Запатентован самолет с эллиптическим фюзеляжем

12.07.2018

Опытно-конструкторское бюро имени В. М. Мясищева получило патент на изобретение многофункционального дозвукового самолета М-60, способного выполнять полеты в стратосфере. Как заявил генеральный конструктор бюро Александр Архипов, модели самолета прошли полный цикл продувочных испытаний в аэродинамической трубе Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) имени Н. Е. Жуковского. Перспективный самолет, согласно проекту, должен получить эллиптический в поперечном сечении фюзеляж, сообщает РИА «Новости».

Сегодня одновременно несколько мировых исследовательских организаций занимаются оценкой аэродинамических компоновок, до сих пор практически не использовавшихся или вовсе не использовавшихся в гражданской авиации. Поводом для таких исследований стал рост цен на авиационное топливо и объемов пассажирских перевозок. Считается, что новые аэродинамические компоновки пассажирских самолетов позволят сделать их заметно экономичнее современных лайнеров. Кроме того, предполагается, что новые самолеты будут более экологичными, тихими и надежными.

Перспективный самолет М-60 спроектирован по схеме «несущий фюзеляж». При такой схеме значительная часть подъемной силы (в некоторых конструкциях даже бо́льшая, чем на крыле) формируется на фюзеляже. Схема «несущий фюзеляж» позволяет существенно снизить нагрузку на обычное крыло, а для высокоскоростных самолетов и вовсе исключить крыло из конструкции аппарата. В случае с М-60 эллиптическая в поперечном сечении форма фюзеляжа позволяет оптимально использовать внутреннее пространство для размещения пассажиров и грузов.

М-60 оснастят удлиненным прямым крылом с шарклетами. Двигатели предлагается установить сверху фюзеляжа в хвостовой его части между V-образным хвостовым оперением. Предполагается, что такое расположение силовых установок позволит существенно уменьшить воспринимаемый уровень шума самолета на земле, поскольку значительная часть шума двигателей будет отражаться вверх. Перспективный самолет сможет развивать скорость до 0,8 числа Маха (около 980 км/ч).

На Заводе имени В. М. Мясищева полагают, что классическая для современных лайнеров схема продольного биплана с фюзеляжем-«сигарой» себя практически исчерпала. Любые доработки позволяют улучшить ее характеристики лишь на единицы процентов.

По оценке конструкторов завода, единственный способ улучшить характеристики самолетов — снижение интегральной силы трения. Сделать это можно, изменив форму летательного аппарата и реализовав возможность управления пограничным слоем для ламинарного обтекания воздушным потоком планера самолета.

Исследователи из Института аэрокосмических наук Университета Торонто провели расчеты расхода топлива для новых конструкций планеров пассажирских самолетов: «смешанного крыла» и несущего фюзеляжа. Выяснилось, что использование таких схем позволяет добиться существенной экономии топлива, но лишь в том случае, если речь идет о больших самолетах.

«Смешанное крыло» представляет собой разновидность аэродинамической схемы «летающее крыло». В отличие от последнего в «смешанном крыле» фюзеляж четко выражен и за счет плавных наплывов переходит в треугольные в плане консоли крыла. У «летающего крыла» фюзеляж редуцирован, а его роль играет само крыло, несущее все агрегаты, грузы и экипаж.

Для исследования специалисты разработали электронные модели пассажирских самолетов, выполненных по схеме несущего фюзеляжа и «смешанного крыла». Эти модели были спроектированы в размерах, сопоставимых с обычными 100-местным региональным, 160-местным узкофюзеляжным, 220- и 300-местными широкофюзеляжными пассажирскими самолетами.

При моделировании использовалась компьютерная технология оптимизации аэродинамической формы. По итогам расчетов оказалось, что расход топлива большим самолетом, выполненным по схеме «смешанного крыла», оказался на 10,9% меньше, чем у сопоставимого по размерам обычного широкофюзеляжного лайнера.

Оказалось также, что по мере уменьшения размера «смешанного крыла» разница в потреблении топлива им и аналогичным обычным лайнером становилась практически незаметной. В частности, у небольшого «смешанного крыла» и соответствующего ему по размерам 100-местного регионального лайнера разницы в расходе топлива нет вообще.

Уменьшение размеров самолета, выполненного по схеме несущего фюзеляжа, также выявило снижение топливной эффективности. Тем не менее даже самая маленькая модель несущего фюзеляжа в компьютерной симуляции потребляла на 6,1% меньше топлива, чем обычный региональный самолет. Этот расчет был сделан для высоты полета 10,9 тыс. метров.