Проект специализированного грузового самолёта для перевозки сыпучих грузов

Перевозка сыпучих материалов в общем объёме грузовых перевозок занимает значительный объём - (30...40)%, однако на воздушный транспорт приходится не более 5%. Номенклатура сыпучих грузов составляет более 50 наименований. К числу основных можно отнести зерновые культуры: рис, кукуруза, гречиха, рожь, горох, кофе в зернах, какао-бобы, комбикорма и т.п. Определенную долю занимают сыпучие грузы химической промышленности: полиэтилен низкого и высокого давления, фенопласт, полиамид, сухие краски, красители, удобрения и т.п. К числу насыпных грузов можно отнести такие продукты пищевой промышленности как: сахар (песок), крупы (овсяная, манная, перловая, ...), мука, сода, соль и т.п.

Целесообразность создания специальных магистральных грузовых самолётов, предварительная оценка их летно-технических и экономических возможностей представлены в работах [1], [2]. В работе [3] дается предложение по структуре специализированного парка грузовых самолётов. Одним из типов узкоспециализированных грузовых самолётов могут быть самолёты для бестарной перевозки сыпучих (насыпных) грузов. Как известно, грузовые отсеки существующих грузовых модификаций пассажирских самолётов имеют удельную грузовместимость (8^10) м3/т. Однако, большинство (более 90%) сыпучих грузов имеют удельную погрузочную кубатуру не более 1,5 м3/т, т.е. объём грузовых отсеков существующих самолётов, в случаи перевозки сыпучих грузов переразмерен в (5...6) раз. Таким образом, в случаи создания специализированного самолёта, геометрические размеры его фюзеляжа будут значительно меньше. Уменьшение геометрических размеров фюзеляжа позволяет уменьшить его массу, значительно уменьшиться аэродинамическое сопротивление.

На рис.1 представлена компоновочная схема специализированного магистрального грузового самолёта для перевозки сыпучих грузов, рассчитанного на 180 тонны коммерческой нагрузки при расчётной дальности полёта 9000 км.

Рис. 1. Компоновочная схема специализированного магистрального грузового самолёта.

Сыпучие грузы перевозятся в специальных бункерах, расположенных внутри фюзеляжа. В результате проведенной проектноконструкторской работы были определены основные проектные параметры специализированного грузового самолёта (СГС) для перевозки сыпучих грузов. СГС для перевозки сыпучих грузов имеет значительно меньшие геометрические размеры по сравнению с фюзеляжами существующих самолётов. Так, длина фюзеляжа – 46 метров, эквивалентный диаметр – 4,6 метра, размах крыла – 52 метра. Выполненные весовые и аэродинамические расчёты показали высокое весовое и аэродинамическое совершенство проектируемого самолёта. Так, при взлётной массе 440,4 тонн, весовая отдача самолёта по коммерческой нагрузке составляет 41%, а аэродинамическое качество в крейсерском режиме составляет более 22. В качестве сравнения можно отметить, что весовая отдача самолёта B-747F на этой дальности составляет 24%, аэродинамическое качество в крейсерском режиме – 18. Самолёт MD-11F имеет весовую отдачу 31% на дальности 6650 км, при дальности беспосадочного полёта в 9000 км его весовая отдача составляет всего 23,8%. Используемый в грузовых перевозках Российской авиакомпанией «Волга-Днепр» самый большой транспортный самолёт Ан-124-100 «Руслан» имеет возможность перевозки 120 тонн коммерческой нагрузки на дальность 4500 км. Весовая отдача при этом – 30,6%. При дальности полёта 9000 км коммерческая нагрузка самолёта составляет не более 80 тонн, что соответствует весовой отдаче не более 20%.

Главным фактором повышения транспортной эффективности при разработке СГС является возможность существенного увеличения топливной эффективности, т.е. расхода топлива (в граммах) для выполнения транспортной работы в 1 тонн ⋅ км. Так, грузовые модификации пассажирских самолётов при максимальной коммерческой загрузке имеют топливную эффективность в пределах от 110 гр/т ⋅ км до 120 гр/т ⋅ км. Однако при полёте на беспосадочную дальность 9000 км их топливная эффективность составляет от 130 гр/т ⋅ км до 180 гр/т ⋅ км. Проектируемый СГС будет иметь топливную эффективность около 70 гр/т ⋅ км, что более чем на 40% превышает топливную эффективность существующих грузовых самолётов.