Андрей Смирнов
Время чтения: ~10 мин.
Просмотров: 0

Первый в мире цельнокомпозитный твс-2дтс достойный преемник легендарного ан-2

Один в поле воин

«Нам говорили: ерундой не занимайтесь, сделайте российский аналог L-410 и живите счастливо, — рассказывает Барсук. — Все самолеты такой размерности сейчас делают двухдвигательными. В этом и проблема!» В мире более полутора десятков разных типов двухдвигательных самолетов размерности до 19 кресел, и поэтому войти на рынок с таким же почти нереально. Причем большинство конструкций разработки 1960-х годов, они уже давно самортизировали затраты на разработку и оснастку, и их производители могут сильно демпинговать. Хороший пример — красавец Piaggio Avanti с толкающими винтами. Итальянцы создали выдающийся самолет с необычной аэродинамической схемой. Переднее горизонтальное оперение у Avanti создает подъемную силу, хотя обычно стабилизатор всегда тянет вниз. За счет этого аэродинамика Piaggio Avanti на 15% лучше, чем у конкурентов. «Я летал на нем в Генуе часа полтора, — говорит Владимир Барсук. — Легкая, простая в управлении и безопасная машина. Лучшая в своем классе». Но даже этот современный самолет не смог занять рынок. До его появления лидер рынка Beechcraft King Air продавался по $7 млн. Piaggio собирался продавать свой самолет по $7,5 млн. Экономическая схема была хорошо просчитана. Но как только они появились на рынке, Beechcraft тут же сбросил цену до $6 млн. На этом все успехи Piaggio закончились. Компания продает 13−14 самолетов в год редким ценителям итальянского инжиниринга. «Мне стало понятно, что заходить на рынок с двухдвигательным самолетом, даже гениальным, бесполезно, — Барсук зачеркивает рисунок самолета с двумя винтами. — Какие-то шансы появляются, если эксплуатационные характеристики превосходят показатели конкурентов раза в два. Мы же не строим самолеты такого класса с 1953 года, отдали производство за границу и подобными технологиями не обладаем. Поэтому двигаться в ту сторону бессмысленно».

Технологии
Патент недели: поезд, который «звонит» по телефону

Безопасность

Из 2500 двухдвигательных самолетов малой размерности (L-410, Ан-28 и DHC-6 Twin Otter), которые эксплуатируются в России, в катастрофах было потеряно 395 машин. Погибло около 2700 человек. А из 18 000 выпущенных Ан-2 катастрофы коснулись чуть более 110 самолетов, что унесло жизни около 500 человек. Аварий — более 600, но люди остались живы. Выходит, что старенький Ан-2 безопаснее новых самолетов не в разы, а на порядок. Владимир Барсук как летчик-испытатель объясняет это так. Основное количество отказов двигателя происходит на взлете или посадке, а отказ одного двигателя при двухдвигательной схеме на взлете, как правило, приводит к фатальным последствиям: при развитии скольжения возникает стремительный неуправляемый срыв. Летчику надо иметь очень высокую квалификацию, чтобы совладать с этой ситуацией.

Двухдвигательный самолет обязан сохранить управляемость в случае отказа одного двигателя. Для этого нужно увеличить площадь элеронов, чтобы устранить крен, и площадь хвостового оперения, чтобы педалями удерживать направление. Поэтому хвостовое оперение и элероны в такой машине переразмерены на 10−15% и в случае отказа двигателя создают дополнительное сопротивление, что требует увеличения тяги. В итоге на самолетах вынуждены ставить переразмеренные моторы.


Построенный в СибНИА цельнокомпозитный биплан — демонстратор новых технологий для малой авиации. На нем была отработана технология изготовления элементов авиационной техники методами вакуумной инфузии и термостабилизации препрегов.

А отказ двигателя Ан-2 не оставляет пилоту вариантов и заставляет принимать решение о вынужденной посадке. Самолет планирует на скорости 130 км/ч, снижаясь с вертикальной скоростью 3,5 м/с, превращаясь в большой управляемый парашют для пассажиров. Возможность снижения скорости до 40−50 км/ч при посадке позволяет даже при лобовых столкновениях с препятствиями обеспечить высокую выживаемость.

Вместо сердца

Еще в 1970-е годы собирались ремоторизировать Ан-2, заменив его поршневой двигатель турбовинтовым. Дело в том, что поршневой двигатель быстро теряет тягу при увеличении скорости и высоты полета, а газотурбинный — нет. Только за счет применения силовой установки другого поколения можно получить почти 30%-ный прирост тяги на крейсерских скоростях. С поршневым двигателем Ан-2 летает в горизонте на скоростях 220−230 км/ч, а при переходе на турбовинтовой двигатель достигает 295−300 км/ч. Только выполнять полет на Ан-2 на такой скорости нельзя, так как при превышении 230 км/ч начинается повышенная вибрация расчалок, которая негативно действует на конструкцию крыла. Например, у Ан-3 (турбовинтовая версия Ан-2), которые первое время гоняли на скоростях под 250 км/ч, при прохождении капитального ремонта выявили повышенное количество усталостных трещин на нервюрах.


Одна из основных проблем российской малой авиации — отсутствие современного турбовинтового мотора. Опытный образец оснащен двигателем Honeywell TPE331−12U, производство которых планировалось локализовать в России.

Два или одно?

До Барсука априори считалось, что бипланы — это что-то из начала XX века. Последним аэродинамику бипланов изучал Антонов в том же СибНИА. Возобновив исследования, Владимир Барсук узнал об этой схеме много интересного. «Я летчик, — довольно жестко говорит Барсук. — Когда у моего самолета отказывает двигатель, я падаю на землю, поэтому мне очень хорошо понятны преимущества биплана. И никакой аэродинамик не убедит меня в обратном». И задачу своим конструкторам он поставил конкретную: большой мидель снижает аэродинамику биплана, необходимо подтянуть ее к показателям моноплана. Подтянули.

Рассуждения о том, что моноплан с хорошей механизацией и хорошими закрылками будет по характеристикам равняться Ан-2, Барсук поставил под сомнение. Дело в том, что аэродинамические характеристики моноплана с высокоразвитой механизацией резко падают при возникновении скольжения — как в аварии с взлетавшим Ан-70 в Омске.

Одно из главных ограничений Ан-2 — расчалки между крыльями. И первой задачей, которую предстояло решить команде Барсука, — уход от расчалок. По сути, у нового самолета два центроплана, верхний и нижний, и крыло замкнутого контура образует силовую конструкцию. Такая схема принесла дополнительный бонус — снижение индуктивного сопротивления на 5−10% в зависимости от скорости. Это необычное прочтение исследованных ранее кольцевых крыльев позволило получить большую устойчивость к боковому ветру.

Правда, когда в Новосибирске попытались спроектировать металлический самолет без расчалок, крылья получились тяжелее в два раза. Комплект крыльев антоновской машины весил 830 кг, а новых металлических — 1600 кг с лишним. Композиты, технология которых и исследовалась в СибНИА, позволили снизить вес до 1050 кг и летать на скоростях за 300 км/ч.

Биплан XXI века

На вопрос, почему же новый композитный самолет при другой аэродинамике так напоминает Ан-2, Владимир Барсук со смехом отвечает: «Аэродинамика с тех пор не поменялась. Воздух не стал плотнее». Антонов, например, потратил несколько месяцев только на то, чтобы точно определить расположение стабилизатора, — первоначально он был в другом месте. Провели множество исследований, чтобы правильно разместить стабилизатор. И он у Ан-2 стоит идеально. Хотя фюзеляж у самолета Барсука шире на 30 см и длиннее на 50 см, благодаря тому что применили другой профиль стабилизатора, удалось значительно увести центровку назад, в результате чего кабине добавилось более 2 м в длину.

При практически тех же габаритах внутренний рабочий объем фюзеляжа вырос на 40%. Когда оказываешься в кабине, первое впечатление — это не Ан-2! Расход топлива по сравнению с Ан-2 уменьшился на 30%, и это не дефицитный авиационный бензин, а керосин.

Сравнение летно-технических характеристик самолета ТВС-2дтс с аналогами
Летно-технические характеристики Ан-2 Ан-3 ТВС-2ДТС Cessna 208B Grand Caravan
Вес пустого ВС, кг 3350 3450 3500 2048
Максимальная коммерческая загрузка, кг 1500 1800 3000 1404
Крейсерская скорость, км/ч 180 240 330 320
Крейсерский часовой расход топлива, л/ч 190 260 200 220
Дальность полета с полной загрузкой, км 780 900 1583 400
Длина разбега / пробега, м 150/170 140/100 150/190 354/218
Минимальный часовой расход топлива, л/ч 120 180 140* 130
Время набора 3000 м, мин 26 6 9 13
Максимальная высота полета, м 4400 4900 4000 7620

*На скорости 160 км/ч и высоте 4000 м.

В конструкции нового самолета много мелких нюансов, не видных с первого взгляда. Например, выхлопная труба, которая находится справа, дает дополнительную тягу в 100 кг и компенсирует реактивный момент от винта. А минимальные скорости достигаются идеальным балансом управляющих поверхностей. При изменении режимов двигателя рули управления почти всегда остаются в нейтральном положении. А что такое отклоненные руль направления или элероны? Это по сути тормозной щиток.

Владимир Барсук считает, что его команда СибНИА создала новый самолет, который может принципиально изменить авиационную логистику. Сегодня, доставляя груз в Сибирь, Ан-12 летит сначала в транспортный хаб, например Новосибирск, после этого груз по 2−3 т перегружают в Ми-8, который стоит сумасшедших денег, и уже он летит в поселки за 500−800 км. Новый самолет может взять в Москве те же самые 2,5 т и напрямую доставить их на место. К тому же все Ан-12 и несколько сотен Ми-8 выходят из эксплуатации по ресурсу в течение ближайших пяти лет, и развозить грузы по российской глубинке станет просто не на чем.


Через два года СибНИА рассчитывает наладить в Новосибирской области серийное производство цельнокомпозитных бипланов и выпускать на начальном этапе 20 штук в год.

Барсуку говорят: сегодня у нас есть Ан-2, и он занимает свою нишу, а вы делаете дорогой самолет, и он не нужен. «Если мы создадим самолет, который востребован прямо сейчас, эта машина будет позади рынка в режиме «вчера», а мы, как НИИ, должны работать с опережением на «завтра», чтобы формировать рынок, — твердо уверен руководитель СибНИА. — У нас еще масса нереализованных идей в запасе».

Ровно через семьдесят лет с аэродрома Новосибирского авиационного завода им. В. П. Чкалова взлетел странный биплан и взял курс на Москву. Это был углепластиковый «Везделет» — любимое детище начальника Сибирского научно-исследовательского института авиации (СибНИА) Владимира Барсука. Он летел на «МАКС-2017». Без дозаправки и напрямую, поскольку времени для промежуточных посадок не оставалось…

Статья «Биплан XXI века» опубликована в журнале «Популярная механика»
(№9, Сентябрь 2017).

Проект СибНИА

Проекции самолёта Ан-2

ФГУП СибНИА имени С. А. Чаплыгина в рамках означенного проекта продвигает программу ремоторизации самолёта Ан-2, суть которой заключается в замене поршневого двигателя АШ-62ИР на турбовинтовые двигатели.

Создаваемые в рамках проекта самолёты, по замыслу разработчика, должны дать возможность изменить сам принцип развозки грузов по стране, сделав рентабельной их перевозку напрямую из крупных центров, без принятой сейчас транспортировки на крупных самолётах с последующей перегрузкой на вертолёт для доставки на необорудованную площадку.

ТВС-2ДТС — вариант проекта ТВС, имеющего цельнокомпозитную конструкцию из углепластика, полностью новый фюзеляж и новую кабину пилотов. Благодаря применению современного комплекса авионики, ТВС-2ДТС стал всепогодным самолётом и может эксплуатироваться в любое время суток. ТВС-2ДТС, так же как и ТВС-2МС, оснащён турбовинтовым двигателем Honeywell TPE331-12UAN. Эта модификация была полностью спроектирована и построена в ФГУП СибНИА. Первый полёт состоялся 10 июля 2017 года на экспериментальном аэродроме Ельцовка (Новосибирск). 16 июля ТВС-2ДТС совершил беспосадочный перелёт из Новосибирска в подмосковный Жуковский, где был представлен широкой публике на стоянке авиасалона МАКС-2017. Проектировщик полагает, что данная модификация самолёта является доведённой до уровня предсерийного образца, где отработаны все основные элементы конструкции крыла, оперения, двигательного отсека, что позволит в течение двух лет сертифицировать самолёт. Созданная проектировщиком технология позволяет начать серийное производство самолётов на небольших заводах со штатом 70-80 человек с уровнем производства 25-30 штук в год с 2019—2020 года.

Характеристики:

  • Крейсерская скорость: 350 км/ч.
  • Грузоподъёмность: 2450 кг (при дальности до 450 км).
  • Максимальная дальность полёта: 4500 км.
  • Примерная стоимость: 150 млн руб.

Основные отличия от замещаемой модели (Ан-2):

  • Цельнокомпозитная углепластиковая конструкция.
  • Обновлённый фюзеляж и кабина пилотов.
  • Заострённая форма носовой части самолёта.
  • Изменённые стойки шасси.
  • Замкнутый контур крыла.

Мнение Минпромторга

Серийное производство ТВС-2ДТС предполагалось начать с 2021 года на Улан-Удэнском авиационном заводе. Тем не менее в сентябре 2019 года стало известно что Минпромторг отказался от этого проекта и заказал проект лёгкого самолёта в варианте моноплана на Уральском заводе гражданской авиации. Среди причин отказа от проекта СибНИА указывается значительная доля импортных комплектующих и несоответствие по взлётной массе действующим нормам лётной годности. В частности не имеет российских аналогов двигатель мощностью 1100 л. с. и требует перепроектирования планер, в котором использовались импортные композиционные материалы.

Аварии и катастрофы

  • 2 июня 2017 года при взлёте в аэропорту Чингисхан (город Улан-Батор, Монголия) самолёт ТВС-2МС RA-2099G, принадлежащий ФГУП СибНИА имени С. А. Чаплыгина, столкнулся с землёй. Находившиеся на борту члены экипажа, техники и пять пассажиров не пострадали, самолёт получил повреждения.
  • 19 декабря 2017 год самолёт ТВС-2МС (RA-01460) Нарьян-Марского объединённого авиаотряда, направлявшийся по маршруту Нарьян-Мар — Харута потерпел крушение при взлёте. На борту находилось 13 человек: 10 взрослых, один ребёнок, 2 пилота. На месте катастрофы погибла женщина. Четырёхлетний мальчик, срочно доставленный в окружную больницу, скончался уже в медучреждении. Позже стало известно о кончине ещё одного пассажира разбившегося самолёта. 10 января 2018 года в больнице Архангельска скончался четвёртый пострадавший.
  • Во время руления на посадочной полосе в аэропорту города Сусумана самопроизвольно отключился двигатель воздушного судна ТВС-2МС, работающего на маршруте Сусуман — Магадан. Пассажиры и экипаж не пострадали. Перевозки осуществляет авиакомпания «Сила». Самолёт опечатали и поставили на запасной площадке до прибытия комиссии Росавиации. Самолёт недавно выпущен и ещё находится на гарантийном обслуживании.
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации