Сергеич (sergeich_vl) wrote,
Сергеич
sergeich_vl

Category:

Война коммьютеров



Как автор отмечал ранее в этой статье, на рубеже 1980-х американская индустрия пассажирских авиаперевозок переживала период бурной трансформации. Всего через несколько лет после принятия в 1978 году Акта о дерегулировании карта авиалиний в США была полностью перекроена и стала представлять собой звездообразную сеть, опирающуюся на крупные распределительные аэроузлы – хабы. Наиболее динамично развивающимся сегментом этой сети стали фидерные авиалинии, соединявшие хабы и конечные пункты назначения в небольших городках и поселениях. Пассажиропоток на этих линиях рос такими темпами, что уже буквально через год после принятия Акта о дерегулировании стало понятно, что обслуживающим эти направления перевозчикам потребуются буквально сотни новых самолётов.

К тому времени уже вполне сложился консенсус относительно облика нового фидерного авиалайнера, или коммьютера. Во-первых, это мог быть только турбовинтовой самолёт. Цены на нефть рвались вверх, и о том, чтобы поставить на местные авиалинии прожорливые реактивные самолёты не могло быть и речи. Давно отправился в архив проект маленького 30-местного реактивного лайнера от Dassault – Mystere 30 (как, собственно, и проект его 40-местной версии – Mystere 40). Идеи о покупке у СССР Як-40 также были давно оставлены.

Далее, авиакомпании были единодушны в том, что у новых коммьютеров должен быть герметичный салон. Не то чтобы кто-нибудь собирался летать на них в стратосфере или ставить какие-либо высотные рекорды. Просто в условиях растущей плотности траффика в районах крупных аэроузлов пилотам всё чаще приходилось выполнять интенсивные вертикальные манёвры по указанию диспетчеров, и герметичный салон нужен был просто для того, чтобы у пассажиров при этом не закладывало уши.

Местных перевозчиков больше не интересовала всякая урбанистическая транспортная экзотика, вроде внутригородских STOL-портов. В их планы, главным образом, входило зарабатывать деньги, а не переругиваться с муниципалитетами на тему создаваемого самолётами шума, а также на тему прочих рисков и неудобств, которые внутригородские аэропорты неизбежно создали бы для местных жителей. К тому же никакой внутригородской STOL-инфраструктуры всё равно так и не появилось хоть в сколько-нибудь значимых масштабах. Местных перевозчиков это, впрочем, волновало слабо: они собирались использовать те же аэропорты, через которые ранее осуществлялось прямое сообщение. Таким образом жёсткие требования по длине разбега и пробега автоматически отпадали, как, впрочем, и жёсткие ограничения по уровню шума, а это означало, что самолёт можно вполне было делать двухмоторным.

Вместо взлётно-посадочных характеристик на первый план выходили характеристики по скорости и дальности. Следует отметить, что новым коммьютерам предстояло летать отнюдь не на максимальную дальность. В основном им предстояло выполнять рейсы протяжённостью в среднем около 100 – 200 морских миль, так что за один день самолёт мог обернуться несколько раз. Таким образом, от скорости зависело, сколько именно сегментов в день самолёт мог выполнить, то есть, сколько всего в день он мог перевезти пассажиров, и какую ежедневную выручку он в итоге мог принести. В секторе коммьютеров зависимость «скорость – деньги» проявлялась особенно отчётливо, так что пожелание авиакомпаний относительно крейсерской скорости нового самолёта – чем быстрее, тем лучше – становится вполне понятным. В этом отношении дальность имела то значение, что самолёт с хорошими показателями по дальности мог выполнить большее количество сегментов без дозаправки.

Что касается вместимости, то складывающемуся пассажиропотоку наиболее соответствовал самолёт на 30-40 мест. Самолёты меньшей вместимости не справлялись с пассажиропотоком в часы-пик, а самолёты большей вместимости днём могли летать полупустыми.

С учётом всех вышеприведённых требований максимальный взлётный вес перспективного коммьютера должен был составлять что-то около 15 тонн, а совокупная мощность двигателей должна была составлять около 3000 – 4000 лошадиных сил (по 2000 лошадиных сил на каждый мотор). По оценкам аналитиков, сделанным в конце 1970-х, на протяжение следующего десятилетия потребность рынка в новых коммьютерах должна была составить около 1500 – 2000 самолётов, что означало, что на рынке было место как минимум для двух состоявшихся программ.

Соответствующие претенденты не замедлили появиться. Первой отметилась бразильская компания Embraer. На протяжении 1970-х она последовательно дорабатывала и улучшала свой дебютный проект EMB 110 Bandeirante – небольшой универсальный турбовинтовой самолёт с изначальной вместимостью 12 – 14 человек. В ходе этих доработок самолёт постепенно увеличивался в размерах, так что к 1977 году он вмещал уже 21 пассажира. Следующим логичным шагом должно было стать оснащение самолёта герметичным салоном, при этом вместимость подрастала ещё немного: до 23 – 25 человек. Проект носил название EMB 120 Araguaia и должен был выглядеть примерно так:



После ряда консультаций с авиакомпаниями, однако, проект был серьёзно переработан. Получавшийся в итоге самолёт уже вряд ли можно было назвать просто немного улучшенным Bandeirante. Он стал в два раза тяжелее (11,5 тонн против 5,7 тонн), вмещал на 9 пассажиров больше (30 против 21), летал на 76 узлов быстрее (298 против 222) и, обладая герметичным салоном, забирался на два километра выше. Официально о запуске программы, название которой было изменено на EMB 120 Brasilia, было объявлено на конференции Commuter Airline Association of America (CAAA), которая проходила во Флориде в октябре 1979 года.



Собственные предложения по новому коммьютеру представил также шведский концерн Saab. Шведы к тому времени давно заслужили себе вполне достойную репутацию своими истребителями, а вот с гражданскими проектами у них как-то не складывалось, хотя проектов этих было предостаточно. Был у них и проект четырёхмоторного STOL-лайнера, наподобие Dash 7, были и проекты реактивных региональных самолётов, наподобие Як-40, однако ничего из этого так и не получило продолжения. Весьма детально был проработан проект лёгкого турбовинтового транспортника, в котором шведы одно время видели большой потенциал, однако этот проект тоже отправился в архив.



В 1979 году в активе Saab в числе прочих значился проект двухмоторного турбовинтового лайнера на 30 мест:



В связи с ожидаемым после дерегулирования ростом пассажиропотока всё больше компаний стало проявлять к этому проекту серьёзный интерес. Проведённое маркетинговое исследование подтвердило наличие достаточного спроса, и шведы, наконец, решились. Не имея достаточного опыта в разработке и сертификации пассажирских лайнеров, в Saab решили уменьшить риски путём привлечения в проект партнёра. Таким партнёром согласилась стать Fairchild Aircraft. На протяжении 1979 года шли переговоры и 25 января 1980 года было подписано соглашение. Разработка продолжилась уже по обе стороны Атлантики. Совместный теперь уже проект получил обозначение SF 3000. На фото внизу, в частности, можно получить представление об обстановке в конструкторском отделе Fairchild в их офисе на острове Лонг-Айленд в 1980 году.



На заднем плане, между прочим, за чертежами можно заметить темнокожую женщину – единственную женщину в отделе и заодно единственного темнокожего человека в одном лице, что свидетельствует о том, что человек этот, скорее всего, неординарный. Нью-Йорк в 1980-м это, конечно, не Вирджиния в 1950-х, так что нашей безымянной героине приходилось, наверное, полегче, чем Кэтрин Джонсон в NASA, но уверен, что и в Fairchild единственной темнокожей женщине среди белых мужиков временами бывало трудновато.

К началу совместной работы проект уже существенно отличался от того, что шведы предлагали годом ранее. Вот так будущий самолёт выглядел в феврале 1980 года:



Как видим, основным отличием от проекта по состоянию на 1979 год стал перенос крыла вниз. Скорее всего, обтекатели, куда убирались основные стойки шасси по первоначальному проекту, оказывали слишком большое сопротивление, и от них решено было отказаться. Сами стойки переехали при этом в мотогондолы, и чтобы не делать эти стойки слишком длинными, самолёт переделали из высокоплана в низкоплан.



Следующей существенной доработкой стал перенос вниз также горизонтального стабилизатора, так как выяснилось (при продувках, видимо), что иначе при полностью выпущенных закрылках самолёт имел бы тенденцию чересчур задирать нос.



Официально о запуске программы было объявлено в сентябре 1980 года, при этом название было изменено с SF 3000 на Saab 340.



В De Havilland Canada за предложения по новым самолётам отвечала группа перспективных разработок (Advanced Design Group). Каждое предложение оформлялось отдельным документом, который так и назывался: De Havilland Proposal – DHP. Таких предложений на протяжении 1960-х – 1970-х было подготовлено достаточно много. В двух случаях, например, речь шла о небольших машинах для корпоративного использования. В двух других предлагалась ремоторизация Caribou и Otter с переходом на турбовинтовые двигатели. Предлагался также реактивный двухмоторный STOL-транспорт с эжекторными закрылками – так называемое предложение DHP 72:



Можно ещё вспомнить DHP 56 – дальнейшее развитие Otter, которое могло составить конкуренцию Cessna Caravan. В общем, инженеры De Havilland Canada без дела не сидели. Есть даже версия, что британский BAE-146 уходит корнями в канадский проект времён рубежа 1970-х.

Безымянный STOL-проект De Havilland Canada, опубликованный в Aviation Magazine в мае 1971 года:


Версия вполне правдоподобна: как известно, BAE-146 был начат в Hawker Siddeley в начале 1970-х под названием HS.146, когда весь De Havilland – как в Великобритании, так и в Канаде – был частью Hawker Siddeley, так что идеи могли более-менее свободно циркулировать по всей организации.



В 1977 году De Havilland Canada возглавил Джон Сэндфорд, выпускник престижного Крэнфилдского технологического института (сейчас Университет Крэнфилда) и участник программы Avro Arrow. Как известно, после закрытия программы Arrow многие участвовавшие в ней специалисты нашли себе применение в американских космических программах. Джон Сэндфорд, в частности, устроился в Rockwell, где – после слияния с North American – он работал над командным и служебным модулями «Аполлона», а также над второй ступенью ракеты «Сатурн-5». Позднее Сэндфорд возглавил команду, которая защищала в NASA проект орбитера, предложенный North American Rockwell для программы Space Shuttle, – проект, который, как мы знаем, в итоге победил. В общем, личность, как видите, вполне заслуженная.

Назначение Сэндфорда удачно совпало с периодом, когда ситуация в компании начала подавать некоторые поводы для умеренного оптимизма. Продажи Dash 7 начали потихоньку оживляться, и появилась надежда, что проект всё-таки рано или поздно окупится. В конце октября 1978 был наконец-то подписан Акт о дерегулировании и стало понятно, что отрасль ждут большие перемены. Нужно было понять, как это использовать с максимальной выгодой для компании, на чём сосредоточить основные усилия, и в каком направлении развиваться. В этом смысле недавнее назначение нового президента с неиссякшим ещё запасом энергии и идей было для компании весьма полезным. Сэндфорд был сторонником развития семейства региональных самолётов, подобно тому, например, какое имел Boeing в мире больших реактивных лайнеров. Было очевидно, что в продуктовой линейке De Havilland Canada образовался значительный промежуток между 19-местным Twin Otter и 50-местным Dash 7. Нужно было оценить для себя, насколько самолёт из этого промежутка будет востребован в реалиях после дерегулирования. В этой связи Сэндфорд и распорядился подготовить предложение по двухмоторному лайнеру на 30 мест, получившее в итоге обозначение DHP 58. Предложение во многом представляло собой урезанный Dash 7, что должно было обеспечить ускорение и удешевление разработки. Множество элементов можно было заимствовать от более крупного собрата, так что разработка нового коммьютера существенно упрощалась.

С этим предложением группа сотрудников De Havilland Canada во главе с директором по развитию рынков Бобом Макинтайром отправилась в турне по Северной Америке с целью изучить реакцию авиакомпаний. В целом, предложение было встречено весьма одобрительно, что стало ещё одним подтверждением тому, что рынку на самом деле нужен новый самолёт. Пока делегация Макинтайра колесила по Северной Америке, группа перспективных разработок в Торонто во главе с Брайаном Эгглстоном готовила на основании DHP 58 эскизный проект, который получил название Dash X.



В соответствии с этим проектом будущий коммьютер должен был иметь тот же диаметр фюзеляжа, что и Dash 7, а также сохранить носовую оконечность Dash 7 и большую часть его крыла и хвостового оперения.

DHC Dash X.gif

Что касается двигателей, то компания рассматривала четыре варианта мощностью от 1500 до 1800 л.с. Как раз в конце 1970-х на рынок выходило сразу несколько турбовинтовых двигателей мощностью от 1500 лошадиных сил и выше. В 1978 году General Electric запустила в производство своё семейство T700/CT7, над которым компания работала с конца 1960-х.

Двигатель CT7, выбранный для установки на Saab 340


В свою очередь Pratt & Whitney Canada с 1976 года активно работала над своим семейством PT7 (впоследствии переименованным в PW100), и в конце 1970-х стала активно предлагать находящиеся в разработке двигатели авиапроизводителям.



В июне 1979 года проект Dash X был представлен на авиашоу в Париже. У De Havilland Canada появился ещё один шанс изучить реакцию авиакомпаний на теперь уже более проработанный проект, а также поближе познакомиться с предложениями конкурентов. Затем настало время проанализировать результаты. Призадуматься было над чем. Поскольку Dash X во многом повторял Dash 7, то у него и крейсерская скорость должна была быть близкой к крейсерской скорости Dash 7, то есть, что-то около 215-230 узлов, чего на рубеже 1970-х – 1980-х было уже совершенно недостаточно. Dash 8 должен был летать быстро. Ведь соревноваться надо было отнюдь не только с конкурирующими авиапроизводителями. Чтобы быть конкурентоспособным на коротком плече надо было быть быстрее водителя, путешествующего по шоссе со скоростью 55 миль в час, с учётом времени, которое бы потребовалось ему на то, чтобы добраться до аэропорта, припарковать машину и сесть в самолёт. Выжать же больше из урезанного Dash 7 было невозможно. Лёгкой прогулки не получилось. Пора было возвращаться за чертёжную доску.

Dash X был заметно шире своих конкурентов, и это, безусловно, вносило свой вклад в сопротивление воздуха. Ширина салона у Dash X, унаследованная от Dash 7, составляла 2.6 метра, что позволяла комфортно усадить в ряд четырёх пассажиров, в то время как у EMB 120 и Saab 340 ширина салона составляла всего 2.1 метра, что позволяло разместить в одном ряду не более трёх кресел. В De Havilland Canada справедливо рассматривали четыре кресла в ряду как преимущество и не были готовы от него отказываться. В угоду аэродинамике было пожертвовано всего десять сантиметров от ширины салона. Для компенсации, во-первых, была пересмотрена форма носовой оконечности, после чего нос самолёта обрёл тот самый свой легкоузнаваемый вид, напоминающий носок средневекового ботинка. Во-вторых, как и в случае с Dash 7, главные стойки шасси были перенесены с фюзеляжа в длинные и узкие мотогондолы, что позволило убрать с фюзеляжа обтекатели и сделать его аэродинамически чистым. Наконец, главное – самолёт получил новое крыло со сверхкритическим профилем собственной разработки.

Модели проектируемого самолёта в различных масштабах активно продувались в аэродинамической трубе в Оттаве. На фото внизу, в частности, показана закреплённая в аэродинамической трубе модель в масштабе 1:2 (половина фюзеляжа и одно крыло).



Также в De Havilland Canada для всяческих испытаний активно использовали импровизированные стенды:



Работа продвигалась довольно быстро. Уже 30 октября 1979 года на той же конференции CAAA, где о запуске своего нового коммьютера объявила Embraer, Джон Сэнфорд представил свой переработанный проект, получивший теперь обозначение DHC-8 (вместо Dash X). Прогресс был налицо. Речь теперь шла о 32-местном самолёте с крейсерской скоростью 265 узлов. Хотя окончательный облик самолёта ещё предстояло определить в течение ближайших месяцев, уже в текущем состоянии проект более чем понравился аудитории. Название «Dash 8» ещё не прозвучало, но мало у кого оставались сомнения, что на рынок машина пойдёт именно под ним.

Помимо аэродинамики была проведена большая работа по совершенствованию весовой отдачи. С целью экономии веса в конструкции самолёта активно использовались композиты, общий вес которых составил около 10% от веса пустого самолёта. В целом же в конструкции по преимуществу использовались высокопрочные алюминиевые сплавы, а в наиболее нагруженных узлах применялась сталь и вакуумная сварка.

В феврале 1980 было официально объявлено, что для своего нового самолёта De Havilland Canada выбирает двигатели PW120А (тогда ещё носившие обозначение PT7A) мощностью 2000 л.с. Была выпущена заявка на закупку 200 двигателей, и проект Dash X стал известен как Dash 8.

Двигатель PW120A в мотогондоле Dash 8


Работа кипела не только в конструкторских отделах. В преддверии запуска новой программы активно строились новые производственные корпуса и расширялись административные площади. Парковочных мест не хватало, и поэтому парковки приходилось также постоянно расширять.

В мае 1980 года во время посещения завода делегацией журналистов было сделано важное объявление: количество предварительных заказов на Dash 8 достигло 55. В истории De Havilland Canada ещё никогда не было такого количества заказов на самолёт, который не вышел ещё из стадии моделей и макетов. Было ясно, что с Dash 8 компания попала в яблочко. Авиаперевозчики получали именно то, что хотели: высокую скорость, оптимальную вместимость и низкую стоимость обслуживания. Пожертвовать ради всего этого пришлось взлётно-посадочными характеристиками и уровнем шума. Если полностью загруженному Dash 7 требовалось для взлёта около 700 метров, то для Dash 8 требовалось что-то около 1000 метров. Такая существенная разница может показаться странной с учётом того, что Dash 8 обладал практически такой же тяговооруженностью, как и Dash 7.



Вообще говоря, к масштабированию, или отношению подобия, в авиации нужно относиться с большой осторожностью, поскольку это работает только в определённых пределах. Сам факт того, что два самолёта обладают одинаковой тяговооружённостью, ещё не говорит о том, что и взлётно-посадочные характеристики у них будут одинаковые. У Dash 8, например, всё-таки другое крыло, и другая механизация. Главная причина, однако, крылась отнюдь не в тонкостях аэродинамики высокого порядка. Всё было проще. Дело в том, что в соответствии с нормативами при расчетах требуемой дистанции для взлёта один из двигателей считается отказавшим. Понятно, что четырёхмоторный самолёт при этом лишается 25% мощности, а двухмоторный - сразу половины. Если принять это во внимание, то всё сразу становится на свои места, и более длинная взлётная дистанция у Dash 8 находит своё объяснение.



Стоит также коснуться уровня шума. Поскольку у Dash 8 на каждый вал приходилось почти вдвое больше мощности, чем у Dash 7, каждому из пропеллеров требовалось передать воздушному потоку в два раза больше энергии. Так как пропеллеры у Dash 8 вращались с той же угловой скоростью, что и у Dash 7 (900 - 1200 оборотов в минуту), то для того, чтобы передать воздушному потоку больше энергии, на Dash 8 пришлось применять пропеллеры большего диаметра (3.96 метра на Dash 8 против 3.42 метра на Dash 7). Разница в уровне шума между пропеллерами А и B при прочих равных описывается выражением deltaN = kLog(Ma/Mb), где deltaN - разница в уровне шума в децибелах, Ма - число Маха кончиков пропеллера А, Мb - число Маха кончиков пропеллера B, k - коэффициент пропорциональности, который зависит от формы и типа пропеллера, но чаще всего принимается равным 150. Поскольку число Маха кончиков пропеллера прямо пропорционально его диаметру, то наше выражение можно грубо переписать как deltaN = 150Log(Da/Db), где Da, Db - диаметры пропеллеров A и B соответственно. Для Dash 7/Dash 8 имеем deltaN = 150Log(3.42/3.96) = -9.5 db только за счёт диаметра пропеллера! Конечно, в интегральные показатели шумности вносят свой вклад и другие составляющие, такие, например, как количество моторов, размер самолёта и прочее. У Dash 7, например, каждый пропеллер шумит меньше, зато самих пропеллеров в два раза больше. Одни факторы могут частично компенсировать другие, но в сухом остатке, тем не менее, тесты показывают, что Dash 7 шумит меньше – за счёт своих двух лишних моторов. Вот внизу, например, приведены результаты тестов, проводимых в аэропорту Billy Bishop в Торонто. Видно, что Dash 7 по уровню шума обходил всех своих собратьев, за исключением Dash 8-Q400, появившегося на 20 лет позже.

Noise levels.PNG

Тем не менее, как мы уже отметили, к моменту начала разработки Dash 8 авиакомпании ставили во главу угла отнюдь не уровень шума, а скорость и экономичность.

Официально о запуске программы Dash 8 было объявлено в сентябре 1980. К этому моменту конфигурация уже была более-менее стабильна. Единственное, был добавлен ещё один ряд сидений, так что вместимость достигла 37 человек.



После официального вступления в гонку Dash 8 и Saab 340 в сентябре 1980 года война коммьютеров развернулась в полную силу. Кто в ней победил – узнаем в следующих сериях.
Tags: dash 8, de havilland, emb 120, saab 340, you stol my heart, авиация
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 10 comments

Recent Posts from This Journal