Технічне забезпечення авіаперевезень

Вертоліт

Вертоліт - унікальний літальний апарат, здатний вертикально злітати і сідати на невеликий майданчик, висіти в повітрі, здійснювати горизонтальний керований політ, у тому числі в різних напрямках - вперед, назад, боком, здійснювати віражі і інші фігури пілотажу.

На відміну від звичайного літака, вертоліт не має крил. Підйомну силу створює горизонтально розташований над кабіною гвинт з регульованим кутом установки лопатей.

Вертоліт здатний нести вантаж або пасажирів. Пасажирські вертольоти поділяються на три категорії за пасажиромісткістю: перша від 2 до 5 пасажирів; друга від 5 до 12 пасажирів. Для цих категорій зазвичай використовуються невеликі вертольоти з одним двигуном.

Третя категорія великих машин здатна перевозити від 12 до 40 пасажирів і використовується в комерційних перевезеннях.

Геніальний Леонардо да Вінчі у 1438 р. створив передумови конструкції вертольота і розробив гвинт, здатний підніматися і знижуватися вертикально, але реалізувати його ідею на практиці стало доступне лише значно пізніше.

Перший прототип сучасного вертольота був побудований французами Launoy і Bienvenu у 1784 р. (тобто значно раніше літаків і планерів). У 1843 р. англієць Д. Кейлі спорудив паровий вертоліт, проте конструкція була занадто громіздка і важка і могла підніматися від землі на метр. Вертоліт, здатний піднятися повітря і висіти декілька хвилин над землею, вдалося спорудити французові Полю Корну лише в 1907 р., проте способів керування машиною в польоті не було створено і на випробуваннях апарат прив'язували до землі канатами. У 1916 р. австрійці створили більш вдалу конструкцію апарату, який піднявся в безпілотному режимі на 200-метрову висоту і пробув у повітрі одну годину, проте як і раніше апарат був прив'язаний до землі тросами.

У 1931 р. була реалізована ідея конвертоплана, тобто літака з моторами, які могли повертатися з горизонтального положення у вертикальне і забезпечувати практично вертикальну посадку й зліт. В даний час такі літаки широко використовуються у військовій авіації. Розробки конструкцій вертольотів проводилися досить інтенсивно в різних країнах, але тільки до 1938 р. вдалося створити вертоліт, який досяг висоти 3000 м і виконав більше ніж годинний пілотований політ. Активно в різних країнах вертольотобудування стало розвиватися лише після Другої світової війни. В СРСР було створено кілька вдалих конструкцій вертольотів, у тому числі найпотужніший - МІ-26, здатний піднімати до 40 т вантажу.

Сьогодні вертольоти володіють високою надійністю, здатністю тривалий час перебуває в повітрі, використовуватися в складних погодних умовах. Швидкість переміщення вертольота досягає 200-220 км на годину, дальність польоту обмежується ємністю паливних баків. На вертольоті в 1982 р. здійснено кругосвітню подорож, яке зайняло 29 днів і 3 години. Середня швидкість польоту склала 55 км / год 1.

Пропозиції, висунуті К.І.Константиновим, у ще більшій мірі відносилися до спроб створити керовані літальні апарати важче повітря. Видатний англійський винахідник Джордж Кейлі, прагнучи обійтися без парового двигуна, у 1849-1853 рр.провів ряд дослідів і запропонував нову конструкцію безмоторних літальних апаратів з нерухомою підтримуючою поверхнею і подовженою хвостовою частиною - попередників пізніших планерів.У 60-х рр. ХІХ ст. російський інженер М.А.Телешов розробив проект великого літального апарата з паровою машиною, а у 1867 р. винахідник змінив свій проект, використавши «теплородний повітромет» - особливий вид реактивного двигуна. У 1876 р. капітан російського морського флоту Олександр Федорович Можайський створив літаючу модель аероплана з годинниковою пружиною у якості двигуна. 1877 року він запропонував проект моноплана з усіма характерними для сучасних літаків частинами: фюзеляж, нерухомі крила, хвостове оперення, колісне шасі і силову установку. У 1881 р. О.Ф.Можайський побудував літак із спроектованими ним 2 паровими двигунами і у листопаді одержав привілей на винахід. Нестача власних коштів і відсутність державної підтримки не дозволив винахідникові завершити свою роботу (він помер у 1890 р.) Епоха практичного застосування керованих літальних апаратів, як легше, так і важче повітря, наступила лише на рубежі XIX і XX ст.ст., причому вирішальне значення мало створення літаків із двигуном внутрішнього згоряння. У 1871-1896 рр. свої дослідження проводили Отто Ліліенталь (Німеччина), К.Адер (Франція) і X.Макснюм (Англія), що побудував свій літак у 1894 р. У 1903 р. – перший успішний керований політ на аероплані «Флайєр-1» американців братів Райт, які поставили на планер невеликий бензиновий мотор, пролетівши 260 м за 59 с. Їх і вважають винахідниками літака. 20 травня 1927 року – Чарльз Огастус Ліндберг (1902-1974)здійснив перший трансатлантичний переліт з аеродрому в штаті Нью-Йорк до аеродрому Ле-Бурже під Парижем. Переліт тривав 33 години 30 хвилин. Початок промислового літакобудування в Росії відноситься до 1908-1909 рр., коли російські інженери створили перші оригінальні конструкції вітчизняних літаків. В період з 1909 по 1912 рік у Києві було створене біля 40 різноманітних літальних апаратів – більше, ніж у будь-якому іншому місті Росії. Уже в 1913 р. конструкторами на чолі з І.І.Сікорським був побудований величезний для того часу літак “Великий Балтійський”, а потім його поліпшений варіант “Російський витязь” з польотною вагою 4,2 т. (За кордоном не було літака важче 1 т.). Російсько-Балтійський завод у Петербурзі з його авіаційним відділом зміг сконструювати і побудувати багатомоторні літаки “Російський витязь” і “Ілля Муромець”. Втім, авіаційні заводи в Росії належали акціонерним товариствам. Основний замовник – військове відомство – віддавав перевагу закордонним літако- і моторобудівним фірмам. Влітку 1918 р. під керівництвом Миколи Єгоровича Жуковського – батько російської авіації була створена “Літаюча лабораторія”, яка в грудні була перетворена у Центральний аерогідродинамічний інститут (ЦАГІ). У 1923 р. почалося створення цивільної авіації, застосування її у народному господарстві. З 1924 р. відкрився рух на повітряних лініях Харків-Київ-Одеса. У травні того ж року зробив політ перший суцільнометалевий літак АНТ-2 (3 місця) із двигуном 100 к.с. У 1930-1931 рр. на повітряних трасах СРСР з'явився один з найбільших літаків того часу – АНТ-14 (місткістю 36 пасажирів), який розвивав швидкість 195 км/год. У 1934 р. був сконструйований повітряний гігант АНТ-20 “Максим Горький” на 80 пасажирів, з 6 і 8 двигунами, що не мав аналога у світі. Його швидкість досягала 250 км/год. У червні 1937 р. на літаку АНТ-25 екіпаж під командуванням В.П.Чкалова здійснив перший у світовій історії 63-годинний безпосадочний переліт Москва-Ванкувер (Канада) через Північний полюс, а екіпаж М.М.Громова 12-14 липня 1937 р. 42 пролетів без посадки з Москви через Північний полюс у Каліфорнію (10200 км за 62 год. 17 хв., побивши два світових рекорди по дальності безпосадочного польоту). У повоєнний період (1947 р.) був створений винятково вдалий універсальний літак Ан-2. Поршнева техніка фактично залишалася домінуючою до 60-х рр. З кінця 50-х рр. стали інтенсивно випускатися повітряні судна із принципово новими турбінними двигунами. У цій категорії варто виділити надійний, з найвищим у країні ресурсом Ан-24 і особливо 4-моторний літак Іл-18, відзначений золотою медаллю в Брюсселі. 10 вересня 1956 р. зробив перший регулярний політ з Москви в Іркутськ створений у СРСР перший у світі турбореактивний пасажирський літак ТУ-104, показавши небачену до того в пасажирському русі крейсерську швидкість – 900 км/год. Створення цього літака відкрило нову еру в цивільній авіації і було тріумфом радянської науки і техніки (американський реактивний пасажирський літак “Боинг-707” був введений в експлуатацію тільки в жовтні 1958 р., англійська «Комета» з'явилася наприкінці 1958 р., а французька «Каравела» – у травні 1959 р.). У вересні 1959 року на лінії Аерофлоту виходить новий стомісний пасажирський літак АН-10 з турбогвинтовими двигунами. Флагманом вітчизняної повітряної флотилії 60-х рр. був унікальний за своєю конструкцією літак Ту-114, що одержав “Гран-При” у 1958 р. на Всесвітній виставці у Брюсселі. З 70-х рр. роль флагмана радянського цивільного повітряного флотупереходить до магістрального турбореактивного літака Іл-62, що розвиває швидкість 900-1000 км/год. при дальності польоту 9-11 тис. км (місткість – 186-198 пасажирів). Провідне положення на місцевих лініях займає 3-моторний реактивний літак Як-40 на 24-33 місця з дальністю польоту 1500 км і швидкістю 550—600 км/год., що частково витісняє турбогвинтовий Ан-2З 60-х рр. у світі стимулюється розробка нових важких вантажних літаків. У Радянському Союзі було створено Ан-12, а показаний вперше в 1965 р. на паризькій авіавиставці Ан-22 «Антей» (навантаження – до 80 т або громіздка техніка; місткість– до 700 осіб), був відзначений як перший у світі широкофюзеляжний гігант (6 м) і безсумнівно стимулював подальшу розробку подібних надважких пасажирських і вантажних літаків в інших країнах. У березні 1971 року створений новий вантажний літак Іл-76 (швидкість 850-900 км/год., злітна вага – 150 т) – літак здатний брати до 40 т вантажу, включаючи контейнери, автобуси й інші великогабаритні вантажі. До 1988 р. рекордсменом світу по вантажопідйомності був літак Ан-124 «Руслан», як наддалекий магістральний літак, придатний і для обслуговування Арктики. У 1988 р. був створений ще більш великий літак Ан-225 «Мрія», здатний підняти 250 т корисного вантажу і транспортувати його зі швидкістю 700-850 км/год. на відстань понад 4000-4500 км. Особливість цього типу літака у тому, що великогабаритні вантажі він може приймати на “спину” фюзеляжу. 22 грудня 1976 р. уперше піднявся в повітря експериментальний зразок аеробуса Іл-86 (350 місць; швидкість близько 1000 км/год.) – двопалубний літак, оснащений 4 турбовентиляторними двигунами, згодом були створені магістральний пасажирський літак Іл-96-300 (швидкість до 900-1000 км/год.; дальність польоту 4000-9000 км) та новий тип літака Ту-204, що має високу паливну економічність.

Останні десятиліття XX ст. охарактеризувалися істотним зростанням авіаційних перевезень в усьому світі. Значною мірою це обумовлено позитивними тенденціями в світовій економіці, розширенням торгових зв'язків, а також бурхливим розвитком туризму. Однак транспортне обслуговування мандрівників на повітряних лайнерах спричинило за собою виникнення ряду проблем, пов'язаних з такими причинами, як:

- Відторгнення територій під будівництво і обладнання аеропортів;

- Збільшення викидів в атмосферу шкідливих речовин від відпрацьованого палива;

- Шумові забруднення навколишнього середовища.

Тому питання, що стосуються технічного забезпечення повітряних перевезень, є дуже актуальними і припускають два важливі напрямки в їх вирішенні: 1) вдосконалення самої авіатехніки і 2) модернізація аеропортів. Коротко зупинимося на розгляді цих напрямків.

Удосконалення авіатехніки

Найбільшу популярність в пасажирських перевезеннях отримали сучасні літаки, різної модифікації. Головними причинами є, безумовно, і, перш за все, висока надійність, вантажопідйомність, пасажиромісткість і дальність польоту з повним навантаженням без дозаправки паливом до 12 тис. км. Іншим критерієм є критичність до довжини злітно-посадочн6ой смузі (ЗПС).

У сучасному світі існує кілька великих авіабудівних підприємств, які виробляють цивільні літаки для авіаперевезень. Найбільшими з них є американська компанія «Boeing», європейський консорціум «Airbus Industry»і англо-французький консорціум«British Aerospace - Sud-А via»

Рис.1.2. Пасажирський літак Боїнг моделі В-757

Компанія «Boeing» носить ім'я засновника цієї відомої всьому світу фірми - лісопромисловця Вільямса Боїнга, який в 1916 р. побудував першу модель свого літака, призначену для перевезення пошти. В даний час фірма випускає пасажирські лайнери різних модифікацій і моделей - В-737, В-747, В-757, В-767, В-777, що відрізняються технічними характеристиками, дальністю польоту і місткістю. Всі машини сімейства «Boeing» відрізняються високою надійністю, комфортними умовами для пасажирів, відповідають екологічним вимогам. Остання розробка літаків сімейства «Boeing» - У-777 визнано найбезпечнішим і технічно оснащеним у світі - практично весь політ може виконуватися їм в автоматичному режимі. У Росії експлуатуються моделі В-737, В-767 і В-777. У найближчому майбутньому компанія «Boeing» не збирається створювати абсолютно новий тип повітряного лайнера, оскільки її політика щодо цього спрямована на удосконалення наявних моделей У-747, В-767 і В-777.

Літакобудівний консорціум «Airbus Industry»створений в липні 1967 р. поруч європейських фірм за підтримки урядів Франції, Англії, Німеччини та Іспанії, які вирішили покласти край монополії США на авіаринку. Перший літак цієї компанії А-300В піднявся в повітря в жовтні 1972 р. Сімейство повітряних лайнерів європейського консорціуму має високу економічність, низькі показники по витраті палива і рівнем викидів в атмосферу, дуже зручно при перевезенні вантажів.

В даний час «Airbus Industry»займається створенням суперлайнера А-380. Цей літак буде перевозити від 500 до 700 пасажирів на маршрутах великої протяжності і до 1000 чоловік на коротких рейсах. Двопалубні конструкція машини обумовлена ​​тим, що сучасні аеропорти світу не можуть приймати лайнери з розмахом крила понад 80 м, тому збільшити ємність пасажирських судів іншим способом поки не представляється можливим. На борту нового літака будуть невеликі офіси, ділові центри, спальні відсіки, місця для розваг - спортивні та ігрові зали, які задумано розмістити під підлогою головної палуби. Тут же знаходитимуться місця відпочинку для екіпажу, кухонні блоки, туалети. Суперлайнер відповідає сучасним екологічним характеристикам, і, крім того, він на 20% економічніші за своїх побратимів. Заявку на придбання нового аеробуса А-380 вже зробили авіакомпанії «Air France»,«Singapore Airlines»та«Dubai Emirate». У цілому до 2016 р. «Airbus Industry»збирається оновити більше половини світового літакового парку, випустивши 16 000 нових літаків різних типів.

Якщо говорити про надзвукових пасажирських літаках, то це єдині у світі надзвукові лайнери «Concord», розроблені і побудовані англо-французьким консорціумом British Aerospace - Sud-А via в 1969 р. Швидкість такого літака в 2 рази вище швидкості звуку, що дозволяє йому перетинати Атлантику за 3 год, місткість - 130 чоловік. Всього було побудовано 14 машин цього класу, які належать двом авіакомпаніям - «British Airways»і«Air France». До останнього часу вони експлуатувалися в основному на трансатлантичних лініях, а також на деяких чартерних маршрутах і обслуговували, головним чином, багатих, заможних клієнтів. Однак після трагічних подій 11 вересня 2001 р. у США попит на перевезення на них різко впав. У зв'язку з цим «British Airways»і«Air France»заявили, що з травня 2003 р. всі лайнери сімейства«Concord»знімаються з експлуатації.

Бізнес-джет - спеціальний літак з турбореактивними двигунами business - jet, обладнаний для перевезення VI Р - бізнесменів, державних діячів, музикантів та ін У світі експлуатується більше 2000 великих реактивних лайнерів типу business - jet, в тому числі в Росії - понад 100. За кордоном для цієї мети найчастіше використовуються американські літаки Senna, французькі - Falcom і британські - ВАЕ-125, У Росії найчастіше це ЯК-40 із салоном, обладнаним під літаючий офіс (такі літаки має, наприклад, Автоваз). Багато сучасні західні бізнесмени використовують для швидких поїздок невеликі військові надзвукові літаки, придбані для цієї мети в приватне користування.

Заборона на польоти в європейському просторі, обумовлений підвищеними шумовими характеристиками застарілих вітчизняних літаків, змушує національних перевізників оновлювати свій парк літаків. Вирішувати цю проблему можна по-різному: один шлях - модернізація наявних транспортних засобів; інший шлях - купівля іноземної уживаної авіатехніки; третій - більш тісне співробітництво з російськими заводами, які мають і в принципі можуть виробляти сучасні літаки, що відповідають світовим і європейським стандартам.

Модернізація старих двигунів вимагає від 5 до 7 млн. $ США та більше (для чотиримоторного лайнера), у зв'язку, з чим багато фахівців вважають, що витрачати такі гроші на стару техніку немає сенсу. У зв'язку з цим багато великі російські перевізники йдуть шляхом придбання повітряних суден закордонного виробництва, таких як «Boeing» і «Airbus», проте середнім і дрібним авіакомпаніям найчастіше це не під силу.

Третій шлях до останнього часу в значній мірі ускладнювався відсутністю механізму реалізації літаків. Адже один лайнер коштує кілька десятків мільйонів доларів (наприклад, Ту-214 коштує 25 - 26 млн. $ США) - такі гроші одноразово навряд чи можуть знайтися навіть у великої авіакомпанії. Тому зазвичай у світовій практиці повітряні судна будуються і реалізуються за лізинговими схемами або під конкретне замовлення. Лізинг передбачає поступовий викуп лайнера після внесення авансу (за деякими даними - до 15% його вартості). Решта платежі здійснюються помісячно, що складає приблизно 1% вартості літака. При цьому літак вже літає і сам заробляє на свій викуп. У всьому світі уряди підтримують авіаційний лізинг своїми гарантіями 1.

На жаль, всі вищеназвані літаки останнього покоління (Ту-204, Ту-214, Ту-334) до 2006 р. можуть знову перестати відповідати шумовим нормам у зв'язку з черговим посиленням вимог стандартів, які з 2006 р. збирається вводити ICAO. Однак вітчизняні авіабудівники поки не готові запропонувати серійні зразки нової техніки, що задовольняють європейським нормам, що є однією з головних проблем технічного забезпечення авіаперевезень зараз і найближчим часом.