Новосибирские инженеры представят серийный вариант самолета, который придет на смену знаменитому Ан-2 «Кукурузнику», уже в 2017 году.
«В конце этого года мы предоставим демонстратор с цельнокомпозитным фюзеляжем», - заявил ведущий инженер Сибирского научно-исследовательского института авиации Сергей Иванцов . Он напомнил, что опытный экземпляр самолета, в котором были опробованы новые композитные материалы, специалисты института собрали еще в прошлом году. Характеристики нового самолета, готовящемуся сменить «Кукурузник» будут значительно лучше.
Он будет способен перевозить в два раза больше грузов, до трех тонн, вдвое увеличится его крейсерская скорость - до 350 км в час и дальность полета до 3,5 тысяч километров. При этом самолет сохранит традиционные преимущества Ан-2, такие как возможность взлетать и садиться с короткой взлетно-посадочной полосы.
Подробнее о ТВС-2МС или «Кукурузнике» 21 века, а также об истории созданий легких самолетов в России, «Экономике сегодня» рассказала старший научный сотрудник Центра экономических исследований РИСИ Елена Семенова:
«Кукурузник» был изготовлен где-то в сороковых годах и все это время летал как рабочая лошадка и в СССР и в российской истории. В июне прошлого года прототип, разрабатывающийся на замену легкого самолета Ан-2, совершил первый полет.
Проблема с легкими самолетами у нас стоит давно, хотя разработки ведутся постоянно. Но они ведутся не крупными предприятиями, а в основном частными компаниями, которые имеют достаточно ограниченные возможности. И хотя предложений было много, но проблема остается актуальной до сих пор.
Создатели ТВС-2МС решают проблему замены парка устаревших машин за счет глубокой модернизации
В свое время самарское предприятие ЦСКБ «Прогресс» предложило 9-местный самолет «Рысачок» для таких работ. Потом нижегородским авиастроительным заводом «Сокол» тоже разрабатывался проектный ряд легких самолетов на базе легкомоторного самолета «Гжель». При участии МАИ разрабатывался проект 9-местной машины Виконт V100 – реинкарнация самолетов «Грач». Но серьезно на роль приемника «Кукурузника» претендовал именно «Рысачок».
Но на совещании в Минпромторге в 2014 году, которое было посвящено созданию самолета на 9-19 мест, решение было вынесено в пользу совместного российско-австрийского проекта Diamond Aircraft. Речь шла в тот период об организации производства и совместной разработки семейства легких многоцелевых самолетов на 9 и 19 мест для местных авиалиний на базе уральского завода гражданской авиации УЗГА.
Австрийская компания была выбрана партнером, потому что имела богатый опыт в создании легких самолетов из композиционных материалов. В рамках проекта планировалось сертифицировать машину к 2017 году. Вначале предполагалось, что сборка двигателя будет в Австрии, а на втором этапе частичная локализация комплектующих в России. В завершении двигатели должны были производиться в России. Насколько сейчас сказать сложно, открытая информация отсутствует.
Для российской экономики сборка зарубежной авиатехники с локализацией производства выглядит, наверное, предпочтительнее, чем покупка или приобретение готовых машин. К концу того года доля западных лайнеров в российском коммерческом парке местных воздушных линий составляла 22%, остальную часть занимали в основном Ан-2. Стоит заметить, что у них запас прочности очень большой, поэтому они и взяты за основу нового самолета. Создатели ТВС-2МС решают проблему замены парка устаревших машин не путем создания новой техники, а за счет глубокой модернизации».
Новосибирские авиаконструкторы представили модернизированный «кукурузник»
В преддверии Международного авиационно-космического салона «МАКС» в Новосибирске прошли испытания модернизированного самолета Ан-2.
Легендарный «кукурузник» преобразился как внутри, так и снаружи. Теперь он способен без дозаправки долететь до Москвы.
Быстрее, выше…
— Можно сказать, что это новый самолет, который заменит существующий и уже устаревший Ан-2. Мы только использовали фюзеляж старого самолета, — рассказал летчик-испытатель, директор Сибирского научно-исследовательского института авиации имени Чаплыгина Владимир Барсук.
Он сам поднял биплан в воздух перед серьезным тест-драйвом на МАКСе, ведь машина примет участие в показательных выступлениях.
Начинка Ан-2 действительно претерпела кардинальные изменения: заменены система навигации, светотехническое оборудование, авионика. Также новосибирскими конструкторами разработано цельнокомпозитное крыло с использованием новых технологий, аналогов которому нет.
— Все это позволит самолету выполнять полеты в сложных метеоусловиях и перевозить почти в два раза больше груза. Его крейсерская скорость составит порядка 320 — 330 километров час, это почти вдвое больше, чем раньше, — отметил Владимир Барсук.
Биплан способен подняться на высоту семь тысяч метров, то есть почти в два раза выше, чем его предшественник. Увеличилась и длительность полета без дозаправки, поэтому в Москву летчики планируют добраться без остановок, значительно сэкономив время.
Пресс-тур в СибНИА организовала партия «Единая Россия». Как рассказывают конструкторы, несмотря на все ноу-хау, преемственность машины сохранена полностью — новый Ан-2 прост в обслуживании и способен приземлиться почти на любую более-менее ровную поверхность. Новосибирский самолет хорошо подойдет для грузовых и пассажирских перевозок в отдаленных регионах страны с плохой транспортной доступностью.
— Его можно использовать и в качестве патрульного, геологоразведочного, десантно-транспортного, лесопожарного, сельскохозяйственного самолета, — рассказали в СибНИА.
Встать на конвейер
Сегодня 90 процентов парка малой авиации России составляют устаревшие Ан-2. Поэтому на новосибирскую версию нового «кукурузника» все надежды. По мнению Владимира Барсука, к 2018 году можно будет говорить о серийном производстве биплана: пока, по предварительным подсчетам, речь идет о 300 — 500 машинах в год.
— Сейчас мы определяем летно-технические характеристики, дальность полета, расход топлива. К МАКСу мы уже должны для компаний-эксплуатантов подготовить четко подтвержденные летно-технические характеристики самолета, чтобы провести с ними в рамках салона совещания и определить предварительный спрос. Как научный институт мы обязаны авиационной промышленности представить проект самолета с проработанными конструкторскими решениями, подтвержденными характеристиками, — сообщил Владимир Барсук.
Традиционно во время авиационно-космического салона в Жуковском, который в этом году пройдет с 25 по 30 августа, состоится так называемый президентский показ, в рамках которого главе государства демонстрируют последние и лучшие достижения отрасли. В СибНИА не исключили попадания в VIP-просмотр. Но главная задача все же — не отличиться перед Президентом, а заинтересовать потенциальных заказчиков.
КСТАТИ
СибНИА с 1994 года является участником проекта «Крылатая память Победы», национальной коллекции летающих самолетов времен Великой Отечественной войны. В его рамках в городе восстановлено более пятнадцати самолетов военного времени. Один из них — истребитель Миг-3, поднявшийся в небо в этом году во время празднования Дня Победы.
СПРАВКА
Ан-2 — советский легкий многоцелевой самолет. Используется как сельскохозяйственная, спортивная, пассажирская, транспортная машина, состоит на вооружении ВВС ряда стран. Многие из них летают более 40 лет, налет некоторых достигает 20 тысяч часов. Занесен в Книгу рекордов Гиннесса как единственный в мире самолет, который выпускается уже свыше 60 лет.
Самолёт ТВС-2ДТ / Фото: www.interfax.ru
Самолёт ТВС-2ДТ, призванный заменить лёгкий многоцелевой "кукурузник" Ан-2, разрабатывает Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени Чаплыгина (СибНИА), сообщил "Интерфаксу-АВН" заместитель директора института по разработке авиатехники, главный конструктор Григорий Анохин.
«Для выпуска ТВС-2ДТ создается совершенно новое производство, мощности которого позволят выпускать примерно четыре-пять самолетов в месяц »
"Первый опытный самолёт ТВС-2ДТ находится на стадии доведения до типовой конструкции для сертификации. Она пройдет в 2016 году, после чего самолёт можно будет запускать в серийное производство. В случае успешной сертификации поставки ТВС-2ДТ могут начаться с 2017 года", - сказал Г.Анохин.
Главный конструктор Григорий Анохин (справа) обсуждает текущие задачи проектирования с ведущим конструктором Алексеем Горловым / Фото: vedomosti.sfo.ru
По его словам, у ТВС-2ДТ будут улучшенные по сравнению с Ан-2 характеристики для местных и региональных линий, ДОСААФ, силовых структур.
Г.Анохин также отметил, что "для выпуска ТВС-2ДТ создается совершенно новое производство, мощности которого позволят выпускать примерно четыре-пять самолетов в месяц".
"Разработка самолета идёт на основе госконтракта с министерством промышленности и торговли России," - уточнил собеседник агентства.
Техническая справка
11 июня в Новосибирске впервые поднялся в воздух прототип самолета, который призван заменить легендарный Ан-2. Новый биплан сохранит главную способность Ан-2 - садиться и взлетать практически где угодно. Новая модификация самолета будет представлена на Международном авиационно-космическом салоне в Москве в августе 2015 года. Биплан планируют использовать в сельском хозяйстве при химических работах на полях, грузо- и пассажироперевозках.
Как отмечают в пресс-службе новосибирского филиала компании «Сухой» Новосибирского авиационного завода имени Чкалова, в конструкции самолёта реализованы передовые технологии современного авиастроения. Панели, лонжероны и нервюры крыла бипланной схемы изготовлены из углепластика.
Два новых крыла биплана, изготовленные из композита, соединены в "этажерку" плавным переходом. В отличие от классического бипланного крыла полностью отсутствуют расчалки, что позволит в полтора раза увеличить крейсерскую и максимальную скорость полёта.
Фото: www.aex.ru
Новый самолет на базе Ан-2 пока именуется аббревиатурой ТВС-2ДТ. У нового самолета в два раза больше грузоподъемность, в три раза выше дальность полета, на 50% выше крейсерская скорость. Максимальная скорость биплана - 330 км/ч (скорость «Кукурузника» - около 200 км/ч). Новый самолет сможет везти 3 тонны груза со скоростью 300 км/ч на дальность порядка 2,5 тыс. км.
«В отличие от классического бипланного крыла, полностью отсутствуют расчалки, что позволит в полтора раза увеличить крейсерскую и максимальную скорость полета. Минимальная скорость, близкая к нулевой, была достигнута уже в первом полете», – заявляют в пресс-службе «Сухого».
Как и Ан-2, новый биплан будет иметь короткую взлетно-посадочную дистанцию – 50–70 метров.Разработку нового поколения легкого многоцелевого самолета ведут специалисты СибНИА им. С.А. Чаплыгина. По словам разработчиков, испытания самолета продлятся от полугода до двух лет. В случае успешного тестирования, серийное производство самолета может быть начато в 2017 году.
Поэтому варианта здесь два – либо создать новый российский, причем обязательно на керосине (это дешевле и доступнее), либо ставить импортный. За два года, через которые должен полететь новый «кукурузник», создать новый двигатель нереально. Поэтому на первом этапе в любом случае придется использовать двигатель зарубежного производства.
С 2010 года на биплане вместо старого поршневого двигателя устанавливают современные турбовинтовые двигатели американской компании Honeywell.
Через 69 лет после выпуска под руководством конструктора Антонова самолёта Ан-2 Сибирский НИИ авиации (СибНИА) разработал новый цельнокомпозитный самолёт ТВС-2ДТ. Корреспонденты Sibnet.ru побывали в легендарном институте и узнали, как испытываются и создаются воздушные суда нового типа.
Справка:
Институт был организован в августе 1941 года в качестве филиала Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) имени профессора Н. Е. Жуковского. Первым научным руководителем филиала стал один из основоположников аэродинамики, Герой Социалистического труда академик Сергей Алексеевич Чаплыгин.
В начале 1942 года под его руководством проводилось строительство аэродинамической лаборатории. Но академику Чаплыгину не довелось увидеть плоды своих трудов в Сибири: он умер в Новосибирске 8 октября 1942 года на 73-м году жизни и был похоронен на территории основанного им института.
В ноябре 1946 года начальником СибНИА по совместительству стал Олег Константинович Антонов, на тот момент возглавлявший организованное 31 мая 1946 года конструкторское бюро, располагавшееся на территории Новосибирского авиационного завода имени В. П. Чкалова. Под его руководством и с использованием потенциала ОКБ, института и завода были разработаны знаменитые самолёты Ан-2 и Ан-14 «Пчёлка».
За годы работы СибНИА провёл исследования всех типов экранопланов, созданных в СССР, самолёта Су-27 и его модификаций, модельного ряда спортивных акробатических самолётов семейства Су-26, Су-29, Су-31, самолётов различных типов и других летательных аппаратов, созданных в СССР и России, в том числе воздушно-космического самолёта «Буран».
«Первый самолёт, созданный в нашем институте - Ан-2. Он создавался под руководством Олега Константиновича Антонова, который возглавлял СибНИА с 1946 по 1948 год. Спустя почти 70 лет мы создали самолёт, превосходящий по эксплуатационным свойствам Ан-2. Были проведены многочисленные экспериментальные исследования, изготовлено несколько моделей, которые позволили определить окончательный облик самолёта», - рассказал заместитель директора по научной работе Владимир Чемезов.
По его словам, параллельно с этим велись расчёты прочности конструкции самолёта, так как при его создании применяются новые технологии и материалы. А нигде в России ещё нет ни нормативных документов, ни методов по определению прочностных характеристик подобных летательных аппаратов.
«Сейчас идет разработка рабочей конструкторской документации нового самолёта. После её выпуска можно будет внедрить наши разработки в промышленность. Мы создали самолёт-демонстратор технологии, на его основе завод или ОКБ может производить самолёт. Но дело в том, что действующие предприятия занимаются более крупной техникой. И если новый самолёт никто не возьмет в производство, то наш директор может принять решение - организовать производство в институте», - отметил Чемезов.
Начиналась разработка цельнокомпозитного самолёта ТВС-2ДТ в опытно-конструкторском бюро (ОКБ) института, где сейчас работает 63 человека, из них конструированием занимаются 48 сотрудников.
По словам начальника ОКБ Вячеслава Писарева, первым шагом стала ремоторизация легендарного Ан-2, которому по-прежнему нет замены для полётов на труднодоступные территории.
Биплан за счёт наличия двух крыльев имеет увеличенную по сравнению с монопланом подъёмную силу, что позволяет взлетать с очень коротких полос длиной около 50 метров и садиться на площадку размером 100 метров. Он предназначен для эксплуатации на необорудованных аэродромах, может взлететь даже с лесной просеки. Это делает его идеальным транспортом для Севера.
Увеличенная подъёмная сила обеспечивает чрезвычайно низкую минимальную скорость полёта и при скорости 40 километров в час самолёт остается полностью управляемым.
Во всём мире Ан-2 считают наиболее безопасным. При технических проблемах пилот всегда может быстро выбрать площадку для посадки. Универсальность Ан-2 сделала его удобным для сельскохозяйственных работ, тушения лесных пожаров, парашютного спорта и аэрофотосъёмки, для использования в Вооружённых Силах.
Ан-2 перестали выпускать в Советском союзе в 1971 году, после этого самолёт производили в Польше по 2002 год. В Китае их мелкосерийное производство продолжается. В настоящее время в мире эксплуатируется около 6 тысяч самолётов, в России в различных ведомствах летают около 380 Ан-2.
Модернизировать Ан-2 в вариант ТВС-2МС решили из-за того, что АШ-62ИР - советский поршневой двигатель самолёта - работал на авиационном бензине, который уже не производят в России. Мотор был разработан ещё в 1938 году и в современных условиях оказался неэкономичен и сложен в эксплуатации. Кроме того, его производство давно завершено и имевшиеся складские запасы двигателей израсходованы.
Конструкторы СибНИА подобрали наиболее подходящий для машины американский турбовинтовой двигатель фирмы «Honeywell». Как отметил Писарев, это позволило облегчить самолёт, так как поршневой двигатель весил около 700 килограммов, а турбовинтовой - 300.
Кроме того, у поршневого двигателя с набором высоты падает тяга, поэтому на высоту 3 тысячи метров самолёт Ан-2 с двенадцатью парашютистами поднимается примерно 35-40 минут, а с новым двигателем - за 15-18 минут.
Работает двигатель на керосине, который в пять раз дешевле авиационного бензина. При этом на 10% снизился расход топлива. Благодаря системе отопления в салоне самолёта стало тепло.
Готовый комплект новых деталей и оборудования устанавливается на самолёт в течение 15 дней. По этой технологии предприятие «Русавиапром» на территории института ремоторизировало уже более 20 самолётов.
Вслед за ремоторизацией Ан-2 СибНИА занялся разработкой нового самолёта для малой авиации. ОКБ, опираясь на исходную конструкцию Ан-2, создавало чертежи модели из композитных материалов. Конструкторы в системе автоматизированного проектирования «Unigraphics» отрисовали все узлы будущего самолёта.
«Цель была получить самолёт, который мог бы летать дальше при тех же затратах топлива, возить больше и сохранить все взлётно-посадочные характеристики предшественника. Этого удалось добиться. Так, если Ан-2 запаса топлива хватало на 1,5 тысячи километров, то новый самолёт с дополнительным топливным баком долетел до Москвы, а это примерно 3 тысячи километров. Скорость увеличилась с 250 до 300 километров в час», - рассказал собеседник.
В ТВС-2ДТ поставили импортную авионику, навигационную систему «Garmin», изменили рукоятку управления двигателем и систему запуска. Двигатель на новом самолёте также американский «Honeywell».
"Мы пытаемся поставить задачу по разработке отечественного двигателя подобного класса. Предприятие «Климов» предлагает разработать двигатель для ТВС-2ДТ, но цена вопроса около 3,5-5 миллиардов рублей и надо ждать пять лет. Для нас это неприемлемо", - аргументировал выбор начальник ОКБ.
Название нового самолёта (ТВС-2ДТ) расшифровывается как «Турбовинтовой самолет с двумя членами экипажа - демонстратор технологий».
Конструкторы не только создавали самолёт, но и помогали собирать узлы, участвовали в сборке крыла. «Конструкторы не доверили рабочим сборку и сами устанавливали систему выпуска закрылков на самолёт. Это произошло из-за того, что получились сложные механизмы, и они, как авторы, могли быстрее собрать систему», - отметил Писарев.
Главной особенностью разработки стало использование лёгких и прочных композиционных материалов, которые проще использовать в производстве, чем металл.
На территории института находится опытное производство с участком, где из композитов изготавливаются элементы конструкции самолёта. «Берется углеткань, пропитанная связующим. Такая заготовка называется препрегом. Она хранится при температуре минус 18 градусов по Цельсию. В плоттер заряжается рулон препрега и по специальной программе он режет слои. При этом помимо очертаний задается и направление нитей», - рассказал Писарев.
После этого деталь помещается в вакуум, а затем отправляется в печь, где все слои спекаются при температуре 160 градусов.
Полёт в трубе - испытание самолета ТВС-2ДТ
Почти одновременно с разработкой и производством самолёта проводятся его испытания. СибНИА является вторым учреждением в стране вместе с ЦАГИ, которое может проводить подобные работы.
Для аэродинамических испытаний в институте имеются две трубы - малых дозвуковых скоростей со скоростью воздушного потока до 90 метров в секунду и труба транс- и сверхзвуковых скоростей до 660 метров в секунду. Сейчас СибНИА проводит их модернизацию.
Как рассказал начальник научно-исследовательского отделения аэродинамики и динамики полёта летательных аппаратов Валерий Зайцев, для испытаний в аэродинамической трубе изготавливается модель самолёта.
Она должна полностью повторять геометрическую форму самолёта. Требования к точности по крылу составляют 50 микрон, по фюзеляжу - 100 микрон.
Стоимость изготовления такой модели около 1,5-2 миллиона, что сопоставимо с ценой Ан-2 на вторичном рынке.
Для обеспечения визуализации потока, обдувающего модель, её обычно красят в черный цвет и наклеивают на поверхность короткие белые нити, колеблющиеся при движении воздуха. Модель закрепляется на аэродинамических весах, которые измеряют силы и моменты, действующие на модель. Это позволяет выяснить какая у самолёта подъёмная сила, оценить характеристики его управляемости и устойчивости. Полученные результаты испытаний помогают определить пути улучшения характеристик самолёта.
«Нами проводятся исследования обледенения конструкции самолёта и траекторий движения фрагментов льда при отрыве их от поверхности. Для имитации льда применяем полистирол или пенопласт. Процесс снимаем на скоростную камеру - 500 кадров в секунду. Результаты эксперимента анализируем, определяя, например, какова вероятность попадания льда в двигатель», - рассказал Зайцев.
В аэродинамической трубе Т-203 можно проводить 18 видов экспериментов. При необходимости СибНИА разрабатывает новые их виды, например, когда ОКБ имени Георгия Бериева дает нестандартные задания.
«Иногда нам удаётся помочь ОКБ в крайне тяжёлых ситуациях, когда на их разработках уже почти „поставлен крест“. Несколько самолётов мы, можно сказать, реабилитировали. Например, Су-80. Мы смогли доказать, что он может летать и летать хорошо. Дорабатывали у себя Ту-136 с криогенным топливом. Нам удалось на 40% улучшить его аэродинамические характеристики», - рассказал Зайцев.
За 8 минут
Перед тем как запускать самолёт в серию, определяется его первоначальный ресурс с помощью прочностных испытаний.
«В настоящее время в одном из корпусов СибНИА находится испытательный стенд с планером самолёта Sukhoi Superjet. На этом стенде имитируются нагрузки на самолёт в течение всего полёта: от руления перед взлётом до посадки, «в т. ч. выполняется наддув фюзеляжа, который имитирует перепад давления при изменении высоты полёта. Воздух подаётся внутрь фюзеляжа и удаляется из него по специально заданному графику через переходники, установленные в фальш-иллюминаторы», - поясняет начальник научно-исследовательского отделения усталостной и статической прочности авиационных конструкций Андрей Каргапольцев.
На создание испытательного стенда, включающего в себя около 80 каналов нагружения, ушло полтора года. Под каждый самолет такой стенд собирается индивидуально.
Сейчас весь процесс управляется автоматически, и все данные регистрируются компьютером, а раньше многое выполнялось «вручную», с привлечением большого количества специалистов.
«Мы работаем по программам, которые задает ОКБ. Какая нагрузка нужна, ту и достигаем. Иногда стоит задача довести конструкцию до разрушения. Решаем и её. Весь полёт средней продолжительностью около 2,5 часа у нас сжат до восьми минут. Если ОКБ устанавливает ресурс самолёта 50 тысяч лётных часов, мы должны «отлетать» на стенде как минимум в два раза больше», - рассказал Каргапольцев.
Главная задача таких испытаний - выявить слабые места конструкции. При обнаружении разрушений направляется сообщение в ОКБ, которое принимает решение о порядке продолжения испытаний (допускается рост трещин или выполняется ремонт). На основе результатов испытаний ОКБ принимает решение о необходимости доработки конструкции. Реинкарнация легендарного «кукурузника». ФОТО
Чтобы понять какие нагрузки испытывает самолёт, на нем размещено порядка 5 тысяч тензодатчиков. Они представляют собой проволочную решётку, у которой от деформации изменяется сопротивление, что фиксируют приборы.
Тензодатчики, кстати, установлены и на ТВС-2ДТ. Они определяют нагрузку на самолёт при лётных испытаниях.
«У нас проводятся испытания планера первоначальной версии «Superjet» и мы будем испытывать его, пока будут летать самолёты с этой версией планера», - сказал начальник отделения.
В корпусе, где проходят описываемые нами испытания, во времена СССР испытывали головные части баллистических ракет, крылатые ракеты с гиперзвуковыми скоростями полёта, элементы конструкций воздушно-космических аппаратов и космические аппараты в чистом виде.
Так, внешнюю поверхность киля воздушно-космического корабля «Буран» при проведении теплопрочностных испытаний разогревали до 900 градусов, нагружая при этом его конструкцию эксплуатационными механическими нагрузками по специальной программе, имитирующей факторы реального полёта.
В 1967 году из ОКБ «Южное» генконструктора Михаила Янгеля по железной дороге в контейнере с микроклиматом в Новосибирск с Украины прибыл посадочный модуль пилотируемого космического корабля «Земля-Луна», который создавался в противовес американской программе «Аполлон».
Этот посадочный модуль прошел успешные испытания на участке инфракрасного нагрева в СибНИА, завершившиеся в 1969 году, но полёт на Луну так и не состоялся из-за проблем с ракетой-носителем Н-1.
Сегодня же СибНИА выполняет заказ по государственному контракту с департаментом авиационной промышленности - разрабатывает концепцию и облик самолёта для местных воздушных линий на 19 кресел с турбореактивными двигателями и большой скоростью полёта на большой высоте.
Обеспечить запуск самолёта в серийное производство планируется к 2019 году.
10 октября 1947 года с аэродрома Новосибирского авиационного завода им. Чкалова взлетел странный биплан и взял курс на Москву. Это был« Везделет» — любимое детище начальника Сибирского научно-исследовательского института авиации(СибНИА) Олега Антонова. Многоцелевой самолет короткого взлета и посадки, который мог бы поднимать 1000−1500 кг груза, для обслуживания труднодоступных районов страны и удовлетворения нужд сельского хозяйства Антонов замыслил еще в 1940 году.
Александр Грек
Долгие годы, в основном по ночам, он разрабатывал проект в одиночку — в сороковые годы, эру монопланов, бипланная схема рассматривалась как анахронизм. Только один Антонов считал, что биплан — идеальная схема для самолета, построенного на принципе малых скоростей и высоких взлетно-посадочных качеств. Единственный шанс на постройку биплана дал Александр Яковлев, первым заместителем которого во время войны и работал Антонов, предложив осенью 1945 года возглавить филиал своего ОКБ при новосибирском заводе № 153 им. В. П. Чкалова. Самолет строился стремительными темпами, и в конце июля 1947 года первый экземпляр биплана был готов, через три месяца вылетел в Москву на госиспытания, а еще через год машина была запущена в серийное производство под наименованием Ан-2.
| 5500 км | увеличение максимальной дальности полета |
|
|---|---|---|
| 3000 кг | увеличение коммерческой нагрузки |
|
| 7400 кг | максимальный взлетный вес |
|
| 330 км/ч | увеличение крейсерской скорости полета |
|
Снова биплан
Как только я прилетел в Новосибирск, несколько друзей, не сговариваясь, сообщили: «У нас в СибНИА Владимир Барсук углепластиковый «кукурузник» строит! Ты его не знаешь? Ты просто обязан с ним поговорить». Через семьдесят лет после создания Ан-2 новый директор СибНИА Владимир Барсук, работая над использованием перспективных технологий для строительства легких самолетов на 9−19 человек, столкнулся с теми же проблемами, что и когда-то Антонов. Как ни крути, выходило, что самая лучшая схема для легкого самолета России XXI века — все тот же биплан. Как и у Антонова, у Барсука есть множество доводов. Свой ТВС-2ДТС он создал для демонстрации новых технологий, которые и исследовал институт: новой аэродинамики, авиационных углепластиковых композитов, авиадвигателей, бортовой электроники. При всей суперсовременной начинке выглядит самолет действительно как «кукурузник». Почему? Владимир пододвигает к себе лист бумаги и начинает объяснять мне по пунктам.
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».
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.
| Летно-технические характеристики | Ан-2 | Ан-3 | ТВС-2ДТС | Cessna 208B Grand Caravan |
|---|---|---|---|---|
| Вес пустого ВС, кг | 3350 | 3450 | 3500 | 2048 | 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…
