3.2. Розрахунок економічності літака

У даному підрозділі виконаний розрахунок економічності вантажного середньо-магістрального літака підвищеної транспортної ефективності з чотирма ТГВД і наступними основними характеристиками:

• максимально допустима злітна маса літака m₀ = 142539 кг;

• максимально допустима посадочна маса m_{пос. max} = 125645 кг;

• маса порожнього літака m_пор = 79582 кг

• максимальна маса комерційного навантаження при розрахунковому польоті m_ком = 35000 кг;

• маса службового навантаження m_служ = 1064 кг;

• паливо, що витрачається при розрахунковому польоті m_п = 23157 кг;

• аеронавігаційний запас m_анз = 3736 кг;

• сумарна злітна потужність N_зл = 4×10640 кВт = 4×14466 к. с.;

• об’єм вантажної кабіни – 427 м³

• ємність паливних баків дозволяє вмістити m_п. б = 37500 кг палива при його густині ρ = 775 кг/м³;

• середня годинна витрата палива q_ср = 4260,384 кг/год;

• середня кілометрова витрата палива складає q_км = 6,09 кг/км;

• розрахункова максимальна дальність польоту з максимальним комерційним навантаженням складає 3800 км;

• розрахункова висота крейсерського польоту складає 9,5 км;

• розрахункова швидкість крейсерського польоту V_кр = 740 км/год;

• екіпаж: два пілоти, один супроводжуючий.

Значення максимального комерційного навантаження необхідно перевірити по формулі (3.7), тобто

Необхідна умова по формулі (3.7) виконується, тобто комерційне навантаження в 35000 кг може транспортуватися. [3]

Аналіз економічності проектованого літака проводиться для наступних варіантів комерційного навантаження літака:

• максимально допустиме комерційне навантаження за умови виконання польоту на максимально можливу (перегоночну) дальність, що обмежується ємністю баків і визначається з умови формули (3.7), тобто наступним чином:

• максимальне комерційне навантаження при розрахунковому польоті, тобто при параметрах польоту закладених у технічному завданні проекту літака (дальність польоту – 3800 км, висота польоту – 9,5 км, крейсерська швидкість польоту – 740 км/год), що складає 35000 кг;

• довільне проміжне комерційне навантаження – 30000 кг;

• максимально допустиме комерційне навантаження, що обмежується максимально допустимою посадочною масою літака, яке визначається з умови формули (3.8), тобто наступним чином:

Подальший розрахунок економічності проводиться для крейсерської швидкості польоту 740 км/год, висоти польоту 9,5 км і середньої кілометрової витратою палива 6,09 кг/км, що отримані з неповного аеродинамічного розрахунку.

Умовно приймається, що середня кілометрова витрата палива однакова для усіх варіантів завантаження і практичних дальностей польоту, оскільки аеродинамічний розрахунок літака проводився лише для розрахункового польоту, тобто для польоту з параметрами закладеними у технічному завданні на проект.

При злітній масі літака в 142539 кг, в залежності від комерційного навантаження, практична (максимальна) дальність польоту змінюється таким чином, як показано у табл. 3.5.

Таблиця 3.5
Залежність практичної дальності польоту від комерційного навантаження
Комерційне навантаження mком , кг	Запас витрачаємого палива mп , кг	Практична дальність польоту Lпр , км	Дальність Lз. п , км	Час tз. п , год
1	2	3	4	5
41263	16894	2774	600	0,84
35000	23157	3803	600	0,84
30000	28157	4624	600	0,84
24393	33764	5544	600	0,84

Примітка: 1. Практична дальність польоту L дана без врахування зустрічного вітру; 2. У величіні t_{з. п} , крім часу, що витрачається на зліт, розгін, набір висоти, планування і приземлення, враховано додатковий час (10 хв) на руління перед зльотом і після приземлення, а також додатковий час (10 хв) на маневрування у повітрі після зльоту і перед приземленням.

Розрахунок продуктивності літака для зазначених вище варіантів комерційного навантаження виконаний згідно даних табл. 3.5 і формулам (3.2) і (3.3), де не враховується вплив зустрічного вітру, оскільки можливий варіант і попутного вітру, тобто метеорологічні умови усереднено. Результати розрахунків зведені у табл. 3.6.

Таблиця 3.6
Результати розрахунку продуктивності літака
mком , т	Lпр , км	Lз. п , км	tз. п , год	Vр , км/год	kк	П, т·км/год
1	2	3	4	5	6	7
41,263	2774	600	0,84	734,3	0,95	28784
35	3803	600	0,84	735,8	0,95	24466
30	4624	600	0,84	736,6	0,95	20992
24,393	5544	600	0,84	737,1	0,95	17081

Витрати на амортизацію літака визначаються по формулі (3.9). Для розрахунку використовуються наступні данні: Т_л = 60000 год – амортизаційний (повний) строк служби літака; t_л = 12000 год – строк служби літака між двома капітальними ремонтами; k_р. л = 0,1 – відношення вартості капітального ремонту до відпускної ціни літака (без двигунів); маса силової установки m_су = 23803 кг; маса порожнього літака m_пор = 79582 кг; відпускна ціна (вартість) літака при умові виробництва не менше 300 літаків згідно формули (3.10) дорівнює:

Таким чином амортизація літака на одну літако-годину рівна:

Витрати на амортизацію двигунів визначаються по формулі (3.11). Для розрахунку використовуються наступні дані: n = 4 – число двигунів на літаку; Т_дв = 12000 год – амортизаційний строк служби двигуна; t_дв = 3000 год – міжремонтний строк служби двигуна (ресурс); злітна потужність одного двигуна N_зл = 14466 к. с.; відпускна ціна (вартість) двигуна згідно формули (3.12) дорівнює:

Тоді амортизація двигунів літака дорівнює:

Витрати на поточний ремонт і ТО літака та його двигунів згідно формули (3.13) при k_то. л = 0,5 у.о./год·т – питома вартість ТО і поточного ремонту планера літака з його обладнанням; k_то. дв = 0,1 у.о./к. с.·год – питома вартість ТО і поточного ремонту двигуна; дорівнюють:

Видатки на заробітну платню льотному екіпажу і супроводжуючим згідно формули (3.21) і даним табл. 10.4 дорівнюють:

Визначення вартості палива, віднесеної до години льотної експлуатації літака, виконується стосовно чотирьох варіантів польоту з різним комерційним навантаженням, рахуючи, що сума запасу витрачаємого палива і аеронавігаційного запасу дорівнює кількості усього палива на борту літака.

Використовується паливо ТС1, вартістю С_п = 1000 у.о. за одну тону.

Вартість палива, віднесена до однієї години льотної експлуатації літака визначається згідно формули (3.14), тобто наступним чином:

Тривалість польоту визначається згідно формули (3.15), без врахування зустрічного або попутного вітру.

Результати розрахунку вартості палива зведені у табл. 3.7.

Таблиця 3.7
Результати розрахунку вартості палива
Комерційне навантаження mком , т	Кількість палива на борту mп , т	Загальна вартість палива Сп , у.о.	Час польоту Tпол , год	Вартість палива Ап , у.о./год
1	2	3	4	5
41,263	20,63	20630	3,778	5460,69
35	26,893	26893	5,168	5204,10
30	31,893	31893	6,277	5080,82
24,393	37,5	37500	7,521	4985,83

Таким чином, усі складові частини величини видатків на експлуатацію визначені, а значення самих видатків розраховується згідно формули (3.22), тобто

Результати розрахунків зведені у табл. 3.8. Значення величини А змінюється в залежності від кількості палива на борту літака і тривалості польоту, тобто в залежності від маси комерційного навантаження при незмінній злітній масі літака.

Коефіцієнт k_і. в , що враховує інші прямі видатки, прийнятий рівним 1,07.

Таблиця 3.8
Результати розрахунку видатків на експлуатацію літака
mком , т	mп , т	Lпр , км	Аа. л , у.о./год	Аа. дв , у.о./год	Ато , у.о./год	Ап , у.о./год	Аз. п , у.о./год	А, у.о./год
1	2	3	4	5	6	7	8	9
41,263	20,63	2774	26,03	47,74	97,66	5460,69	70	8236,70
35	26,893	3803	26,03	47,74	97,66	5204,10	70	7866,07
30	31,893	4624	26,03	47,74	97,66	5080,82	70	7687,98
24,393	37,5	5544	26,03	47,74	97,66	4985,83	70	7550,77

Оскільки відомі значення величин продуктивності літака і годинних експлуатаційних видатків, стає можливим визначення згідно формули (3.1) собівартості тонно-кілометра а в залежності від значення величини комерційного навантаження. Результати розрахунків по визначенню собівартості тонно-кілометра при заданих параметрах польоту, тобто величини, що характеризує економічність літака, зведені у табл. 3.9.

Таким чином у даному підрозділі виконаний розрахунок економічності

Таблиця 3.9
Результати розрахунку собівартості тонно-кілометра а
mком , т	mп , т	Lпр , км	А, у.о./год	П, т·км/год	а, у.о./т·км
1	2	3	4	5	6
41,263	20,63	2774	8236,70	28784	0,2862
35	26,893	3803	7866,07	24466	0,3215
30	31,893	4624	7687,98	20992	0,3662
24,393	37,5	5544	7550,77	17081	0,4420

проектованого літака. Отримані дані по величинам, що характеризують економічність літака, зазвичай, підлягають аналізу, який виконаний у наступному підрозділі.