Сделать домашней страницей Добавить в избранное



Главная Техника/технологии Беседа с руководителем


Boeing 737MAX глазами аэродинамика

13 августа 2013 года / Владимир Карнозов / Aviation EXplorer
 

Продолжаем рассказ о нашем общении с руководителями Boeing на парижском авиасалоне Ле Бурже 2013. В первой части мы говорили об отношении руководителей Boeing к новому проекту Boeing 737MAX, его перспективах на рынке и шансам конкурентов противостоять дуополии. Во второй поговорим о технических аспектах нового проекта.

Джозеф Озимек (Joseph Ozimek), вице-президент по продажам, маркетингу и продвижению продукта 737 MAX (vice president, sales & marketing, product marketing 737 MAX) об особенностях аэродинамики обновленного узкофюзеляжного лайнера компании Boeing.

В первой части: Дуополия начинает и выигрывает в 2 хода

В начале выступления по теме Озимек поделился личной информацией. "Я пришел на фирму много лет тому назад. Некоторые люди говорят про те годы как о "временах, когда Boeing создавал правильные самолеты, ставшие классикой". По образованию я - аэродинамик, и, если бы не был хорошим специалистом в своей области, начальство не позволило бы мне сегодня выступать перед Вами".

Силовая установка

Ох и не простая это задача приладить двигатели следующего поколения на самолет, поступивший в эксплуатацию в далеком 1967-м. Boeing считает, что блестяще с ней справился в 1984 году на 737 Classic, в 1998 году на 737NG и очередной раз в настоящее время.

Конкуренты частенько напоминают коллегам из Сиэтла о необходимости обеспечить хоть какой-то зазор между нижней кромкой воздухозаборника и поверхностью взлетно-посадочной полосы. Подтекст следующий: штатный мотор CFM56-7 самолета Boeing 737NG имеет диаметр 61 дюйма (1,55 метра), а идущий ему на замену LEAP-1B - 68,4 дюйма (1,74 метра). Озимек считает, что в этом нет необходимости: клиренс обеспечен! "Если Вы внимательно посмотрите на стоящий у аэровокзала Boeing 737NG, то увидите, самолет находится в положении "носом вниз". Хвостовая часть располагается на 16 дюймов выше носовой. Мы собираемся удлинить носовую опору на 8 дюймов чтобы задрать нос кверху. С заменой силовой установки на LEAP-1B диаметр вентилятора увеличивается. Мы располагаем его чуть выше по отношению к крылу и немного ближе к носу. И зазор обеспечивается".

Нападение конкурентов отбито, пора подниматься в контратаку: "Даже если бы у нас вовсе не было конструктивных ограничений, мы бы не поставили на свой новый самолет такой большой вентилятор, как у конкурента (78,7 дюйма). Дело в том, что простое увеличение входного диаметра не обязательно дает улучшение приведенного расхода топлива (specific fuel consumption, SFC). Кроме степени двухконтурности, свою роль играют силы аэродинамического сопротивления и веса. В этом плане у нас на 737 MAX все сбалансировано".

Далее следует экскурс по двигателям семейства LEAP от CFM International, совместного предприятия General Electric (США) и Snecma (Франция). На сегодня рассматриваются три исполнения мотора: LEAP-1B для Boeing 737MAX, LEAP-1A для Airbus A320neo и LEAP-1C для COMAC C919. "Я хочу, чтобы по завершении встречи со мной Вы пошли на стенд CFMI и спросили там о разнице SFC между вариантами 1A и 1B. И Вам скажут, что разница нулевая. Вот где важный момент! Так что давайте говорить о конкретных расходных характеристиках мотора, а не о диаметрах. У их варианта диаметр вентилятора больше, что, кроме прочего, также означает и большее аэродинамическое сопротивление".

Еще одна важная, по мнению Озимека, позиция по силовой установке касается конструкции мотогондолы. Речь идет о снижении аэродинамического сопротивления путем улучшения местной аэродинамики. В частности, за счет сохранения дозвукового потока воздуха в районе гондолы (область верхней части капота, пилон, носовая часть крыла) в крейсерском полете. "Интеграция двигателя и гондолы есть особое искусство, здесь есть, к чему приложить голову", - утверждает выступающий.

"Наши специалисты провели долгие часы, "вылизывая" геометрию мотогондолы. Раньше инженеры меняли конфигурацию продувочной модели для последующих испытаний в аэродинамической трубе. Затем стало активно использоваться моделирование, тестировались сотни различных моделей. Это было дорого и не быстро. Сегодня, с развитием вычислительной гидродинамики (computational fluid dynamics, CFD), инженеры работают на компьютерах, для сложных расчетов используя многопроцессорные "сборки". Они проводят дни напролет, занимаясь расчетами различных конфигураций с целью найти оптимальную".

Законцовки крыла

Пожалуй, самый интригующий элемент внешнего облика 737MAX - законцовка крыла необычной формы. На слайдах она обозначалась Advanced Technology Winglet ("высокотехнологичная законцовка крыла"), сокращенно AT Winglet. Озимек также называл ее "Up-and-down winglet" ("законцовка вверх и вниз").

Конструктивно, данный элемент состоит из трех частей - центральной, нижней и верхней. Дело тут главным образом в обеспечении известной степени толерантности к повреждениям. А таковые не редко случаются на земле, когда очередной раз аэродромный автомобиль задевает за стоящий самолет. Поскольку крыло самолета алюминиевое (не считая некоторых элементов механизации), центральная часть законцовки тоже сделана из металла; сами кончики - композитные. Озимек отмечает, что нижняя точка законцовки расположена достаточно высоко от земной поверхности, - несколько выше, чем кончик крыла у широко распространенного авиалайнера прошлого поколения типа MD80.

По информации Озимека, законцовки подобные "шарклетам" дают улучшение в 3-3,5%. Airbus говорит о 3-4% в зависимости от режима и продолжительности крейсерского полета. "Это так, только мы обнаружили это раньше них, в ходе доработок 737NG: он уже достаточно давно оснащается подобными законцовками. Сегодня, применительно к MAX, мы обещаем нашим заказчикам дополнительное улучшение 1,5%. Оно дает нашему самолету большее общее улучшение в сравнении с Airbus и его шарклетами".

Как следовало из слайдов докладчика, улучшение за счет применения AT winglets на самом деле составляет 1% на плече 500 морских миль (927км) и 1,5% на "больших дальностях".

Но это еще не все. Обещанный рост 1,5% - консервативная оценка. Есть надежда, что может получиться больше, процента три-четыре. "Мы обещали заказчикам 1,5%, а окончательная цифра будет, когда мы построим самолет и проведем точные измерения", - говорит Озимек. Тут многое зависит от того, подтвердятся ли в практике серийного строительства теоретические и экспериментальные исследования, проведенные американскими учеными в области натурального ламинарного потока (Natural laminar flow, NLF). Для обеспечения такого рода обтекания, законцовки требуют очень высокого качества изготовления (в частности, аккуратной отделки бесшовной поверхности).

Выступающий всячески проявлял осторожность в утверждениях относительно NLF. По его словам, такого рода поток нелегко получить и легко разрушить. В частности, нанесением на законцовку большой эмблемы, что очень хотят отдельные авиакомпании. "Мы объясняем им, что нанесение большой эмблемы на законцовку может дать нежелательный эффект", - говорит Озимек.

На уточняющие вопросы журналистов, какого рода знаки разрешается наносить на столь требовательную, но очень притягательную для "рекламщиков" поверхность, докладчик ответил жестко. "Я знаю точно, что на это место наносить логотипы не следует. И знаю причину почему". По подсчетам источника, в масштабе глобальной системы воздушного транспорта использование AT Winglets обещает экономию топлива на сумму 3-4 миллиарда долларов.

Образование аэродинамика позволяет Озимеку говорить образно. В упрощенном виде AT Winglet он представляет как "обычную законцовку" (поверхность, обращенная вверх) с присовокупленной к ней нижней поверхностью. "Обычная законцовка" работает как ей положено, используя "концевой вихрь", образованный при перетекании потока с нижней на верхнюю поверхность [базового] крыла.

Что касается нижней поверхности законцовки, то она, по словам Озимека, работает на увеличение размаха крыла при его нагружении. "Когда в крыльевые баки закачивают керосин, крыло под его весом прогибается вниз. Когда самолет разбегается по полосе, идя на взлет, на крыле возникают аэродинамические силы. Под их действием оно "разгибается". Геометрически, крыло как бы прогибается вверх. При этом нижняя поверхность законцовки "поворачивается" кверху и геометрически как бы увеличивает размах крыла. "Отсюда получается преимущество в размахе. А размах [через удлинение] крыла - путь к увеличению его аэродинамической эффективности.

С одной стороны AT Winglet - инновация, впервые использованная американскими специалистами в конструкции Boeing 737MAX. С другой - тема законцовок не нова и, начиная с восьмидесятых годов прошлого века, довольно хорошо исследована. Boeing впервые применил законцовки внушительных размеров на модели 747-400. Его примеру последовал Airbus с небольшими устройствами типа "шайбочек" на семействе A320. Они, по информации Озимека, добавили к топливной эффективности крыла совсем немного, "от трех четвертей до одного процента" (специалисты Airbus дают большую цифру, 1-1,5%).

Почему же Boeing далеко не сразу установил законцовки на свои узко фюзеляжные самолеты? Озимек отвечает: "А потому, что они немало весят. И, кроме того, оснащенное ими крыло сильнее нагружается в концевой части; дополнительная нагрузка на кончик может достигать 15%. Поэтому приходится усиливать силовой набор, чтобы крыло выдержало эту дополнительную нагрузку. В прошлом, когда не было надежных и точных измерительных методов, мы считали, что улучшение аэродинамики, приносимое законцовками, нивелируется дополнительным весом от усилений силового набора. К настоящему моменту создан математический аппарат, который позволяет вести точные расчеты аэродинамики на компьютерах. Это в корне изменило ситуацию с законцовками. Они доказали свою полезность".

"Информация сделает Вас свободными"

Проводя сравнение между существующими и будущими продуктами Airbus и Boeing, Озимек то и дело повторял: "It's the [accurate] data that will set you free" (Правдивая информация сделает Вас свободными). В контекстном переводе на понятный язык имелось в виду, что точная статистика от уважаемых официальных источников позволяет провести корректный сравнительный анализ между самолетами конкурирующих производителей.

По мнению Озимека, таким источником может служить US Department of Transportation (Департамент транспорта США). Его сотрудники собирают и систематизируют данные американских авиакомпаний. Последние заполняют опросный лист Form 41. В него, в частности, заносятся данные по расходу топлива. Это - часть сведений, что хозяйствующие субъекты подают федеральным властям США по их требованию. Затем массив цифр обрабатывается, с целью корректного использования при сравнении.

"Так вот, когда Вы посмотрите данные Департамента, то увидите, что разница в расходе топлива в расчете на одно пассажирское кресло составляет 8%", - заявляет Озимек. И продолжает: "По роду своей деятельности мне часто приходится сидеть на различных конференциях и скрипеть зубами, когда очередной выступающий с той стороны говорит о будто бы одинаковых расходах топлива для наших и его узкофюзеляжных самолетов. На самом деле, такого не может быть ни при каких обстоятельствах. Те же самые люди и сегодня продолжают утверждать, что четыре мотора на один самолет - хорошая идея применительно к дальним перелетам. Они договариваются до того, что, если самолет двухмоторный и у него откажет двигатель, то он непременно упадет в воду на полпути через Атлантику и акулы съедят несчастных пассажиров".

Проводя собственное сравнение Airbus A320 и Boeing 737-800 - "центровых" моделей в сегодняшнем семействе узкофюзеляжных машин от грандов мирового авиастроения - Озимек обращает внимание, что американская машина имеет большую на 12 мест пассажировместимость. "Нас часто спрашивают, а почему, собственно? Отвечаю: да потому, что наш самолет длиннее на 88 дюймов. Обычно, шаг кресел между рядами 32 дюйма. Делим 88 на 32, получается как минимум два дополнительных ряда кресел по три места в каждом, - всего 12. Кроме того, наш самолет легче, и поэтому тратит меньше топлива. Все это вместе и дает нам преимущество в 8% по топливной эффективности при расчете на одного перевезенного пассажира".

Не только лучшие расходные характеристики, а еще и большая дальность полета выделяет продукцию Boeing. "Мы давно приняли решение, что дальность полета наших самолетов будет больше, чем у конкурента. Авиакомпании пользуются этим преимуществом, открывая дальние маршруты".

Кроме того, семейство 737 выделяется в лучшую сторону простотой конструкции и надежностью. На протяжении года эксплуатации это позволяет американским самолетам в среднем проводить в ангаре на три дня меньше. По словам Озимека, рынок давно "понял" различие между американскими и европейскими самолетами, и "ответил" лучшими оценками остаточной стоимости подержанных 737NG и лучшими лизинговыми ставками.

По мнению выступавшего, преимущества семейства самолетов 737NG по отношению к А320 передадутся паре 737MAX и A320neo. Поскольку, как утверждается, используемые на них моторы не отличаются расходными характеристиками, а американские лайнеры легче европейских (в частности, 737-7 на две тонны легче А319neo), - все это трансформируется в преимущество по операционным затратам (cash cost advantage). "Даже при сравнении рейсовых расходов мы выглядим лучше по причине меньшего веса конструкции. А большее число кресел, о котором я говорил выше, позволяет нам получить 8% преимущество перед конкурентом". На приведенном слайде была следующая информация: A320neo имеет 150 (148) кресел против 162 у 737MAX 8. Последний выигрывает 1% по операционным затратам на рейс, и более 8% в расчете на перевезенного пассажира.

Таблица 1. Дальность полета и вместимость самолетов (по слайдам Boeing)

Таблица 2. Сравнение по весу конструкции в расчете на кресло, % (по слайдам Boeing)

Таблица 3. Двигатели семейства CFMI LEAP (wikipedia)


Владимир Карнозов

комментарии (5):

ЮК      13/08/2013 [04:35:10]#1
Опечатка. "Сегодня, с развитием вычислительной гидродинамики (computational fuel dynamics, CFD)" - надо fluid, а не fuel.


Kyesha      13/08/2013 [10:40:35]#2
Когда спросили наших, почему у МС-21 нет законцовок, они ответили, что это дополнительный вес, и что они "реально знают сколько это может дать эффективности". Только забыли, что законцовки -- это дополнительный маркетинговый ход, именно поэтому, скорей всего, на 737MAX, они такой необычной формы. А еще они, все таки, добавляют эффективности самолету, если их хорошо сделать.

zzz111      18/08/2013 [15:30:37]#3
Kyesha - больше наших слушайте . Они ничего путного до сих пор не создали - только умничать умеют . Давно пора их разогнать а деньги , которые они проедают , отправить на поддержку сирот и стариков . Личный опыт - Б735 с и без винглетов - 70-100 кг/ч разницы . На рейсе 4 часа - 300 кг экономии железно . У NG примерно столько же - иногда больше .

drkov      19/08/2013 [19:15:09]#4
zzz111 Точно, какие там самолеты! Будем немощных поддерживать ВСЕМИ силами. А отечественное производство забьем! Правильно! Вперед, с песней!

A1-PAX      19/08/2013 [21:36:27]#5
Я скажу страшную вещь, но в нынешнем виде отечественное авиастроение, никому, кроме авиастроителей не нужно.





Полная или частичная публикация материалов сайта возможна только с письменного разрешения редакции Aviation EXplorer.







Материалы рубрики

Владимир Карнозов
Boeing 737 MAX: на "акулу" с "рогатиной"
Роман Гусаров
Легкий военно-транспортный самолет Ил-112В
Р.Гусаров, Ю.Кузьмина
МС-21 готовится к первому полету
Сергей Кравченко
Boeing прописывается в Титановой долине
ОАК
Прогноз развития рынка гражданской авиации до 2035 года
Иркут
Статус программы МС-21 (декабрь 2016)
Роман Гусаров
Комплексный тренажер МС-21
Роман Гусаров
«Москва - Карго» и «ЭйрБриджКарго» создают крупнейший грузовой хаб в Восточной Европе



Михаил Вахнеев
Ан-148 перебрался в Саратов
Михаил Вахнеев
Прощай, Бобби, прощай!
Назарио Каучелия
Никаких секретов у меня нет
Виталий Романюк
Хочется добиться хирургической точности в своем бизнесе
Пресс-служба президента РФ
Встреча главы Роскосмоса Игоря Комарова с Владимиром Путиным
Charles Colburn
Boeing Business Jet на выставке во Внуково
Роман Гусаров
ОДК приступила к испытаниям двигателя для самолета Ил-112
Юлия Кузьмина
11-ая Международная выставка деловой авиации JetExpo 2016
Роман Гусаров
Три аргумента в пользу Ил-114-300
Владимир Карнозов
Юрий Слюсарь о проектах ОАК
Роман Гусаров
Знакомимся – гражданский Ил-76ТД-90А
Aviation EXplorer
Знакомьтесь - концепт SportJet by Sukhoi
Владимир Карнозов
Silk Way Airline приобретет «Руслан» у ИФК
Владимир Карнозов
Farnborough 2016: накануне
Шерри Карбари
Мы создаем новые технологии безопасности и эффективности
Роман Гусаров
Выкатка МС-21
Юлия Кузьмина
Инновационный Boeing в перспективном "Сколково"
Роман Гусаров
Десять составляющих успеха SSJ100
Юлия Кузьмина
IX Международная вертолетная выставка HeliRussia-2016
Максим Кузюк
Результаты деятельности холдинга "Технодинамика" в 2015 году
Aviation EXplorer
О Международном Форуме Двигателестроения МФД-2016
ТКП
НСАВ: Взаимодействие ТКП с бизнесом открыто, прозрачно и понятно
Владимир Карнозов
Стенд топливной системы самолета МС-21
А.Никулин, А.Попов
Разработка процедур A-CDM в аэропорту Шереметьево
Владимир Карнозов
«Порой они возвращаются» - Ил-96-400М (Часть 2)
Владимир Карнозов
«Порой они возвращаются» - Ил-96-400М (Часть 1)
Ростех
Семь фактов о ПД-14
Дмитрий Краснов
Роботы в аэропортах будущего не заменят людей
Роман Гусаров
Lufthansa приступила к эксплуатации Airbus A320neo
Владимир Карнозов
Дорогу Ил-114
Владимир Карнозов
А320neo - статус программы
Козловский В.Б., Худоленко О.В.
Построение современной системы послепродажного обслуживания отечественных вертолетов в Российской Федерации
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS

для КПК/PDA/Мобильного телефона

© Aviation Explorer
Rambler's Top100