СТР-40ДТ — цельнокомпозитный самолёт-демонстратор технологий

В конце ноября 2016 года в Новосибирске поднялся в воздух самолёт Як-40 в конфигурации с двумя двигателями. Это была летающая лаборатория для проведения лётно-конструкторских испытаний и отработки ремоторизации существующего парка яковлевских региональных самолётов, которые находятся на хранении и ещё могли бы летать на коммерческих авиалиниях. Концепцию ремоторизации самолётов советского производства осуществляет крупнейшая научно-исследовательская и испытательная база авиационной и космической отраслей - ФГУП «Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина» (СибНИА) (входит в НИЦ «Институт им. Н.Е. Жуковского»).

По данным неофициального реестра воздушных судов Russianplanes.net, на 1 сентября 2017 года на хранении находилось 420 самолётов Як-40. По данным СибНИА, более 120 самолётов этого типа имеют ресурс до 10 и более лет - это и есть те самые "Яки", которые можно модернизировать и продлить их лётную жизнь.

Целью научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, проводимых в СибНИА, является конструктивная доработка Як-40, в том числе с заменой устаревшей и неэффективной силовой установки АИ-25 с тягой 1500 кгс на двигатель Honeywell TFE731-3 тягой 1678 кгс. По словам директора СибНИА Владимира Барсука, если двигатели ТFЕ731 берутся в аренду, то стоимость ремоторизации одного самолёта оценивается примерно в $500 тыс. Если подержанные двигатели покупать на рынке, то цена возрастает до $780 тыс. Если же это двигатели с полным межремонтным ресурсом (после капитального ремонта), то она может увеличиться до $2,5 млн за одну машину.

«Затраты на ремоторизацию будут возвращены в течение полутора лет эксплуатации, - считает глава СибНИА. - Благодаря применению современной силовой установки, при заправке 6 тонн топлива дальность машины возрастает до 4,5 тыс. км, и из Новосибирска Як-40 будет спокойно летать в Москву. А это уже совсем другой уровень возможностей его коммерческого применения».

Работа по ремоторизации "Яков" началась в 2012 году. Для реализации проекта СибНИА создал на базе серийной машины 40-04, выпущенной в 1975 г. Саратовским авиазаводом, летающую лабораторию (регистрационный номер 87216). Тогда на машину последовательно установили два американских двигателя, центральный двигатель оставался штатным - АИ-25. С одним ТFЕ731-3 Як-40 впервые взлетел 8 декабря 2012 г., с двумя - 20 мая 2013 г. 29 ноября 2016 года в воздух поднялся Як-40МС с двумя более мощными двигателями TFE731-5BR с тягой по 2154 кгс каждый.

В ходе модернизации Як-40 в версию Як-40МС была выполнена замена пилонов и двигателей. Двигатели были подключены к штатной электрической и гидравлической системам самолёта, а также к штатной системе отбора воздуха для кондиционирования и противообледенительной системы. Вместо штатной ВСУ АИ-9 на месте центрального двигателя установлена ВСУ Garret 3092 со стартер-генератором мощностью 9 кВт, благодаря чему запуск двигателей стал не пневматическим, а электрическим. Был обеспечен обогрев и вентиляция салона самолёта на стоянке.

В кабине пилотов заменена приборная панель контроля параметров работы двигателей, оригинальная конструкция органов управления двигателями сохранена с исключением средней ручки РУД.

Лётно-конструкторские испытания позволили определить взлётно-посадочные характеристики Як-40МС, характеристики набора высоты и расхода топлива, термическое поле подкапотного пространства, тяговые характеристики двигателей, градиенты набора высоты и максимальный вес самолёта при отказе одного двигателя в соответствии с требованиями АП-25 - Нормы лётной годности самолётов транспортной категории. Были определены нагрузки, действующие на пилон двигателя и его напряжённо-деформированное состояние в полёте.

Полученные результаты лётных испытаний Як-40МС показали улучшение ЛТХ за счёт снижения веса пустого самолёта с 9850 кг до 8500 кг и совершенствования аэродинамики. Увеличилась дальность полёта за счёт меньшего удельного расхода топлива двух двигателей TFE731-5BR. В кабине пилотов и в пассажирском салоне снижен уровень шума.

По данным СибНИА, стоимость модернизации одного самолёта Як-40 в версию Як-40МС начинается от 25 млн рублей.

Тогда же - в ноябре 2016 года научный руководитель СибНИА Алексей Серьёзнов рассказал о том, что цельнокомпозитный Як-40 взлетит в конце 2017 года, после чего начнётся его серийное производство. Оказалось, что тема яковлевской машины очень востребована, статья на нашем сайте о модернизированном самолёте пользуется популярностью, но информации по цельнокомпозитному самолёту Як-40 практически нет, даже на сайте института.

На авиасалоне МАКС-2017 на стенде СибНИА нам рассказали, что работы по самолёту ведутся, но о первом полёте цельнокомпозитного наследника Як-40 в конце 2017 года речи не идёт.

За дополнительной информацией по этому проекту "Авиация России" обратилась в пресс-службу НИЦ «Институт им. Н.Е. Жуковского», вопросы редакции были направлены в СибНИА, и вскоре мы получили комментарии директора института Владимира Барсука.

СТР-40ДТ - цельнокомпозитный демонстратор технологий

Рабочее название нового самолёта СТР-40ДТ расшифровывается как "самолёт-турбореактивный-сороковой-демонстратор-технологий". Число "40" в названии можно интерпретировать как пассажировместимость - на 40 человек, хотя пока заявляется на 32 пассажира.

В СибНИА следуют той же методике, по которой создавался одномоторный биплан ТВС-2ДТС. Сначала проект и отработка ремоторизации существующего парка самолётов, затем разработка демонстратора технологий и далее - законченная цельнокомпозитная машина, готовая к запуску в серийное производство: Як-40МС -> СТР-40ДТ -> ...? Возможно СТР-40ДТС - "серийный".

К середине 2017 года проект самолёта находился на стадии разработки композитного кессона крыла. Вообще, самолёт будет композитным полностью - фюзеляж, силовые элементы, обшивка крыла, вертикального и горизонтального оперения, элементы механизации, рули высоты и направления, створки шасси, откидной трап. От оригинального Як-40 останутся только шасси - передняя и основные стойки.

Самолёт Як-40 имеет трёхопорное шасси. Основные опоры шасси укреплены на крыле и убираются в корневые части полукрыльев по направлению к фюзеляжу, передняя опора убирается вперёд против воздушного потока. Основные опоры шасси расположены так, что все возможные положения центра масс загруженного и незагруженного самолёта находятся впереди основных опор, что исключает необходимость установки хвостовой опоры. Ноги шасси оборудованы азотно–гидравлической амортизацией и рычажной подвеской колёс, что обеспечивает восприятие амортизаторами не только вертикальных, но и горизонтальных ударов, возникающих при движении самолёта по грунтовым аэродромам.

СТР-40ДТ будет полностью повторять аэродинамическую схему своего предшественника: это цельнокомпозитный свободнонесущий моноплан с крылом трапециевидной формы, хвостовым оперением Т-образной формы со значительным превышением над фюзеляжем. Крыло Як-40 имеет удлинение 8,93, размах - 25 м. Очевидно, что новое цельнокомпозитное крыло будет иметь значительно большее удлинение, его величина может составить 10-11.

Переднюю часть герметичного фюзеляжа типа полумонокок занимает двухместная пилотская кабина, средняя часть отведена под пассажирский салон и багажное отделение. В хвостовой части фюзеляжа находится откидной трап, который служит для посадки/высадки пассажиров, и самолёту не требуется для этого дополнительное аэродромное оборудование.

Силовая установка будет состоять из двух двигателей TFE731-5BR с тягой более 2100 кгс каждый, подходящих двигателей российского производства для лёгкого турбореактивного пассажирского самолёта пока нет, но в перспективе могут быть варианты в случае доработки имеющихся двигателей со стороны ОДК. Топливная эффективность самолёта СТР-40ДТ будет на 15-20% выше, чем у ближайших аналогов, например самолётов Falcon 900.

Вместимость СТР-40ДТ составит 19-32 пассажира, предполагается, что самолёт будет осуществлять авиаперевозки на местных воздушных линиях. Как бизнес-джет пока не рассматривается.

Основные технические характеристики СТР-40ДТ:

   - вес пустого — 6 500 кг

   - вес максимальный — 13 000 кг

   - количество пассажиров — 19–32 человека

   - дальность полёта — 4 000 км

   - высота полёта - 9500...10000 м

   - разбег — 800 м

   - пробег — 600 м

   - грузоподъёмность — 3 200 кг

   - скорость крейсерская — 650…700 км/ч.

Для изготовления силовых композитных элементов планера, панелей фюзеляжа, обшивки крыла, вертикального и горизонтального оперения используется метод автоклавного формования с использованием препрегов итальянского производства. Для самолётов, поставляемых на внутренний российский рынок, планируется использование отечественных материалов. Автоклавы в СибНИА позволяют получать конструкции из композитов длиной до 14 метров, и пока в институте не планируют выпуск деталей из углеволокна более дешёвым методом вакуумной инфузии. Как пояснил В.Е. Барсук, характеристики препреговой технологии более стабильны, имеют высокие прочностные значения, а сам технологический процесс более простой.

Авионика на самолёте СТР-40ДТ будет такая же, как и на ТВС-2ДТС - это так называемая стеклянная кабина, где пилоту в помощь – современное цифровое оборудование, например, две системы спутниковой навигации, дублирующие друг друга. На приборной панели перед каждым пилотом установлены большие жидко-кристаллические цветные дисплеи, на которые выводится вся полётная информация, ещё два дисплея меньших размеров размещены в центре приборной панели. Управление самолётом штурвальное.

Разрабатываемый самолёт является демонстратором возможностей технологий при использовании на больших скоростях (600…700 км/ч) лёгких турбореактивных пассажирских самолётов на 19–32 места. В рамках государственного заказа институтом были проведены исследования технологий в самолётостроении, позволяющих в 2–3 раза повысить производительность новых ВС и на 50% снизить стоимость их производства. Полученные самолёты-демонстраторы - это побочный продукт не предназначенный для коммерческой эксплуатации. Они только подтверждают возможность разработки и постройки серийной машины с требуемыми лётно-техническими характеристиками, а также характеристиками прочности и экономической эффективности.

В перспективе заинтересованный инвестор может выкупить рабочую конструкторскую документацию самолёта-демонстратора у государства и запустить его в серийное производство. Стоимость серийной машины, по оценке Владимира Барсука, составит $6–$6,5 млн. Институт может выпускать 40-50 самолётов, в зависимости от спроса, на том же заводе, который будет производить ТВС-2ДТС - в обоих самолётах используются одни и те же технологии, а это Улан-Удэнский авиазавод, с которым ведутся переговоры о серийном производстве ТВС-2ДТС.

В СибНИА рассчитывают выкатить самолёт СТР-40ДТ из сборочного цеха в 2019 году, и, возможно, мы увидим его на МАКС-2019.

Источник: Авиация России