Страница 74 из 84
Избавиться от всех этих проблем одним махом можно, переведя все агрегаты на «электрическую тягу». Тогда для проектировщиков двигателей наступит «золотая эра» без труб, насосов, механической коробки передач, смазки! Но для начала, как всегда, надо посчитать, что у нас имеется. На типичном магистральном самолете, рассчитанном на 150 пассажиров, имеется четыре источника мощности [69]: сам турбореактивный двигатель с электрогенератором, гидронасосами и сжатым воздухом (противообледенительная система, запуск двигателя и кондиционирование воздуха в салоне) с общей мощностью отбора 250–400 кВт, вторичный энергоузел на топливных элементах мощностью 150–250 кВт, обеспечивающий только электропитание и пневматику (без гидравлики), резервная воздушная турбина с приводом от набегающего потока воздуха в полете (в случае отказа двигателя) мощностью 30–40 кВт, обеспечивающая аварийное электропитание и гидроуправление самолетом (шасси и закрылки), и, наконец, аккумуляторные батареи мощностью 1–2 кВт для аварийного электропитания только авионики и освещения.
Как же сделать «электрический» самолет и соответственно «электрический» двигатель? Надо поставить мощный и сравнительно легкий электрогенератор с прямым приводом от вала ротора низкого давления, точнее, от турбины низкого давления. Игра стоит свеч.
ПОСЛЕДНИЙ ИЗ «МОГИКАН»
Название хорошего романа может стать и часто становится метафорой исторической ситуации, отсылая ее к контексту романа. Так произошло и со знаменитым романом Фенимора Купера, заголовок которого мы использовали для названия настоящей главы. Единственным отличием от первоначального названия является закавычивание имени индейского племени. «Могикане» здесь — не индейское исчезающее племя, а уходящее с исторической арены поколение настоящих инженеров зрелой фазы инновационной волны развития авиационных двигателей. Уходящее поколение со своей этикой. Как мы уже отмечали, вслед за энтузиастами и инженерами идет третье поколение — поколение жестких финансовых менеджеров, слабо разбирающихся в технике, а процесс проектирования двигателей становится суммой технологий.
Пассажирская реактивная авиация существует 50 лет, а именно с 1954 г., когда первый реактивный самолет «Комета-4» разработки английской частной компании «Де Хэвиленд» начал эксплуатироваться на регулярных линиях. Судьба этого самолета и компании печальна: после ряда катастроф (в частности, разгерметизации прозрачного люка в потолке пассажирской кабины, предназначенного дизайнерами салона для… наблюдения звездного неба) проект прекратил свое существование, а компания разорилась. Другая английская компания «ВАС» (British Aircraft Corporation) продержалась с государственной помощью до середины 1970-х гг., выпустив в эксплуатацию линейку удачных машин, более или менее успешно конкурируя с «Боингом» и «Дугласом». Однако долго конкурировать с американским авиапромом на мировом рынке Великобритания не смогла. И это понятно: силы несопоставимы. США — это ведущая морская и авиационная держава, причем не только в технологическом и финансовом плане, но и в инновационном (одно имя Нортроп чего стоит). Кстати, именно по причине своего авиационного доминирования США в свое время и «пропустили» старт в космическом соревновании, и приняли неудачную «самолетную» схему космического челнока. США дожили до того, что у них не стало собственного ракетного носителя: Атлас-5 для своей первой ступени использует российский двигатель РД-180, без которого эксплуатация этой ракеты просто невозможна — не хватает тяги для старта ракеты с более надежным (и более тяжелым) несущим «жестким» корпусом (изначально ракета проектировалась с нежестким корпусом, наддуваемым при работе двигателей).
Точку в конкуренции с Великобританией поставил Боинг своей моделью «Боинг-747» (1970 г.). По своему опыту пассажира автор этих строк считает этот самолет лучшим в мире, лучше всех последующих моделей «Боинга», включая «летающий сарай» «Боинг-777». Попытка европейцев, в первую очередь французов, помнящих свое историческое первенство в авиации, обогнать США в инновационном проекте сверхзвукового пассажирского самолета (СПС) закончилась коммерческим крахом англо-французского «Конкорда». Но и США здесь так и не смогли предложить работающую альтернативу (американский СПС «Боинг-2707» остался в проекте). Единственное, что предприняли США вдогонку, — это мелкую месть в виде запрета посадки «Конкорда» в аэропорту Нью-Йорка якобы по экологическим соображениям чрезмерного шума.
Только после объединения европейских усилий в компании Airbus (1970-е гг.) и придании ее проектам статуса жизненно важных с беспрецедентной господдержкой объединенная Европа стала успешно конкурировать с США. Ее первый новый продукт — франко-германский аэробус А-300 с американскими двигателями General Electric позиционировался как «воздушный автобус» большой вместимости, по сути, на региональных трассах типа Париж — Тулуза или Франкфурт — Мюнхен. Автору приходилось летать как раз на этих трассах на этом «сарае», иначе не скажешь — настоящий автобус. О какой-то тонкой «оптимальности» проекта говорить не приходится, главное — выполнение функции массовых перевозок наиболее дешевым способом. Двигатель поставили, какой был в наличии, обслуживание на борту — минимальное: воду даже не успевают всем разнести за время полета. На А-300 отрабатывалась технология международного сотрудничества и производства полного цикла создания современного самолета. Для обеспечения этого успеха, в частности, была создана сетевая научная структура, в которой в рамках исследовательских программ было задействовано большинство европейских научных институтов, а не только авиационного профиля. Сегодняшний амбициозный, статусный и суперрисковый проект А-380 должен показать, выиграли европейцы конкуренцию у США или нет.
Советская гражданская реактивная авиация стартовала практически одновременно с английской: в июне 1955 г. автор лично наблюдал на воздушном параде в Тушино пролет первого пассажирского реактивного самолета Ту-104. Это был вполне хороший самолет. Вообще, можно как угодно относиться к нашей авиации, но советская и сегодня российская авиация не знала таких скандальных катастроф из-за конструктивных дефектов, какие были у американцев. Вот только три известных примера: взрыв центрального топливного бака на В-747 в наборе высоты при вылете рейсового самолета из Нью-Йорка в 1996 г. (все пассажиры погибли), отрыв двигателя от крыла из-за поломки болта передней подвески на самолете DC-10, разгерметизация грузовой кабины с вылетом грузового люка и части фюзеляжа с девятью пассажирами на самолете В-747 и, наконец, недавнее (2009 г.) «исчезновение» над Атлантическим океаном французского А-330 с более чем 200 пассажирами на борту.
Начало эксплуатации В-747 через Тихий океан началось вообще с беспрецедентного решения: четырехдвигательный флагман пассажирского воздушного флота США имел на борту запасной двигатель, притороченный со снятым вентилятором к фюзеляжу с внешней стороны наподобие запасного колеса у автомобиля. «Продуваемый» набегающим потоком воздуха двигатель без снятого и уложенного в самолет вентилятора создавал бы большое аэродинамическое сопротивление. Можно себе представить реакцию современных СМИ на аналогичное решение, если бы оно было принято применительно к российскому самолету. Перечень американских, да и европейских авиационных провалов можно было бы продолжить. Чего стоит, например, «гордость» английской авиации, региональный четырехмоторный (!) самолет ВЕА-146, на котором по Европе летал Тони Блэр, или самоубийственный американский конвертоплан V-22 «Оспри» для морской пехоты. Все эти издержки технической мысли покрываются государством.
Основным критерием качества магистральной авиации является экономичность перевозок, оцениваемая по параметру затрат топлива при перевозке одного пассажира на один километр, т. е. грамм топлива/пасс. км. За пятьдесят лет этот расходный показатель уменьшился от 70–90 у самолетов Ту-104 и «Комета-4» до 20 (самолеты Ту-214 и А-320), т. е. в четыре раза. И главную роль здесь сыграл технический прогресс в двигателестроении — повышение температуры газа перед турбиной и связанное с ним увеличение степени двухконтурности. А отсюда и повышение кпд двигателя.