Результаты оказались весьма впечатляющими.

По данным СибНИА, часовой расход топлива снизился примерно с 1150 до 590 килограммов. Крейсерская скорость увеличилась с 510 до 560 км/ч, а расчётная максимальная дальность — с 2200 до 5500 километров.

При этом масса пустого самолёта уменьшилась примерно на 1350 килограммов.

Фактически инженеры продемонстрировали, что хорошо знакомый Як-40 обладает значительным модернизационным потенциалом.

Но на достигнутом решили не останавливаться.

Композитный самолёт вместо простой модернизации

Следующим этапом должен был стать СТР-40ДТ. Аббревиатура расшифровывалась как «самолёт турбореактивный, сороковой, демонстратор технологий».

Конструкторы планировали сохранить общую аэродинамическую компоновку Як-40, но заменить металлический планер конструкцией из современных композиционных материалов.

Композитными предполагалось сделать практически все основные элементы: фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, рули и механизацию.

От первоначальной машины собирались оставить главным образом конструктивные решения шасси.

При этом самолёт должен был получить более совершенное крыло с увеличенным удлинением и вертикальными законцовками.

Использование углепластика позволяло уменьшить массу конструкции и улучшить аэродинамику.

Особое внимание уделялось технологии производства. В СибНИА разрабатывали крупногабаритные панели крыла, при изготовлении которых обшивка и элементы силового набора формировались в едином технологическом цикле.

Это представляло интерес не только для конкретного самолёта, но и для освоения новых производственных методов российской авиационной промышленностью.

Каким должен был стать СТР-40ДТ?

Расчётные характеристики выглядели весьма привлекательно.

• Экипаж: 2 человека.

• Пассажировместимость: 19–32 человека.

• Максимальная взлётная масса: 13 000 кг.

• Масса пустого самолёта: 6500 кг.

• Коммерческая нагрузка: до 3200 кг.

• Двигатели: 2 × Honeywell TFE731-5BR.

• Крейсерская скорость: 650–700 км/ч.

• Дальность полёта: около 4000 км.

• Рабочая высота: 9500–10 000 м.

• Длина разбега: около 800 м.

• Длина пробега: около 600 м.

• Расчётный расход топлива: 500–550 кг/ч.

Такие параметры позволяли рассчитывать на использование самолёта не только на относительно коротких региональных маршрутах, но и на более протяжённых линиях.

Особенно привлекательными выглядели высокие скорости и сравнительно небольшой расход топлива.

Однако необходимо учитывать, что это были именно расчётные характеристики перспективного цельнокомпозитного самолёта, а не результаты испытаний готовой серийной машины.

Декабрь 2018 года. Самолёт полетел, но не тот, который обещали

4 декабря 2018 года на новосибирском аэродроме Ельцовка состоялся первый полёт экспериментальной машины с новым композитным крылом.

Это было серьёзное достижение. Конструкторы смогли проверить новую аэродинамическую компоновку и работоспособность силовой конструкции в реальном полёте.

Удлинение крыла увеличилось с 8,93 у обычного Як-40 до 10,5. Это позволило улучшить аэродинамическое качество и создавало предпосылки для снижения расхода топлива.

Однако здесь необходимо сделать важное уточнение.

Поднявшийся в воздух СТР-40ДТ ещё не был полностью композитным самолётом. Он представлял собой летающую лабораторию на основе существующего Як-40, получившую новое крыло и двигатели.

Создание совершенно нового композитного фюзеляжа оставалось следующей стадией программы.

И именно до неё дело так и не дошло.

Почему перспективный самолёт оказался никому не нужен?

Самое удивительное заключается в том, что проект остановился не после катастрофы или провальных испытаний.

Напротив, исследования подтвердили принципиальную правильность выбранных технических решений.

Однако уже в конце 2018 года СибНИА сообщил о приостановке дальнейших работ, а летом 2019-го стало известно об их завершении.

Главная проблема заключалась в отсутствии дальнейшего государственного заказа на создание полноценного пассажирского самолёта.

Кроме того, у СТР-40ДТ имелся серьёзный недостаток, который никак не могла устранить даже самая современная композитная конструкция.

Его силовая установка состояла из американских двигателей Honeywell.

Подходящих серийных российских двигателей аналогичного класса на тот момент не существовало.

Следовательно, будущий отечественный самолёт оказывался зависимым от иностранного производителя в одном из наиболее важных компонентов.

В условиях усиливавшихся санкционных ограничений подобное решение представляло очевидный риск.

Не менее существенной была экономическая сторона вопроса.

Для региональных перевозок на относительно небольшие расстояния турбовинтовые самолёты нередко оказываются выгоднее реактивных, особенно при невысокой загрузке.

Именно поэтому в 2018–2019 годах российские власти рассматривали другие варианты развития местной авиации, включая использование наработок чешского L-610.

Впрочем, утверждать, что именно конкуренция с L-610 окончательно погубила СТР-40ДТ, нельзя. Такая версия высказывалась отраслевыми обозревателями, но официального подтверждения не получила.

Главная ошибка: композиты не делают самолёт успешным автоматически

История СТР-40ДТ показывает, насколько сложна разработка современной авиационной техники.

Даже если инженерам удалось создать лёгкий и аэродинамически совершенный планер, этого недостаточно для появления коммерчески успешного самолёта.

Необходимо обеспечить серийное производство, сертификацию, ремонтопригодность, поставки комплектующих и приемлемую стоимость эксплуатации.

Особенно сложным является вопрос композитных конструкций.

Они действительно позволяют уменьшить массу и создавать более совершенные аэродинамические формы. Но их производство требует дорогой оснастки, специальных материалов, строгого контроля качества и подготовленных специалистов.

Кроме того, повреждения композитных элементов нередко сложнее обнаруживать и ремонтировать в полевых условиях, чем повреждения традиционных металлических конструкций.

Для самолёта, предназначенного для эксплуатации на региональных аэродромах с ограниченной технической инфраструктурой, это имеет особое значение.

Таким образом, композитный планер сам по себе ещё не гарантирует экономического преимущества.

А если добавить отсутствие отечественного двигателя и неопределённость с заказчиками, перспективы проекта становятся ещё менее очевидными.

Неужели все усилия оказались напрасными?

И всё же считать СТР-40ДТ полностью провальным проектом было бы неправильно.

Первоначально он создавался именно как демонстратор технологий, а не как готовая серийная машина.

В ходе программы специалисты СибНИА освоили изготовление крупногабаритных композитных конструкций, разработали новое крыло и получили ценные результаты лётных испытаний.

В июле 2019 года директор института Владимир Барсук сообщил о завершении исследовательских работ. По его словам, основные технические решения были проверены, а результаты подтвердили расчёты.

В дальнейшем эти наработки могли использоваться в других авиационных программах.

Получается, что в научно-техническом отношении проект выполнил значительную часть своих задач. Однако превратить исследовательский результат в серийный пассажирский самолёт не удалось.

Кабина пилотов и приборная панель

Вместо заключения

История СТР-40ДТ получилась весьма показательной.

Российские инженеры продемонстрировали, что даже старый советский Як-40 можно превратить в основу для разработки современного регионального самолёта с хорошими скоростными и экономическими характеристиками.

Были созданы опытные конструкции, проведены испытания и получены вполне обнадёживающие результаты.

Однако дальнейшее развитие остановилось.

Причём главными препятствиями стали не столько технические недостатки, сколько отсутствие подходящей отечественной силовой установки, неопределённость с финансированием следующего этапа и вопросы коммерческой перспективности машины.

Но самое важное заключается в другом.

СТР-40ДТ наглядно продемонстрировал, что современный самолёт невозможно создать одной лишь заменой металла на углепластик.

Необходимы двигатели, производственные мощности, сертификация, система обслуживания и, конечно, авиакомпании, готовые покупать новую технику.

Без всего этого даже самый перспективный проект рискует навсегда остаться летающей лабораторией.

Именно такая судьба и постигла цельнокомпозитного наследника Як-40.

Источники:

https://aviation21.ru/str-40dt-celnokompozitnyj-samolyot-demonstrator-texnologij/

https://www.ato.ru/content/sibnia-ispytal-v-polete-yak-40-s-kompozitnym-krylom