ФГУП «СибНИА им. С.А.Чаплыгина» разработана технология модернизации самолётов Ан-2 и Як-40
Всё началось с яркой речи Валентины Ивановны, в которой она затронула самые болевые моменты наше авиаотрасли:
- низкая конкуренция между аэропортами
- необоснованность стоимости авиакеросина
- инфраструктурный монополизм
- отсутствие авиатехники
Досталось даже ОАК за неопределённость перспектив серийного производства самолёта Sukhoi Superjet 100.
Далее были заслушаны зам. Министра транспорта Валерий Михайлович Окулов и руководитель Росавиации Александр Васильевич Нерадько. Постепенно стало понятно, что присутствующих «в президиуме» больше волнуют не проблемы отрасли, а какая получится телевизионная картинка. Валентина Ивановна ярко критиковала выступающих. А они делали вид что оправдываются.
Например, она строго спрашивала: куда делись выделенные Минтрансу более 60 млрд. рублей и почему при этом количество аэродромов в России продолжает сокращаться? В ответ ей рассказывали о программе модернизации аэродромной сети, но никто так и не заикнулся, что 60 миллиардов это, по большому счету, стоимость реконструкция трёх крупных аэродромов и всё. Такими темпами и при таком финансировании на реконструкцию всех оставшихся 315 аэродромов уйдёт 100 лет.
А после выступления губернатора Ульяновской области, рассказавшего о проблемах региона на пути создания «авиационной столицы России», Матвиенко, толи в шутку, толи всерьёз предложила отдать все деньги Ульяновску. Это напомнило мультфильм «Ледниковый период», где птицы дронты собирались пережить эпоху похолодания с тремя арбузами и яростно за них сражались.
Ну а далее время последующих ораторов стало сжиматься большинству выдели лишь по одной минуте, чтобы обозначить тему доклада и записать в протокол, что ни были заслушаны. А между тем, многие доклады заслуживают внимательного изучения и обсуждения. Проблемы региональной авиации сегодня как никогда остры, отраслевыми специалистами были подготовлены как концептуальные предложения для исправления ситуации, так и решение вопросов по отдельным сегментам.
Так, наиболее болезненной проблемой в этом секторе авиационной деятельности является отсутствие современных и доступных типов воздушных судов. Адаптированных к нашим нелёгким условиям эксплуатации. Сегодня наша авиационная промышленность не горит желанием обеспечить потребности даже российских авиакомпаний. Мы без боя сдали Боингу и Эйрбасу сегмент средне- и дальне-магистральных перевозок, не смогли существенно продвинуться в бижне- средне-магистральном сегменте (Суперджет устали ждать, а производство Ан-148 саботируется) и сегодня его активно осваивают Эмбраер, Бомбардье и АТР. Последний форпост – самолёты регионального класса. В этом сегменте пока превалируют старые отечественные типы ВС, но и тут мы сдаём один рубеж за другим. Так, не желая довести до нормальной серийности и качества самолёт Ан-140, созданный для замены Ан-24, мы и эту нишу отдаём иностранным самолётостроителям, причем, готовы даже субсидировать покупку их самолётов за счет госбюджета.
На этом фоне, единственный, чью «монополию» на русское небо пока не удалось пошатнуть, это наша рабочая лошадка. А в простонародье «кукурузник» - самолёт Ан-2. И этому способствуют уникальность его лётно-технических характеристик, неприхотливость, ремонтопригодность. Не даром специалисты называют Ан-2 – «вечный самолёт». Этот самый большой в мире одномоторный биплан поднялся в небо в 1947 году и до сих пор является самым распространенным как на местных воздушных линиях, так и для выполнения различных авиационных работ.
Собственно, к чем это я подвожу. Одним из наиболее интересных выступлений на «круглом столе», на мой взгляд, был доклад директора ФГУП «СибНИА им. С. А. Чаплыгина» Владимира Евгеньевича Барсука «Модернизация и обновление парка самолетов местных и региональных воздушных линий».
Помимо анализа ситуации и потребностей в воздушных судах различных типов на местных воздушных линиях Владимир Евгеньевич предложил и пути решения этих проблем. Так, сегодня в России находятся в эксплуатации и на хранении более 1400 самолётов Ан-2 и 200 самолётов Як-40. Оба самолёта славятся своей ремонтопригодностью. Даже после длительного хранения их можно «перебрать» в условиях ремонтного завода и ввести в эксплуатацию.
Однако существует очень серьёзный барьер, препятствующий продлению жизни этим трудягам – отсутствие современных экономичных двигателей. Чего уж говорить, звёздообразный, 9-цилиндровый двигатель А. Д. Швецова для самолёта Ан-2 АШ-62ИР разработан ещё в 1938 году и своими корнями уходит к американскому Райт Циклон (Wright R-1820). Увы, но за столько лет наши двигателисты так и не смогли предложить ему достойной альтернативы. Проблему усугубляет и то, что производство авиационного бензина в России прекратилось, а импортный нынче дорог. Попытка проведения ремоторизации в постсоветский период в рамках проекта Ан-3 с установкой турбовинтового ТВД-20 также провалилась. А Як-40 вообще в обиходе называют не иначе как «истребитель керосина».
Между тем, доработка и модернизация 500-600 самолётов Ан-2 и 160-180 самолётов Як-40 полностью закроют вопрос дефицита провозных мощностей и снимут остроту проблемы как минимум на ближайшие 5-7 лет. В СибНИА уже идут работы по такой ремоторизации. Как и в 30-е годы прошлого столетия и сегодня на помощь призваны заморские силовые установки. Теперь уже фирмы «Honeywell» (США): TFE 731-3 для замены АИ-25 на Як-40 и турбовинтовой ТРЕ-331-12 вместо поршневого АШ-62ИР на Ан-2
Технология модернизации самолетов Ан-2 и Як-40 уже разработана и внедрена в СибНИА. Первые обновлённые воздушные суда будут переданы эксплуатантам уже через 3-4 месяца после поступления на доработку. Поэтому, в случае принятия на государственном уровне положительного решения о целесообразности реализации программы модернизации, в течение двух лет может быть налажен ежегодный выпуск до 250 модернизированных самолётов Ан-2 и до 100 самолётов Як-40 на производственной базе ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» и смежников.
Особенно интересна модернизация Ан-2. Анализ ситуации, складывающийся в сфере применения заслуженного ветерана, состояния его парка, опыта разработок и применения самолетов подобного типа, позволил ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» в октябре 2010 года принять решение о модернизации Ан-2 в рамках инициативной работы. Целью проекта стало повышение его экономической эффективности и улучшение эксплуатационных характеристик. При этом ставились следующие задачи:
— переход с авиационного бензина на авиационный керосин;
— автономность и независимость от наземных служб аэродрома при техническом обслуживании и подготовке воздушного судна;
— сохранение основных качеств, в том числе аэродинамических, базового Ан-2;
— улучшение температурных условий в пассажирской и пилотской кабинах.
Замена поршневого двигателя АШ-62ИР, производство которого уже давно прекращено, на двигатель ТРЕ-331-12 позволит отказаться от использования дефицитного авиационного бензина и снизить эксплуатационные затраты за счет снижения стоимости топлива (керосин в пять раз дешевле авиационного бензина) и уменьшения его расхода, а также увеличения ресурса двигателя. Следует отметить, что двигатель может работать и на автомобильном бензине или дизельном топливе.
Турбовинтовой двигатель ТРЕ331 разработан Garrett AirResearch и производится Honeywell Aerospace. Семейство ТРЕ331 включает в себя 18 моделей и 106 конфигураций с мощностью на валу от 575 до 1650 л. с. Двигатель ТРЕ-331-12 это легкий одновальный двигатель с мощностью на валу 1100 л. с. (809 кВт). Он состоит из модулей (крупных узлов) для облегчения технического обслуживания. В двигателе воплощены передовые разработки для достижения простоты конструкции, обеспечения прочности, эксплуатационной надежности, легкости обслуживания и оптимального энергетического КПД.
Поскольку одной из приоритетных задач было сохранение оригинальной конструкции фюзеляжа, изменению подверглась только носовая часть самолета. В кратчайший срок была проведена конструкторская проработка новой моторамы для установки двигателя и перекомпонован двигательный отсек для установки дополнительного оборудования. Все конструкторские работы велись с применением ЗD-моделирования.
В процессе отработки компоновки отсека двигателя успешно решались такие задачи, как переделка пневмосистемы с использованием штатного компрессора АК-50, системы отопления салона и кабины пилотов с использованием отбора горячего воздуха от турбины нового двигателя. В двигательном отсеке было решено также расположить автомобильный воздушный дизельный подогреватель «Airtronic» для обогрева отсека и салона самолета на стоянке. Для автономного заряда бортовых аккумуляторов в отсеке была предусмотрена установка дизель-генератора.
Двигатель ТРЕ поступил в Новосибирск в конце февраля 2011 года, и в марте коллектив СибНИА приступил к реализации проекта с изготовления элементов двигательного отсека. Для облегчения конструкции капоты выклеивались из композитных материалов, для чего была изготовлена специальная оснастка. При изготовлении форм использовали ЗD-модели обводов, полученные при отработке компоновки двигательного отсека, который расположен в носовой части фюзеляжа и крепится к шпангоуту № 1 на штатные узлы навески АШ-62ИР. Из-за того, что отсек стал легче на 400 кг, изменилась центровка самолета, оставшаяся в допустимых пределах благодаря ряду конструктивных решений.
Доработке подверглась штатная топливная система — пришлось установить электрический топливный насос. Было смонтировано все оборудование, запланированное к установке в ходе конструкторских работ. В результате модернизации самолет получил обозначение Ан-2МС.
Первые запуски двигателя и его наземная отработка на самолете начались в конце июня 2011 года, пробежки — 1 сентября, а 5 сентября в 14:02 русский самолет-легенда с новым американским «сердцем» отправился в свой первый полет с того же аэродрома, что и опытный «первенец большого семейства» в далеком августе 1947-го. На 10 октября было выполнено 11 полетов общей продолжительностью 7 часов 34 минуты. Затем последовал перерыв, необходимый для доработки машины.
16 февраля 2012 года в ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» продолжились испытания самолета Ан-2МС с двигателем ТРЕ331-121ШК фирмы Honeywell Aerospace, но уже с новым 5-лопастным винтом HC-B5MP-5CLX/LM 11692МХ американской фирмы Hartzell. Статические наземные испытания подтвердили тягу около 1500—1600 кгс, что примерно соответствует тяге винта АВ-2, используемого на самолетах Ан-2 с двигателем АШ-62ИР. На 14 марта 2012 года выполнено 12 полетов общей продолжительностью 13 часов 4 минуты, которые показали, что применение «дуэта» из двигателя ТРЕ331-12 и винта НС-В5МР позволило еще улучшить взлетно-посадочные и летные характеристики самолета-ветерана, получившего счастливый шанс начать «вторую жизнь».
По результатам летно-конструкторских испытаний Ан-2 МС с двигателем ТРЕ331-12 были достигнуты следующие показатели:
— улучшение летно-технических характеристик самолета на 15 — 20%;
— использование авиационного керосина вместо дорогостоящего авиационного бензина;
— снижение уровня шума и вибраций от силовой установки;
— увеличение дальности полета при полной загрузке в 1,5 раза;
— улучшение температурных условий в пассажирской и пилотской кабинах за счет использования системы отбора воздуха от силовой установки;
— снижение удельного расхода топлива;
— снижение массы пустого самолета;
— возможность автономной эксплуатации самолета.
«Словно с «москвича» пересел на иномарку», — так описывают свои ощущения от техники пилотирования самолета летчики-испытатели и пилоты гражданской авиации, выполнявшие полеты на Ан-2МС. При этом они отмечают низкую утомляемость экипажа по сравнению с Ан-2 в связи с меньшими уровнями шума и вибраций в кабине. Отбор теплого воздуха позволяет поддерживать в пилотской кабине и в пассажирском салоне комфортные условия даже на высоте 4000 м при температуре наружного воздуха — минус 35°С. Перебалансировка самолета при изменении режима силовой установки намного меньше, чем на Ан-2. Исчезла необходимость постоянно следить за температурой головок цилиндров и регулировать ее, чего требовал от пилотов прежний поршневой двигатель АШ-62ИР. Все это позволяет сделать вывод о том, что доработка самолета имеет смысл.
Однако всё теперь в руках чиновников. А у тех свои аргументы. И здесь есть опасение, что Ан-2МС может упереться в «аргумент», об который «разбились» и Ан-148 и Ан-140 - КБ Антонова украинское предприятие и России не принадлежат авторские права на его разработки. Так вот, специально для них сообщаю, что к Ан-2 этот принцип неприменим. Чтобы это понять, заглянем в историю создания самолёта.
Начиналась биография легендарной машины в предвоенном 1940-м году, когда советским авиаспециалистам в Германии был показан трехместный многоцелевой самолет Pi.156 «Storch» («Физелер 156 Шторьх»), Он имел исключительные взлетно-посадочные характеристики: разбег около 50 метров, пробег и того меньше!
Подаренный Германией экземпляр был тщательно изучен и испытан. Учитывая, что в СССР не оказалось аналога, И.В. Сталин дал указание срочно разработать подобный самолет. Замнаркома авиапромышленности по опытному самолетостроению А.С. Яковлев рекомендовал для выполнения этого задания ведущего инженера своего ОКБ O.K. Антонова, который был назначен главным конструктором и блестяще справился с заданием — в сентябре ОКА-38 «Аист», советский вариант «Шторьха», был построен. Но начавшаяся война помешала реализации больших планов, связанных с серийной постройкой весьма удачной копии этого самолета. O.K. Антонов работы по ОКА-38 больше не возобновлял, но полученный бесценный опыт реализовал в новой машине — будущем долгожителе и незаменимом труженике Ан-2.
Ещё в октябре 1940 года, вскоре после постройки первого «Аиста», O.K. Антонов предлагает разработать отечественный легкий многоцелевой самолет грузоподъемностью 1000 — 1500 кг, способный взлетать с небольших площадок. Самолет предполагалось оснастить двигателем М-62Р мощностью 800 л. с. и трехлопастным воздушным винтом. Однако в феврале 1941 года эксперты НИИ ВВС отклонили этот проект, а во время Великой Отечественной войны создание подобного самолета временно потеряло актуальность.
Незадолго до завершения войны, в середине 1944 года, O.K. Антонов напомнил о проекте А.С. Яковлеву. Получив резолюцию «Это интересный самолет и его надо строить», он вскоре возглавил Новосибирский филиал ОКБ-115, переехав в июле 1945 года на авиационный завод имени В.П. Чкалова. 15 октября 1945 года было получено предварительное задание на проектирование новой машины, оформленное 20 ноября приказом наркома авиационной промышленности СССР. К началу 1946 года была готова предварительная проектная документация, а 7 февраля открыт заказ на изготовление деталей конструкции самолета для статических и динамических испытаний. 5 марта сделана первая его модель для продувки в аэродинамической трубе Т-203 новосибирского филиала ЦАГИ. Работы по проектированию конструкции Ан-2 и исследованиям моделей шли с активным участием специалистов-аэродинамиков и прочнистов филиала, сменившего 9 июля 1946 года статус и название. Теперь он стал Сибирским научно-исследовательским институтом авиации, который O.K. Антонов по совместительству возглавил на этапе реорганизации и становления. Группа сотрудников СибНИА подготовила для продувок три аэродинамические модели будущего самолета, которые отличались в основном механизацией крыла. Антонов лично занимался их продувками в аэродинамической трубе.
В начале 1947 года был построен полномасштабный макет самолета в сельхозварианте под двигатель АШ-21. Эта машина получила обозначение СХ-1. 22—25 февраля 1947 года состоялось заседание макетной комиссии под председательством начальника самолетного отдела НИИ ГВФ А.И. Израецкого. Антонов, представляя СХ-1 комиссии, отметил, что «этот самолет должен занять в воздушном транспорте примерно то место, которое занимает полуторка в транспорте наземном».
23 марта 1947 года на производство поступил первый чертеж, а 31 августа 1947 года в 8 часов утра под управлением Павла Николаевича Володина, приглашенного для летных испытаний из НИИ ГВФ, этапный для отечественной и мировой авиации самолет совершил первый взлет, выполнил два больших круга на высоте 1200 метров и после 30 минут полета совершил посадку. Началась долгая летная жизнь прекрасной машины.
Самолёт Ан-2СМ с двигателем «Honeywell» TPE 331-12
Вот и получается, что корни у Ан-2 самые что ни на есть сибирские - самолёт разработан новосибирским ОКБ-153. И вторую жизнь пытаются в него вдохнуть опять же сибиряки и там же, где он появился на свет 65 лет назад.
А в заключение хочется напомнить ещё об одном важном аспекте. Мы сегодня очень много говорим о человеческом факторе в авиакатастрофах и низком уровне подготовки пилотов. Это стало следствием деградации советской системы подготовки пилотов и незарождения новой. А ведь в советский период региональная авиация была важным элементом подготовки пилотов «большой авиации». И прежде чем сесть вторым пилотом в Ту-154 пилот набирался опыта сначала на Ан-2, который прощает многие ошибки пилотирования, затем на Як-40, и лишь после этого ему доверяли большие воздушные суда. Кстати, в той же Америке сейчас действует примерно такой же порядок «взросления» пилота. И тех, кто готов вернуться за штурвал Анов и подготовить молодежь ещё достаточно. Вот и поучается, что возрождение региональной авиации и возвращение в строй таких самолётов как Ан-2 и Як-40 не только оправдано экономически, не только решает социальные задачи, но и позволит повысить уровень подготовки пилотов, что несомненно положительно скажется на уровне безопасности полетов.
p.s. На производственной базе ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» организована сборка авиадвигателей TPE 331-12 из агрегатов, частей и комплектующих изделий, поставляемых разработчиком. Это позволяет создать технический задел для бесперебойного производства и оперативного выполнения заказов по модернизации самолетов Ан-2, а также - получение опыта сборки и доводки двигателей для организации собственного лицензионного производства этих простых и надёжных двигателей, против чего фирма «Honeywell» не возражает.
При подготовке статьи использованы материалы ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» и журнала Гражданская авиация №5 (813) 2012
