Несущий фюзеляж назвали оптимальным решением для региональных самолетов

Канадские исследователи провели моделирование топливной эффективности самолётов, построенных по нетрадиционным аэродинамическим схемам. Учёные пришли к выводу, что в целом ряде случаев они существенно превосходят обычные авиалайнеры с нормальными крыльями.

Сейчас авиалайнеры строятся по схеме, когда фюзеляж имеет небольшое поперечное сечение и чётко отделен от крыльев. Такая компоновка имеет ряд ключевых ограничений. Чтобы сравнительно небольшие крылья позволяли взлетать с коротких полос, приходится закладывать в крыло изощрённую механизацию, предкрылки и закрылки, выдвигающиеся на взлёте. Это делает крылья очень сложными и дорогими, и даже на большой скорости создаваемая ими подъёмная сила не так велика.
Есть и альтернативные концепции – несущий фюзеляж (корпус), когда крыльев, по сути, нет, а подъёмная сила создаётся раздутым в поперечном сечении фюзеляжем. Альтернатива — смешанное крыло, при котором фюзеляж увеличен, но крыло не полностью отсутствует, а просто уменьшено и на конце сильно загнуто. В обоих случаях в роли крыла выступает часть фюзеляжа, что резко увеличивает площадь несущих плоскостей (аналога обычных крыльев). За счёт увеличенной площади самолёт не нуждается в сложной механизации обычного крыла и к тому же создаёт большую подъёмную силу в полёте. Это позволяет тратить меньше топлива на километр пути.

Однако насколько именно меньше — оценить очень сложно. Строительство одного экспериментального самолёта даже обычной схемы может стоить сотни миллионов долларов, что ограничивает размах подобных исследований. Поэтому в этот раз учёные из Университета Торонто (Канада) создали полноценные модели двух таких аппаратов, задав для них в разных симуляциях разные размеры. Как оказалось, небольшой региональный самолет с несущим фюзеляжем в крейсерском полёте на высоте 13,4 километра будет тратить на 8,2 процента меньше топлива, чем обычный авиалайнер таких же размеров. Правда, самолёт нормальной схемы обычно ведёт крейсерский полёт на меньшей высоте — в 10,9 километра. Однако большая подъёмная сила несущего фюзеляжа позволяет ему при той же мощности двигателей подняться выше, где воздух менее плотен и его сопротивление меньше. А вот на типичных 10,9 километра разница не так велика: несущий фюзеляж потребляет лишь на 6,1 процента меньше топлива, чем обычный самолёт.
У смешанного крыла результаты были менее однозначными. Для небольших 100-местных региональных самолётов смешанное крыло вообще не давало разницы по расходу топлива. Зато по мере роста размеров ситуация менялась. Трёхсотместный широкофюзеляжный самолёт по схеме смешанного крыла тратил на 10,9 процентов меньше топлива, чем обычный тех же размеров.
Исследователи рекомендуют при создании небольших региональных самолётов опираться на схему несущего фюзеляжа. В то же время смешанное крыло, по их оценке, больше подходит крупным авиалайнерам.
Следует отметить, что это в значительной степени теоретические рекомендации. В последнее время крупные самолётостроительные корпорации избегают экспериментов по созданию самолётов совершенно новых типов. Не имея опыта в этой области, они боятся рисковать: разработка одного самолёта нового типа сегодня стоит миллиарды долларов. Акционеры частных компаний не решатся на такие траты, не имея уверенности в успехе, а поскольку так же мыслят и их конкуренты, образуется замкнутый круг. Обычно роль первопроходцев в освоении фюзеляжей и новых компоновок берут на себя военные. Современные авиалайнеры используют компоновки, родившиеся по итогам развития боевой авиации Второй мировой. Однако в последние десятилетия возможности военных по всем миру финансировать создание аппаратов принципиально новых схем существенно снизились.