Последовательная модернизация МС-21.

Тема: Последовательная модернизация МС-21.

«Победа» (100%-ная «дочка» «Аэрофлота») планирует купить 30 самолетов Boeing 737 MAX 8. Авиакомпания объявила конкурс на оказание консультационных услуг для согласования этой сделки. В ее условия должна войти в том числе возможность конвертации заказа в более вместительные модели новейших самолетов: Boeing 737 MAX 200 или Boeing 737 MAX 10.

Сейчас в парке «Победы» 20 самолетов Boeing предыдущего поколения – Boeing 737-800. По контракту до конца года поступят еще четыре, в первом полугодии 2019 г. – еще шесть таких лайнеров.

Каталожная цена Boeing 737 MAX 8 – $117,1 млн, самой вместительной версии – Boeing 737 MAX 200 (210 кресел в одноклассной компоновке) – $120,2 млн, а Boeing 737 MAX 10 (до 230 пассажиров) – $129,9 млн. МАХ – новая ремоторизированная версия Boeing 737, самого распространенного самолета в мире, выпускающегося с 1967 г. Boeing 737 MAX, по уверениям разработчиков, обеспечивает на 14% меньшее потребление топлива в сравнении с предыдущим поколением, пониженный уровень шума и более высокий уровень комфорта.


Дочерняя авиакомпания главного российского авиаперевозчика «Победа» купит 30 боингов за $1,6 млрд., проигнорировав перспективный российский самолет того же класса!

Это показывает на основную беду разработчиков, за время проектирования и постройки МС-21 появились конкуренты, и в итоге необходимость повышения характеристик, привлекательных для авиакомпаний.


Самая простая и понятная характеристика это дальность, это просто увеличение максимального взлётного веса.

Увеличение максимального взлётного веса МС-21-300 на 10 процентов, позволит увеличить дальность на 3000 км, что делает среднемагистральный авиалайнер дальнемагистральным и конкурентом А321LR.

Главный конструктор МС-21 знает что для этого нужно, то что это возможно, не вызывает сомнений.

Единственный вопрос, как это сделать не меняя размах крыла.

Первое направление: Airbus может продолжить увеличивать количество кресел в A321neo.

Сложный инструмент — удлинение фюзеляжа. Это относительно дорого, потребует повторных сертификационных испытаний и сократит дальность полёта, если не вносить другие серьёзные изменения.

Простой — инновации в оборудовании салона, позволяющие поставить больше кресел без внесения структурных изменений. Это весьма субъективный способ, так как зависит от маркетингового позиционирования перевозчика, классов обслуживания пассажиров и количества дополнительных услуг на борту — например, бортового горячего питания, влияющего на размеры служебных пространств для бортпроводников.

Второе направление — с примерно неизменной вместительностью достичь большей дальности.

Это особенно важный момент для A321LR, чей предлагаемый диапазон, 7 595 км, недостаточен для многих его потенциальных клиентов. Эта дальность позволяет связать города на Восточном побережье США с Западной Европой, но для аэропортов Великих озёр или Флориды уже недостаточна. То, что нужно, — это хотя бы 8 300 километров.

Более длинный фюзеляж увеличивает массу пустого самолёта.

Для сохранения (а лучше — увеличения в большем доступном внутреннем пространстве) полезной нагрузки следом была увеличена максимальная взлётная масса (maximum take-off weight, MTOW). Чем выше MTOW, тем больше топлива можно заправить в самолёт, и тем выше максимальная дальность его полёта.

Если крыло остаётся неизменным, с ростом массы авиалайнера увеличивается лобовое сопротивление.

Чтобы компенсировать увеличение веса, Airbus нарастил площадь крыла, расширив элементы его задней кромки. Но добавка оказалась скромной: со 122 квадратных метров до 129, — и полностью компенсировать рост массы не смогла.

Нагрузка на крыло увеличилась с 640 кг/кв.м у A320 до 725 кг/кв.м у A321 в версии на 93,5 тонны MTOW.

Возросшая нагрузка ухудшила разгонные характеристики самолёта: отрыв от взлётно-посадочной полосы происходит позже. Она же снижает начальный уровень полёта при максимальной взлётной массе, а это, в свою очередь, приводит к росту расхода топлива: чем ниже летит самолёт, тем выше плотность и сопротивление воздуха. Дополнительно страдает эффективность двигателей, рассчитанная на более высокие эшелоны полёта: при требуемой высоте 11 890 метров полностью загруженный Airbus A321LR поднимается только до 8 840 метров.

Конечным ограничением для A321 является топливо.

Крыло A320/A321 было разработано для типичных коротких и средних перевозок с временем полёта до четырех-пяти часов максимум.
Стандартных баков крыла на 23 800 литров топлива хватает на шесть часов полетов у A320 и пять у A321.

Теперь, когда A321LR должны выйти на трансатлантические маршруты, требуются ёмкости для дополнительных объёмов горючего — их помещают в грузовых отсеках.

Конфигурация с тремя дополнительными резервуарами обеспечивает дальность полёта (без встречного ветра) до 7 595 километров. Если нужно дальше — требуется ещё больше баков.

Разместить дополнительные топливные баки (Auxiliary Center Tanks, ACT) можно в центральной части грузового отсека. Но четвёртый ACT ещё больше сократит число загружаемых контейнеров LD3-45.

Три дополнительных ACT вытесняют три из десяти контейнеров, в норме помещающихся в грузовом отсеке у A321neo.

При полётах с более чем 190 пассажирами на борту эти семь контейнеров заполнены их сумками. Поэтому если четвёртый дополнительный топливный бак вытеснит очередной контейнер, багаж пассажиров окажется в зоне навалочной загрузки.

В связи с этим Airbus изучает возможность распределить дополнительное топливо более эффективно, чем в ACT. Как вариант — использовать пространство между отсеком основного шасси и задним грузовым отсеком, где можно разместить ёмкость примерно в две трети объёма ACT.

С ростом максимальной взлётной массы нагрузка на крыло увеличилась до 750 кг/кв.м, что сказалось на аэродинамических характеристиках.

Так, самая важная фаза взлёта наступает непосредственно после отрыва, на так называемой безопасной скорости, или V2. Самолёт должен быть способен сохранять уклон подъёма 2,4% в режиме работы при одном отключённом двигателе (One Engine Inoperative, OEI).

Этот параметр зависит от тяги силовой установки и лобового сопротивления самолёта, которое складывается из индуцированного и паразитного. Для A321LR при V2 эти значения, соответственно, 7 711 кгс и 1 361 кгс.

Чтобы уменьшить паразитное сопротивление (которое можно охарактеризовать как сопротивление воздуха, обусловленное размером авиалайнера), потребуются значительные конструкционные изменения, причём серьёзные затраты на редизайн будут давать относительно небольшой выигрыш в характеристиках.

Поэтому ключевым параметром здесь является индуцированное сопротивление, зависящее от массы воздушного судна и эффективного размаха крыла. На сегодня довольно простым способом увеличить последний параметр является его оснащение законцовками — и у варианта A321neo/LR, как и на всех последних выпусках семейства A320, производитель применил увеличенные «крылышки» (Sharklets).

Но это ещё не предел, и даже сами законцовки можно совершенствовать. Например, ввести нисходящее лезвие, как для крыла A380plus.

Таким образом рост массы самолёта компенсируется увеличением эффективного размаха, и индуцированное сопротивление более тяжёлого A321LR сохранится на том же уровне, что у A321ceo без законцовок.