вторник, 16 октября 2012 г.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОРЫВ В ГЛОБАЛЬНОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЕ Бе-2500 сверхтяжелый транспортный самолет-амфибия


Плодом многолетних, начатых еще в 1980-е годы, теоретических исследований специалистов ТАНТК им.Бериева, ЦАГИ, СибНИА и ЦИАМ стал проект сверхтяжелого гидросамолета-экранолета Бе-2500. Это гигантский воздушный корабль со взлетной массой 2500 т. имеет оригинальную компоновку.Модель Бе-2500П
    По замыслу конструкторов, грузо-пассажирский Бе-2500 сможет выполнять полеты как в высотном, так и в экранном режимах. он выполнен по аэродинамической схеме «летающее крыло», интегральной в плане формы. Взаимное расположение лодки и крыла с развитым центропланом обеспечивает глиссирование на редане лодки и задней кромке центроплана, двигаясь по воде с высоким аэродинамическим качеством.
    Взлет с воды должен выполняться с использованием эффекта поддува - выхлопные газы двигателей, установленных по бокам передней части фюзеляжа, направляются под крыло, где в замкнутом объеме образуется своеобразная газовая подушка, облегчающая отрыв от воды. Применение поддува упрощает и делает более безопасным снижение и приводнение летательного аппарата, так как этот режим может достигаться с постоянным углом тангажа, что предполагает минимальное вмешательство летчика.
    Бе-2500 планируется снабдить убирающимся шасси, рассчитанным на минимальную взлетную массу. оно должно использоваться лишь при перелетах на заводские аэродромы для проведения ремонтных работ, а также для выхода на гидроспуск. В качестве двигателей рассматривались ДТРД НК-116, либо Trent 800. Предварительный проект ТРДД НК-116 (с диаметром вентилятора 5 метров) для перспективных тяжелых транспортных самолетов, в том числе и для гидросамолетов, прорабатывался в 1994 году в Самарского НПП «Труд».Модель Бе-2500П
     Предполагается, что сверхтяжелые гидросамолеты найдут применение, в первую очередь, на трансатлантических и транстихоокеанских маршрутах. По замыслу конструкторов, они смогут пользоваться уже существующими портами, практически не требуя создания какой-то новой уникальной инфраструктуры. Сверхтяжелые гидросамолеты могут эффективно применяться и в поисково-спасательных операциях, а также использоваться в процессе освоения человечеством мирового океана, совершая рейсы между морскими поселениями (создание которых - дело ближайшего будущего) и материком. Еще одной сферой применения самолета типа Бе-2500 может стать разведка и добыча полезных ископаемых в зоне шельфов и архипелагов.
    Создание самолетов типа Бе-2500 - дело отдаленного будущего. Очевидно, столь грандиозные программы следует реализовывать в содружестве с другими государствами, заинтересованными в освоении океанских пространств и развитии морских сообщений.
Описание
Разработчик ТАНТК им. Г.М.Бериева
Обозначение Бе-2500 Бе-2500П
Тип сверхтяжелый транспортный самолет-амфибия
Экипаж, чел
Геометрические и массовые характеристики
Длина самолета, м 123
Размах крыла, м 156
Площадь крыла, м2 3428 3184
Взлетный вес, т 2500 2500
Максимальная нагрузка, т 1000 1000
Коммерческая нагрузка при протяженности трассы 7000 км, т на высотном режиме (H=10км) 700 700
на экранном режиме 450 630
Вес топлива, кг
Силовая установка
Число двигателей 6
Тип двигателя ТРДД НК-116
Мощность двигателя, тс. 6х 105
Летные данные
Крейсерская скорость, км/ч на высотном режиме (H=10км) 800 800
на экранном режиме 450 450
Безопасная скорость взлета, км/ч 420 360
Перегоночная дальность, км на высотном режиме (H=10км) 17000 15800
на экранном режиме 10700 12700
Длина разбега, м 15000 9300







Виктор КОБЗЕВ, генеральный директор – генеральный конструктор ОАО «ТАНТК им. Г.М. Бериева»

За последние 10 лет авиационные грузовые перевозки по сравнению с пассажирскими увеличились почти в два раза. К 2015 г. ожидается их тройное увеличение. Значительный сегмент этого рынка могут занять перспективные тяжелые и сверхтяжелые экранолеты со взлетным весом от 300 до 2500 т. Разработка в широкой международной кооперации подобных сверхтяжелых экранолетов – перспективное направление работ ТАНТК им. Г.М. Бериева.

Новые задачи – новый формат решений

Основными задачами таких сверхтяжелых экранолетов станут трансокеанские и межконтинентальные перевозки грузов и пассажиров, транспортные операции в открытом океане. При этом экранолеты-гиганты должны обеспечить высокую оперативность грузовых перевозок при сравнительно небольших эксплуатационных затратах, заняв на рынке место между самолетами и транспортными судами и интегрировавшись в существующую инфраструктуру морских портов. Экранолеты способны взять на себя транспортировку грузов на межконтинентальных морских трассах.

Анализ возможных зон эксплуатации экранолетов с взлетной массой более 300 т показал, что они могут эксплуатироваться в течение года на акваториях Мирового океана до широт южных границ континентов с вероятностью до 80–95%. Для северных районов Атлантического и Тихого океанов – до 60–70% зимой и 90–95% летом.

Естественно, что для создания подобных летательных аппаратов необходима разработка как принципиально новых материалов на основе нанотехнологий, так и новых аэрогидродинамических схем. Потребуется на новом уровне решить вопросы коррозийной стойкости, усталостной прочности и живучести материалов для гидросамолетов нового поколения. Нужно будет разработать и внедрить новые высокопроизводительные, высококачественные технологические процессы сборки и изготовления деталей новых гидросамолетов, создать для них новые силовые установки.

Для решения этой задачи потребуется объединить ресурсы фундаментальной и отраслевой науки, образования с промышленностью. ТАНТК уже давно работает по этим темам совместно с отраслевыми научно-исследовательскими институтами и институтами Академии наук РФ, такими как ЦАГИ, СибНИА, ЦИАМ, ВИАМ, ГосНИЦ ЦАГИ и др.

Прообраз будущего

Особо следует подчеркнуть, что многие конструктивные решения будущего экранолета уже были применены специалистами ТАНТК на практике при создании экспериментального самолета-амфибии вертикального взлета и посадки ВВА-14 по проекту Р.Л. Бартини.

ВВА-14 был очень интересный и сложный самолет. Его аэродинамическая компоновка, маршевая и подъемные силовые установки, системы управления на переходных режимах и в полете, взлетно-посадочные устройства с двумя поплавками объемом по 50 м3 и многие другие элементы конструкции были необычны и требовали большого объема опытно-конструкторских работ. В период 1968–1975 гг. на предприятии при участии многих научных и конструкторских организаций страны был создан и испытан экспериментальный образец этой машины. Оснащенный шасси велосипедного типа и имитатором поплавкового взлетно-посадочного устройства, самолет совершил 4 сентября 1972 г. свой первый полет. В дальнейшем, из-за отсутствия подъемных двигателей самолет был дооборудован поддувными двигателями, аналогичными маршевым, установленными в носовой части фюзеляжа, с устройством отклонения струй под центроплан. Этот аппарат получил название 14М1П и испытывался до 1976 г. В результате испытаний был получен богатый экспериментальный материал, сейчас

представляющий большую ценность.

На пути к Бе-2500

В полной мере все преимущества концепции сверхтяжелого летательного аппарата будут реализованы в проектах экранолета Бе-2500 со взлетным весом в 2500 т и максимальной полезной нагрузкой до 1000 т. Бе-2500 выполнен по аэродинамической схеме «летающее крыло», с реализацией концепции водоизмещающего крыла с возможностью глиссирования на трех точках. Взлет с воды должен выполняться с использованием эффекта поддува – выхлопные газы двигателей, установленных в передней части фюзеляжа, направляются под крыло, где в замкнутом объеме образуется газовая подушка, облегчающая отрыв от воды.



Экранолёт предназначен для перевозки пассажиров, грузов в контейнерах и поддонах, а также нестандартных крупногабаритных грузов на дальних и сверхдальних линиях.

В настоящее время, как переходный этап к Бе-2500, прорабатывается концепция сверхтяжелого экранолета Бе-1000 с взлетным весом 1200 т и полезной нагрузкой 400 т, основанная на существующих двигателях.

Сверхтяжелый экранолет Бе-1000, выполненный по подобию Бе-2500, представляет собой первый шаг в программе создания глобальной транспортной системы, осуществляющей перевозку грузов на межконтинентальных маршрутах и занимающей свое промежуточное место между морским и авиационным транспортом как по критериям скорости доставки, так и по экономическим затратам на транспортировку. Бе-1000 располагает возможностью транспортировки 20-, 40- и 45-футовых стандартных морских контейнеров. При скорости, превышающей скорость контейнеровозов, этот экранолет будет иметь эксплуатационные расходы, сопоставимые с современными самолетами.

Ещё одним инновационным направлением применения таких летательных аппаратов может стать их использование для запуска космических кораблей из верхних слоев атмосферы.

Перевозчики «высокотарифных» грузов

В течение последних лет в международной морской торговле наблюдается устойчивая тенденция роста контейнерных перевозок генеральных грузов (т.е. грузов, поступающих на транспорт отдельными партиями и состоящих из отдельных мест). Объем перевозок контейнеров уже превысил 1 млрд. т, что составляет 20% общего объема грузопотока основных промышленно развитых стран, а по стоимости оценивается в 60–70% экспорта-импорта этих государств, перевезенных морским транспортом.

Контейнерные перевозки – один из наиболее динамично растущих сегментов транспортного рынка. Объем этих перевозок в мире растет на 8-10% ежегодно. Основные направления перевозок контейнеров это Европа – Атлантическое побережье США и Канада, Европа – Азия, Тихоокеанское побережье США – Азия.

С середины 70-х линейное судоходство стало сталкиваться с усиливающийся конкуренцией авиаперевозчиков. Следует отметить, что воздушный транспорт не смог отнять сколько-нибудь значительный грузопоток по весу у линейных морских перевозчиков, но к нему переходит все возрастающее количество в основном наиболее ценных, «высокотарифных» грузов, что весьма остро ощущается во фрахтовых поступлениях линейных судовладельцев.

Особо ценные, «высокотарифные» грузы – это, прежде всего, так называемые уникальные негабаритные грузы, т.е. высокотехнологичное оборудование для космической, нефтегазовой и атомной промышленности, а также грузы, требующие особой формы предохранения от атмосферных влияний (скоропортящиеся). Общий объем таких грузов зарубежные эксперты, прежде всего американские, оценивают в 0,5% по весу и в 25% в стоимостном выражении от общего объема внешнеторговых морских перевозок.

Значительный сегмент рынка перевозок уникальных негабаритных грузов могут занять перспективные тяжелые и сверхтяжелые экранолеты со взлетным весом до 2500 т. Транспортная система с использованием сверхтяжелых гидросамолетов и экранолетов позволит взять на себя до 30% от общего объема перевозок особо ценных, «высокотарифных» грузов, перевозимых ранее морским транспортом, что составляет около 1,5 млн. т.

Интегрируясь в существующую систему морских портов, сверхтяжелые экранолеты позволяют: перевозить самую широкую номенклатуру грузов («высокотарифные» грузы, контейнеры, сжиженный газ); доставлять спасателей и необходимые грузы; эвакуировать пострадавших из зон глобальных катастроф.

При минимальных затратах на доработку инфраструктуры в морских портах (не требуется создание больших взлетно-посадочных полос) новая транспортная система позволит ускорить доставку груза более чем в 20 раз, при этом себестоимость перевозки возрастет не более чем в три раза.

Тяжелый экранолет может выполнять полеты на внутренних линиях России; это сообщение между центральными регионами и районами Крайнего Севера и Дальнего Востока.

Такие транспортные средства могут связать порты Европы и Америки на традиционных морских маршрутах, а также островные государства Юго-Восточной Азии с материками. Островные государства с развитой инфраструктурой туризма и отдыха также могут использовать этот вид транспорта.

С военной точки зрения, применение сверхтяжелых экранолетов позволит компенсировать ограниченные возможности военно-транспортной авиации по оперативной переброске тяжелого вооружения и боевой техники, особенно на слабооборудованный театр военных действий, а также в случае выведенных из строя в результате воздействия противника капитальных взлетно-посадочных полос. Особенно это актуально для быстрой переброски подразделений сил быстрого реагирования.

На основе нанотехнологий…

ТАНТК имени Г.М. Бериева проводит экспериментальные и исследовательские работы по отработке аэрогидродинамической компоновки экранолетов и выбору их параметров, совместно с ВИАМ разрабатываются новые композиционные материалы для таких проектов.

Ведутся работы по использованию в гидросамолетостроении новых материалов, созданных на основе нанотехнологий.

Использование углеродных нанокомпозитов нового поколения, позволит повысить степень интегральности создаваемых конструкций и как следствие снизить массу конструкции, себестоимость изготовления и эксплуатации.

Другим направлением является использование многослойных наноразмерных покрытий внешних поверхностей самолета, что снизит воздействие на конструкцию внешних тепловых излучений и снизит радиозаметность самолета.

… и широкой кооперации

Однако следует отметить, что масштаб и сложность подобных проектов таковы, что создаваться подобные грандиозные машины должны в широкой международной кооперации, присоединиться к которой могут все заинтересованные научно-исследовательские институты и организации, фирмы – производители авиационной техники и оборудования, промышленные и финансовые структуры.

Нет сомнений, что сверхтяжелым экранолетам принадлежит своя «ниша» на мировом авиационном рынке. Это позволяет, с учетом достигнутого на сегодня отечественного инновационного научно-технического потенциала, прогнозировать в перспективе интенсивное развитие, широкое и эффективное применение экранолетов. Россия же способна стать законодателем в этой области авиационной техники, а также взять на себя инициативу создания такой инновационной глобальной транспортной системы для межконтинентальных перевозок «высокотарифных» грузов, совершив тем самым технологический прорыв в этой сфере транспорта.