21.3. Увеличение рейсовой скорости

Развитие реактивных пассажирских самолетов привело к тому, что у подавляющего большинства из них значение максимальной крейсерской скорости лежит в пределах 880-940 км/ч, что соответствует числу М = 0,840,88 при высоте полета более 11 000 м. Таким образом, дозвуковые скорости полета освоены пассажирскими самолетами.    Для достижения максимальной дальности полета крейсерские скорости обычно снижаются до 800-880 км/ч. Следует иметь в виду, что соотношение рейсовой скорости и крейсерской скорости полета в значительной степени зависит от дальности полета. Так, при крейсерской скорости полета 900 км/ч и дальности полета 1000 км рейсовая скорость равна приблизительно 690 км/ч, а при дальности полета 10 000 км - 875 км/ч (в обоих случаях принимается, что время полета увеличивается на 20 мин за счет ожидания посадки в аэропорту назначения).    Анализ формулы (21.1) показывает, что появление сверхзвуковых пассажирских самолетов неизбежно. Первое поколение таких самолетов уже создано - это советский самолет Ту -144 и англо-французский самолет "Конкорд". Эксплуатация этих самолетов не дала ожидаемых результатов в отношении снижения себестоимости перевозок вследствие низкой топливной эффективности (см. раздел 21.4), а также из-за нерешенной проблемы снижения уровня шума на местности при сверхзвуковом полете. Исследования, направленные на решение этих и других проблем, которые не были полностью разрешены на СПС первого поколения, проводятся ведущими авиационными державами, и следует ожидать появления СПС второго поколения (СПС-2) со скоростью полета, соответствующей крейсерскому числу М = 2,2 2,5, с повышенным на 40-50% аэродинамическим качеством по сравнению с СПС первого поколения, с уменьшенной на 15 - 20% массой пустого самолета и с увеличенной в 1,5 - 2 раза топливной эффективностью.    По прогнозам специалистов, уже в 2015 году для обеспечения растущего объема мировых авиаперевозок может потребоваться до 700 самолетов типа СПС-2.

Рис. 21.2. Административный СПС второго поколения (проект)

Россия и США в 1993 году заключили соглашение о программе совместных авиационных исследований по разработке СПС-2. АНТК им. А.Н. Туполева в 1996 году на базе СПС Ту-144, имеющего уникальные аэродинамические характеристики, за счет многочисленных усовершенствований и модификаций, включая замену двигателей более мощными, применяемыми на бомбардировщике Ту-160, создал Ту-144ЛЛ (ЛЛ -летающая лаборатория) для проведения исследований на сверхзвуковых скоростях.
Один из возможных обликов административного СПС второго поколения АООТ "ОКБ Сухого" и американской фирмы "Гольфстрим Аэроспейс" иллюстрирует рис. 21.2.
Разработкагазотурбинного-прямоточного двигателя изменяемого цикла, который как минимум на 20% экономичнее существующих двигателей, обеспечивающих сверхзвуковой полет, позволяет рассматривать концепции СПС второго поколения со скоростями, соответствующими числу М = 4,5, и с межконтинентальной дальностью полета.

21.4. Уменьшение расходов на эксплуатацию

   Расходы на эксплуатацию самолета (см. раздел 7.4) в течение одного летного часа состоят из расходов на амортизацию (оплату стоимости) самолета, включая двигатели и все системы самолета, расходов на текущий ремонт и обслуживание самолета, стоимости расходуемого топлива, расходов на заработную плату экипажа и "аэропортовых" расходов, включающих затраты на содержание аэропортов и административно-технических служб авиакомпаний.    Рассмотрим только те статьи расходов, на величину которых может существенным образом повлиять коллектив проектировщиков в процессе создания самолета. Как мы уже отмечали ранее, масса самолета и затраты топлива на выполнение полета могут являться критериями эффективности самолета. Действительно, чем меньше взлетная масса самолета (m_o), тем меньше материалов, энергии и человеческого труда затрачивается на его производство, тем (при прочих равных условиях) будет ниже стоимость самолета. Чем меньше масса самолета, тем меньше тяга двигателей, потребная для горизонтального крейсерского полета (P = m_og/К, где К - аэродинамическое качество самолета), тем, очевидно, меньше масса двигателя и его стоимость.    Расход топлива на один час полета самолета T = 1000PC_p, г/ч. Часовая производительность самолета F = NV_р, пассажиро-километр в час.    Тогда

(21.3)

где	b	-	коэффициент топливной эффективности, показывающий затраты топлива в граммах на один пассажиро-километр;
	mog	-	вес самолета, H;
	K	-	аэродинамическое качество самолета;
	Cp	-	удельный расход топлива, кг /(Н·ч);
	N	-	число пассажиров самолета;
	Vp	-	рейсовая скорость, км/ч.

   Следовательно, помимо рассмотренных выше путей развития гражданского самолетостроения (увеличение коммерческой нагрузки и рейсовой скорости), из выражения коэффициента топливной эффективности (21.3) видны следующие направления развития гражданских самолетов:       - уменьшение взлетной массы самолета m_o;       - увеличение аэродинамического качества К;       - уменьшение удельного расхода топлива двигателей, установленных на самолете, C_p.