Инженер из города Кирова предложил концепцию пассажирского самолёта с нестандартной компоновкой. Данная информация была опубликована Федеральной службой по интеллектуальной собственности.
Ирина Медведева
Рисунок: Flux (на основе чертежей из патента (RU 2863148 C1). Источник: OVERCLOCKERS.RU
Конструкция авиалайнера
Конструктор Василий Фильшин, работающий в Кирове, обнародовал проект авиалайнера, оснащённого комбинированной энергосистемой и уникальной аэродинамической формой. В его разработке используются газотурбинный агрегат, мощные электрические моторы и импеллеры, установленные внутри кольцевых обечаек. Суммарная сила тяги такого комплекса равна 38 тоннам.
Воздушное судно выполнено по схеме «утка», при которой переднее горизонтальное оперение находится впереди крыла. Крыло обладает комбинированной стреловидностью: в нём сочетаются зоны как с прямой, так и с обратной стреловидностью. Подобное инженерное решение встречается в гражданской авиации крайне редко из-за серьёзных сложностей в расчётах и изготовлении.
В хвостовой части лайнера Фильшин планирует установить гибридный силовой модуль на основе турбины НК-93 или аналогичного двигателя. Этот блок работает вместе с двумя соосными электромоторами через систему планетарных редукторов. Когда требуется выйти на пиковый режим, включается дополнительный электродвигатель мощностью 20 мегаватт.
Возможности новой машины
По словам создателя, такая конструкция способна снизить расход авиационного топлива почти вдвое по сравнению с современными пассажирскими самолётами, включая популярный A320.
Лайнер может перемещаться по территории аэродрома без включения основной газовой турбины — для этого достаточно электромоторов. При посадке импеллеры переходят в режим обратной тяги, что значительно уменьшает дистанцию торможения.
Также в самолёте предусмотрена система возврата энергии. Во время снижения воздушные винты функционируют как генераторы и заряжают аккумуляторы на борту. В патенте упоминаются пониженный уровень шума, улучшенная безопасность и возможность ремонта части электроники непосредственно в полёте.
Кроме того, как утверждается на портале OVERCLOCKERS.RU, новый самолёт характеризуется меньшим шумом, повышенной надёжностью и возможностью технического обслуживания отдельных компонентов электронного оборудования прямо во время полёта.
Минусы футуристичной конструкции
Подобная концепция, хотя и выглядит на первый взгляд футуристичной, опирается на вполне реальные инженерные тренды последних лет.
Гибридные силовые установки, сочетающие газовую турбину и мощные электродвигатели, уже проходят испытания в наземном транспорте и начинают внедряться в малую авиацию.
Однако для магистрального лайнера, сопоставимого по размерам с A320, задача кратно усложняется. Ключевой вызов здесь — энерговооруженность аккумуляторов и тепловые режимы: 20-мегаваттный электромотор генерирует колоссальное количество тепла, которое необходимо эффективно отводить, не увеличивая массу системы охлаждения.
Если Василию Фильшину удалось решить эту проблему на уровне запатентованной схемы, это может стать шагом к созданию «летающего гибрида», который на взлёте и наборе высоты использует пиковую мощность электричества, а в крейсерском режиме — экономичную газовую турбину.
Проблема управляемости «уткой»
Не менее интересна и аэродинамическая новизна. Схема «утка» с комбинированной стреловидностью крыла — это вызов для устойчивости и управляемости.
В гражданской авиации от неё традиционно отказывались именно из-за сложности балансировки: центр тяжести такого самолёта сильно смещён назад, и при смене режимов полёта (например, выпуске закрылков или изменении скорости) пилоту приходится постоянно компенсировать моменты.
Однако в связке с электромоторами, которые могут мгновенно менять тягу и даже реверсировать воздушные винты для стабилизации, эта схема может обрести второе дыхание. Электрическая система позволяет точнее демпфировать колебания, что в теории делает «утку» не только более топливоэффективной, но и безопасной.
Проблема торможения и ремонтопригодность
Особого внимания заслуживает система рекуперации энергии на снижении. В современной авиации торможение происходит за счёт механических тормозов колес и аэродинамического сопротивления — кинетическая энергия просто превращается в тепло.
Фильшин предлагает превращать винты в генераторы, подзаряжая аккумуляторы. Если этот цикл действительно замкнуть, можно не только сократить расход топлива, но и снизить износ тормозных систем.
Однако здесь возникает другой вопрос: как изменится посадочная дистанция, если импеллеры также работают в режиме обратной тяги для торможения? По расчётам автора, она должна уменьшиться — но это потребует пересмотра всех сертификационных норм для аэродромов и, возможно, адаптации инфраструктуры.
Наконец, нельзя обойти и тему ремонтопригодности в полёте. Замена электронных блоков на высоте 10 километров — операция, которая в современной авиации невозможна без захода в ангар.
Если инженер сумел спроектировать архитектуру, где часть силовой электроники, управления или даже инверторов имеет «горячую замену», это кардинально меняет подход к эксплуатации. В сочетании с меньшим шумом и почти вдвое меньшим расходом топлива такой лайнер мог бы стать экономичным решением для региональных маршрутов, где частые взлёты-посадки съедают наибольшее количество керосина.
Но путь от патента до серийного образца долог: нужны десятки миллионов долларов на стендовые испытания, лётные сертификаты и, главное, демонстратор технологий. Пока же проект остаётся смелой, но математически обоснованной концепцией.
Больше новостей из сферы авиастроения: Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК) Ростеха выполнила главный объем испытательных мероприятий нового двигателя ПД-8, предназначенного для авиации ближней магистрали, и приближается к финальной стадии сертификации.
Еще событие из мира авиации: суперсекретный самолет-невидимка B-21 Raider засветился на дозаправке в небе над Калифорнией.
А также читайте статью «Не путать с «кукурузником»: министр Антон Алиханов рассказал о новом самолете «Байкал».