Команда конструкторов американской компании Boeing получила задачу уделить более пристальное внимание модернизации планера и силовых установок новых авиалайнеров 777X, сведя к минимуму изменения других элементов конструкции, поэтому внешне эти самолеты будет сложно отличить от их предшественника 777-300ER.
Однако чем глубже Boeing погружается в проектировочную работу над моделями 777-8X и 777-9X, тем больше видимых изменений вносится в конструкцию авиалайнеров, твердая конфигурация которых должна быть утверждена в 2015 г. Уроки, извлеченные из первых испытаний в аэродинамической трубе, а также применение новых технологий, направленных на снижение уровня шума силовой установки, приведут к появлению внешних конструктивных особенностей, которые отличаются от первоначальной концепции Boeing.
В частности, крыло самолета 777X подверглось как минимум двум изменениям. Во-первых, увеличился общий размах крыла, а во-вторых, внешний закрылок теперь будет разделен на два элемента с целью придания дополнительной жесткости этим секциям и противодействия возникновению флаттера. Эти две модификации частично связаны между собой, поскольку увеличение размаха крыла влечет за собой рост относительного удлинения крыла и, как следствие приводит к утончению секций закрылков.
Крыло самолета 777X является прямой адаптацией конструкции крыла авиалайнера 787-9, которое в свою очередь представляет собой улучшенную модификацию крыла, пущенную в производство начиная с седьмого серийного лайнера 787-8. “Мы объединили полученные знания в конструкции крыла самолета 777X, предварительно улучшив ее”, – говорит Терри Бизхолд, главный инженер и вице-президент проекта 777X. Однако он отмечает, что если общая конструкция крыла может быть масштабирована на более крупный 777X, то к отдельным элементам такой подход не применим. “После модернизации конструкции крыла мы столкнулись с тем, что внешний закрылок оказался длинным и очень тонким. Чтобы придать ему жесткость, а также с целью предотвращения эффекта флаттера, нам пришлось разделить его”, – резюмирует Бизхолд. Крыло теперь будет оснащено тремя секциями закрылков: внешней, средней и внутренней, с двумя дополнительным узлами крепления и обтекателями на каждом крыле (естественно, появляются и дополнительные узлы системы привода закрылков).
Размах крыла вырос на 2 фута и достиг 235,5 фута, дополнительная длина получена за счет удлинения складных секций крыла, которые были разработаны, чтобы 777X вписывался в габаритный размер своего предшественника 777-300ER (213 футов) на рулежках и парковках. Дополнительный фут означает, что каждая откидывающаяся секция будет иметь длину 12 футов, что добавляет 24 фута к общему размаху крыла. Решение удлинить крыло было получено по результатам продувок в трансзвуковой аэродинамической трубе Boeing в Сиэтле и в низкоскоростной трубе компании Qinetiq в Фарнборо (Великобритания).
“Мы уделяем много внимания конструкции складных секций, их креплениям и структурной прочности”, – говорит Бизхолд, добавляя, что увеличение размаха минимально изменит нагрузку на секцию, несмотря на изменения в форме крыла и в механизмах привода откидных частей. “Мы подправили размах, чтобы оптимизировать всю аэродинамику крыла и обеспечить наилучшую подъемную силу, минимизировать вес и лобовое сопротивление”, – говорит Бизхолд.
Как заявляет вице-президент и генеральный менеджер программы 777X Боб Фелдман, данные, полученные в ходе испытания масштабной модели нового самолета в аэродинамической трубе, практически полностью соответствовали расчетам, полученным методами вычислительной гидродинамики (CFD).
Бизхолд отметил, что благодаря практически схожим данным, полученным в ходе моделирования и испытаний в аэродинамической трубе, в Boeing уверены, что установленные спецификации для новых самолетов будут полностью соответствовать реальным характеристикам. По мере приближения к окончательной конфигурации 777X конструкторы Boeing пытаются избежать той неразберихи, которая задержала развитие программ 787-8 и 747-8. “Мы можем оптимизировать стадию технико-экономического обоснования, чтобы внести стабильность в процесс проектирования. Фактически мы уже утвердили ключевые особенности конструкции и теперь двигаемся дальше”, – сказал Бизхолд.
Одним из главных вопросов, связанных с дальнейшим проектированием крыла, стала тема применяемых материалов: делать ли все крыло, включая центроплан, из композитов или же использовать алюминий. Идея снижения веса всей конструкции была заманчивой, но все-таки проблемы с интеграцией элементов, изготовленных из разных материалов, взяли вверх и склонили чашу весов в пользу обычной схемы. В частности, как отмечает Бизхолд, было принято решение использовать алюминиевые сплавы для изготовления центральной секции крыла.
Принятое решение облегчит процесс проектирования, поскольку уже не придется обращать столь пристальное внимание на свойства температурного расширения и коррозионную активность алюминия и композиционных материалов в области стыков. “Стыки стали более определенными, и это облегчает процесс состыковки крыла и фюзеляжа”, – сказал Бизхолд. Вслед за этим решением японская компания Fuji Heavy Industries, которая занимается изготовлением центропланов для выпускаемых ныне самолетов Boeing-777, анонсировала планы по развитию своего завода для подготовки к пуску программы 777X. Ориентировочная стоимость инвестиций составит $97,4 млн.
Представители Boeing также рассказали о разработке новых методов снижения уровня шума силовых установок, позволяющих отказаться от использования шевронов на двигателях, которые были частью оригинального концепта 777X. Шевроны являются стандартным элементом задней кромки капота вентилятора на двигателях General Electric GEnx, которые устанавливаются на самолеты 787 и 747-8, и, как ожидалось, должны были появиться на двигателях GE9X, разрабатываемых специально для программы 777X.
“Мы заменим шевроны на сопло новой конструкции, – говорит Бизхолд. – Оно обеспечивает эквивалентный уровень шума в салоне самолета, но при этом мы получаем снижение веса и аэродинамического сопротивления конструкции”. Предполагается, что воздушный поток, направляемый вентилятором, будет механически смешиваться во внешнем контуре с окружающим воздухом и при этом не потребуется принудительного смешивания, которое обеспечивали прежние шевроны и которое служило причиной увеличения аэродинамического сопротивления. Бизхолд отказывается раскрывать детали новой технологии, отмечая лишь, что мотогондола будет иметь прежний вид, во многом схожий с мотогондолой двигателей GE90, используемых на выпускаемых лайнерах 777.
В Boeing также рассматривают другие новшества для будущих силовых установок, в числе которых реактивное сопло, изготовленное из композиционных материалов на основе керамической матрицы (CMC), подобное тому, что недавно прошло испытания на демонстраторе технологий 787 EcoDemonstrator. В отличие от традиционного реактивного сопла новое сопло на основе CMC будет значительно легче и при этом сможет выдерживать более высокие температуры, что увеличит срок службы узла и обеспечит его совместимость с более высокими эксплуатационными режимами новых двигателей. Сейчас в Boeing проводят предварительные испытания новой технологии, после которых будет принято окончательное решение относительно использования CMC для изготовления реактивного сопла. Кроме того, ожидается увеличение диаметра вентилятора двигателя GE9X с 335 до 339 см, что позволит увеличить максимальную тягу силовой установки с 453,7 до 467 кН.
Boeing – американская корпорация. Один из крупнейших мировых производителей авиационной, космической и военной техники. Штаб-квартира находится в Чикаго (шт. Иллинойс).
В состав корпорации входят два основных производственных подразделения: Boeing Commercial Airplanes (гражданская продукция) и Boeing Integrated Defense Systems (продукция военного назначения и космическая техника). Кроме того, в состав корпорации входят Boeing Capital Corporation (вопросы финансирования проектов), Shared Services Group (инфраструктурная поддержка) и Boeing Engineering, Operations & Technology (разработка, приобретение и внедрение инновационных технологий и процессов).
Основные производственные мощности компании размещены в шт. Калифорния, а также в Эверетте (шт. Вашингтон) и Сент-Луисе (шт. Миссури). (Авиатранспортное обозрение/Машиностроение Украины и мира)