Movatterモバイル変換

 Самолет М-102 выполнен по нормальной аэродинамической схеме с низкорасположенным трапециевидным крылом умеренного удлинения, фюзеляжем круглого сечения, Т-образным хвостовым оперением, силовой установкой, состоящей из двух ТВД с толкающими воздушными винтами и трехопорным шасси с носовой управляемой стойкой.
Крыло самолета имеет положительную V-образность (4о) и геометрическую крутку (-2о). Крыло оснащено механизацией, состоящей из выдвижных однощелевых закрылков, органами поперечного управления, состоящими из элеронов и интерцепторов, противообледенительной системой, установленной на передней кромке крыла. В крыле размещены топливные баки-отсеки и ниши главных опор шасси, закрываемые створками.
Фюзеляж самолета конструктивно выполнен по схеме полумонокок, круглого сечения (D=1,95 м) с большим панорамным остеклением кабины экипажа.
Остекление кабины выполнено птицестойким стеклом с электроподогревом. Для удобства посадки пассажиров в самолет по левому борту фюзеляжа имеется встроенная дверь-трап. По бокам фюзеляжа находятся два аварийных выхода 3-го типа с выходом пассажиров на крыло.
Силовая установка самолета состоит из двух турбовинтовых двигателей ТВД-20М, установленных по бокам хвостовой части фюзеляжа.
Двигатели размещаются в изолированных гондолах, установленных на горизонтальных пилонах. Шестилопастные воздушные винты типа АВ-106 диаметром D=2,16 м установлены по толкающей схеме в хвостовых частях мотогондол.
Как упоминалось, в качестве альтернативного варианта силовой установки предусматривается также установка двигателей Пратт-Уитни РТ6А-66 с воздушными винтами фирмы "Хартцель", для чего в конструкции хвостовой части фюзеляжа предусмотрены узлы крепления пилонов, адаптированные на установку обоих вариантов двигателей.
Что касается заднего расположения силовой установки с воздушными винтами, то можно сказать, что эта схема была популярна и у американских авиастроителей. Американская фирма "Ульямс Уана Ассошиейтс" в конце 80-х годов также разрабатывала аналогичный по компоновке проект административного самолета рассчитанного на 19-30 пассажиров.
При разработке проекта использовались исследования NASA, проводившиеся по программе STAT (Small Transport Aircraft Technology) целью которых было формирование облика перспективных 30-40 местных самолетов с различными типами воздушных винтов. Об этом тоже говорилось выше.
Силовая установка американского проекта должна была состоять из двух ТВД Пратт-Уитни РТ6А мощностью по 1250 л. с., установленных на горизонтальных пилонах в хвостовой части фюзеляжа с толкающими воздушными винтами.
По прогнозам потенциальный рынок самолетов этого класса к 2000 году мог составить 1200 единиц. Стоимость программы разработки самолета для местных авиалиний оценивалась в 80-100 млн. долл.

Автономность самолета на земле становится значительно выше если на борту имеется вспомогательная силовая установка (ВСУ).
По желанию потенциального Заказчика на самолете М-102 предусматривалась возможность установки ВСУ в хвостовой части фюзеляжа.
Наличие на борту самолета ВСУ обеспечивает запуск основных двигателей, снабжает сжатым воздухом систему кондиционирования самолета на земле и в полете.
Кондиционирование пассажирского салона в условиях жаркого влажного климата становится абсолютно необходимым условием обеспечения комфорта для пассажиров. Силовая установка при этом может быть выключена, это экономит ресурс двигателей и, соответственно, расход топлива на не основные нужды.
В качестве возможных вариантов ВСУ, для установки на самолет М-102, рассматривались:
1. Отечественный газотурбинный двигатель АИ-9В с характеристиками:
секундный отбор воздуха - 0,4 кг/с; рабочее давление - 2,9 кгс/см2 (284 кПа);
эквивалентная мощность - 47,6 кВт; масса (сухая) - 70 кг.
2. ВГТД "Сафир 5К" производства авиамоторного завода "Велка Битеш" (Чешская республика) с характеристиками:
отбор воздуха - 0,4 кг/с; рабочее давление 2,85 кгс/см2 (279 кПа); эквивалентная мощность - 37 кВт; масса (сухая) - 50 кг.
3. Вспомогательный газотурбинный двигатель фирмы Allied Signall Aerospace, семейства GТС Р36-150;
Газотурбинный двигатель АИ-9В используется на земле и в полете для подачи воздуха в систему запуска двигателей вертолетов Ми-8МТВ, Ми-14, Ми-17, Ми-24, Ми-28, Ка-29, Ка-50 и других, для питания постоянным током бортовой сети вертолетов при проверке электро- и радиооборудования на земле и в случае отказа основных генераторов в воздухе.
Основные достоинства АИ-9В: высокая надежность, простота конструкции, простота и технологичность обслуживания.

 В процессе проведения проектных работ по выработке концепции самолета М-102 рассматривались и самые экзотические схемы самолета.
Конечно все понимали, что авиаэкзотика связана с большим техническим риском, поэтому шансов у нее как правило бывает мало.
Однако недооценивать поиск альтернативных схем нельзя, так как в процессе поиска бывает находятся как раз самые оптимальные решения с точки зрения технической рациональности. Поэтому варианты аэродинамической схемы "триплан" также рассматривались как вполне полноправные альтернативные варианты.
Стоит напомнить, что в одно и тоже время на ЭМЗ им. В. М. Мясищева параллельно разрабатывался легкий административный самолет по теме 101, впоследствии получивший наименование М-101 "Гжель". Один из вариантов проекта самолета М-101 был выполнен также по аэродинамической схеме "триплан".
Схема "триплан" сама по себе не была особенно "новой", но обращаясь к ней, проектанты пытались решить некоторые проблемы и, соответственно, получить преимущества по сравнению с традиционными схемами.
С целью снижения уровня шума в пассажирском салоне, двигатели желательно было расположить в хвостовой части фюзеляжа, а точнее в самом хвосте.
Силовая установка, состоящая из двух турбовинтовых двигателей ТВД-20М, компактно размещалась в хвостовом отсеке фюзеляжа, что значительно снижало мидель самолета и соответственно его сопротивление.
Соосные винты не дают эксцентриситета тяги в случае остановки одного из двигателей, так как оба винта приводились от одного редуктора. В случае остановки одного из двигателей, оба винта продолжали вращаться, но с меньшей мощностью.
Заднее расположение двигателей на самолете неизбежно тянет за собой центр тяжести самолета и соответственно его крыло назад.
Длинный вынос фюзеляжа вперед относительно крыла (длинный нос) выступает как дестабилизатор как в продольном, так и в путевом канале устойчивости.
Если в продольном канале можно установить дополнительно переднее горизонтальное оперение, то в путевом канале ничего не остается, как просто увеличивать площадь вертикального оперения. Что и было реализовано в компоновке варианта с V-образным оперением.
V-образное оперение имело две консоли, имеющие суммарную боковую проекционную площадь на 20% большую, чем обычное вертикальное оперение.
Дополнительную путевую устойчивость добавлял задний подфюзеляжный гребень, который одновременно выполнял функцию ограничителя воздушных винтов, в случае заброса по углу наклона фюзеляжа на взлетно-посадочных режимах.
Для получения заданного значения центровки, сдвинутое к хвостовой части фюзеляжа крыло имело небольшую обратную стреловидность по передней кромке крыла.
Несущее переднее горизонтальное оперение в совокупности с несущим V-образным оперением обеспечивали большую совокупную подъемную силу и могли иметь меньшую потребную площадь. А отсюда и меньший конструктивный вес и большую весовую отдачу. Все эти соображения с их "плюсами" и "минусами", конечно, известны проектантам, но зачастую на выбор концепции и в целом выбор облика будущего самолета влияют далеко не только соображения целесообразности.
Никто не хочет рисковать в погоне за далеко не гарантированными преимуществами новых экзотических схем. Сколько мы их видели на картинках, и сколько их было реализовано в жизни?
Безусловно, не стала исключением и эта схема, самолет М-102 по схеме "триплан" (также как и "Гжель" и "Кайра") в проработку не пошел.

 Интересными по конструктивному решению были варианты крыла со стреловидной передней кромкой.
Вариант № 3 - крыло с обратной стреловидностью (КОС), имел цельный кессон со стыком по оси симметрии самолета. Уборка шасси осуществлялась в передний наплыв крыла, имеющий треугольную форму в плане, ниша шасси при этом образовывалась самим кессоном и косой силовой балкой.
Вариант № 4 по сути был аналогичен варианту № 3, только в зеркальном исполнении. К недостаткам обоих вариантов следует отнести увеличенный вес конструкции стреловидного крыла за счет установки косой балки-подкоса, более сложную конструкцию узла крепления основных стоек шасси к крылу и увеличенный вырез в гермозоне фюзеляжа в зоне крепления крыла.
В результате проведенного комплексного анализа рассмотренных альтернативных вариантов крыла были подтверждены преимущества варианта "базового" крыла, вариант № 3 с КОС имел расчетную дальность меньшую на 100-130 км, а это было существенной потерей.
На рисунке изображен М-102 с крылом обратной стреловидности в окраске авиакомпании "Узбекистан Хава Йоллури".

 Рассматривался также еще один вариант проекта М-102 с соосными винтами, установленными в кормовой части фюзеляжа по толкающей схеме.
Самолет был выполнен по традиционной схеме с прямым крылом большого удлинения, с концевыми законцовками.
Двигатели скомпонованы в единый пакет и через редуктор вращают шестилопастные соосные винты в противоположных направлениях. Такая компоновка двигателей в кормовой части фюзеляжа значительно уменьшает сопротивление мотогондол, которые практически не выступали за обводы фюзеляжа.
Расположение толкающих винтов в кормовой части фюзеляжа также благоприятно сказывалось на уменьшении сопротивлении кормовой части фюзеляжа за счет эффекта отсоса пограничного слоя перед винтами. Заднее расположение двигателей также значительно снижало уровень шума в пассажирском салоне.
Хвостовое оперение выполнено по Т-образной схеме, что объяснялось желанием исключить попадание спутной струи от горизонтального оперения на вращающиеся винты.
Отличительной особенностью данного варианта было взаиморасположение двигателей и их воздухозаборников. Воздухозаборники располагались в передней кромке небольшого форкиля, практически не выступая за габариты корневой части вертикального оперения при виде спереди.
Полости воздухозаборников разделены центральной диафрагмой, изолирующей полости воздухозаборников друг от друга. Это исключало взаимовлияние двигателей друг на друга, в случае остановки одного из них.
Для большего комфорта пассажиров, диаметр фюзеляжа самолета был несколько увеличен по сравнению с базовым вариантом М-102 и составлял 2,15 м. Это позволило разместить в салоне до 20 пассажиров в компоновке экономического класса при размещении по три кресла в ряду с шагом кресел по 750 мм. Благодаря увеличенному диаметру фюзеляжа, были учтены недостатки пассажирского салона базового варианта самолета М-102 и так называемый "эффект трубы" был исключен.
Для большего удобства при посадке пассажиров на земле, на самолете предусматривался встроенный дверь-трап, применение которого было возможным благодаря малой высоте стоек шасси.
Панорамное остекление пилотской кабины обеспечивало хороший обзор экипажу во всей диаграмме углов.
Этот вариант самолета М-102, предложенный Н. Н. Курчевым, детально не прорабатывался и рассматривался как поисковый вариант в числе многочисленных других вариантов.

 Самолет "Дуэт"-"Saras" предназначен для перевозки пассажиров и грузов на внутренних и международных авиалиниях протяженностью до 2000 км.
Салон самолета может быть выполнен в вариантах: пассажирский вариант экономического класса на 14 пассажиров;
административный вариант бизнес-класса на 9 пассажиров;
салон-купе повышенного комфорта на 8 пассажиров.
Предусматривались также модификации самолета по назначению, в частности:
грузовой (для перевозки небольших партий грузов );
патрульный (лесопатрульный, береговая охрана, экологический мониторинг);
санитарный (для перевозки четырех носилочных больных с сопровождающими) и другие.
Были построены полномасшабные макеты с обеих строн: ЭМЗ им. В. М. Мясищева представило на авиасалоне макет в бизнес-варианте с мягкими креслами и диваном, а индийская строна - вариант эконом-класса.
Необходимо отметить, что компоновки багажных и туалетных отсеков в российском и индийском варианте отличалась друг от друга.

 Силовая установка самолета М-102 состоит из двух модифицированных турбовинтовых двигателей ТВД-20М.
Турбовинтовой двигатель ТВД-20М разрабатывался специально под проект самолета М-102, в качестве базы для разработки использовался серийный двигатель ТВД-20, отличие заключалось в приспособлении крепления двигателя по толкающей схеме.
Соответственно, дорабатывались узлы крепления двигателя, выполнялясь перекомпоновка главного редуктора, изменялась организация каналов выхлопа и сами выхлопные патрубки.
С учетом того, что предполагалось использование воздушных винтов вращающихся в разные стороны, то соответственно предусматривалось и создание двигателя ТВД-20М в "левом" и "правом" исполнениях с реверсивным вращением.
Турбовинтовые двигатели располагались в изолированных обтекаемых мотогондолах, которые были установлены на горизонтальных пилонах в хвостовой части фюзеляжа.
Такая компоновка силовой установки сулит многие преимущества и, в первую очередь, это удобство обслуживания двигателя и его систем.
Откидные капоты обеспечивают беспрепятственный доступ ко всем узлам силовой установки. Это в свою очередь позволяет проводить оперативный контроль технического состояния двигателя и регламентное обслуживание.
В силовой установке использовались одиночные толкающие воздушные винты типа АВ-106, для разработки которых в качестве прототипа был использован существующий воздушный винт АВ-36 разработки предприятия "Аэросила", г. Ступино.
Применяемые винты были изменяемого шага, снабжены механизмом флюгирования и реверса. От чрезмерной раскрутки воздушные винты были снабжены ограничителем частоты вращения.
В качестве альтернативного варианта предусматривается установка двигателей Пратт-Уитни РТ 6А-66 с воздушными винтами фирмы "Хартцель", для чего в конструкции хвостовой части фюзеляжа предусмотрены узлы крепления пилонов, адаптированные на установку обоих вариантов двигателей.
Характеристики двигателя ТВД-20 и ТВД-20М описаны в главе "Краткое техописание".
Основные характеристики воздушного одиночного, с изменяемым шагом, толкающего винта АВ-106:
диаметр винта - 2160 мм; количество лопастей - 6 шт.; масса винта - 91 кг; диапазаон регулируемых частота вращения - 1000-1200 об/мин.; вращение винта - встречное.

 Вариант самолета М-102 "Дуэт", оснащенный зарубежными двигателями и оборудованием, получил обозначение М-102В. Несмотря на разделение работ по проектированию и производству агрегатов российско-индийского самолета каждой стороной-участницей отдельно, то есть каждый на своей территории, у индийской стороны существовал несколько отличный подход от российской стороны.
В частности, представители НАЛ считали изначально, что создаваемый самолет должен быть обязательно оснащен западными двигателями и соответственно западной авионикой.
Учитывая это обстоятельство, российской стороной самостоятельно рассматривался и такой вариант самолета М-102 для зарубежных заказчиков, одним из которых как раз и могла быть Индия.
Маркетинговые исследования, проведенные обеими сторонами, оценивали потребности национальных авиарынков в самолете данного класса порядка 250-300 единиц для России и около 200 для Индии. Но если для России требовался самолет с российскими комплектующими, то для Индии - с западными.
Внешне и конструктивно модификация самолета М-102В мало чем отличалась от базовой модели М-102 "Дуэт". Основное отличие заключалось в силовой установке и "начинке" самолета.
Вместо российского двигателя ТВД-20М устанавливался двигатель канадского производства Пратт & Уитни РТ6А-66, оснащенный шестилопастным воздушным толкающим винтом фирмы "Хартцель".
С целью обеспечения подвески двигателя РТ6А-66, узлы крепления горизонтальных пилонов были унифицированы с узлами крепления на фюзеляже. Это позволяло к фюзеляжным узлам крепить также и пилоны под российские двигатели ТВД-20М.
Пилоны крепления канадских двигателей имели несколько другую форму в плане и профилировку. Двигатель РТ6А-66 имел задросселированную мощность на взлете всего 850 л. с. при удельном расходе топлива 0,31 кг/л. с. ч., что уступало характеристикам российского двигателя ТВД-20М. Однако, в крейсерском полете и на больших высотах характеристики обоих двигателей сравнивались по располагаемой мощности на высоте, а по расходам даже становились несколько лучше у канадского двигателя.
По требованию потенциального заказчика предусматривалась установка вспомогательная силовая установка (ВСУ). В качестве ВСУ предполагалось использование вспомогательного газотурбинного двигателя фирмы Allied Signall Aerospace, семейства GТС Р36-150.
Компоновочно ВСУ располагалась в хвостовой части фюзеляжа, а ее воздухозаборник в виде открываемого дефлектора располагался тут же, на боковой поверхности хвостовой части фюзеляжа.
На самолете М-102В устанавливалось радиоэлектронное оборудование фирмы Bendix/King. В состав пилотажно-навигационного комплекса входили: спутниковая система навигации KLN90A, радионавигационная система типа KNR634A, метеолокатор RDS-81, интегрированная система управления полетом KFC 325, курсовая система типа KCS 305 и др.
Требование установки начинки западного производства касалось не только силовой установки и авионики, но в том числе касалось и различных систем самолета, в том числе противообледенительной системы, системы электроснабжения, светотехнического оборудования, бытового оборудования.
На "чисто" индийском варианте самолета М-102В, с целью сокращения стоимости и сроков разработки шасси, предлагали использовать, а точнее приспособить шасси от самолета подобного класса Дорнье-228, который лицензионно производился в Индии.

 В процессе работ над совместным российско-индийским проектом самолета М-102, из-за желания приблизить оба проекта по своим конструктивно-технологическим и габаритно-массовым характеристикам, приходилось мириться с некоторой неоптимальностью технических параметров самолета и подстраивать его под индийский аналог.
Силовая установка, состоящая из двух двигателей ТВД-20М мощностью по1375 л. с., устанавливаемые на самолет М-102 "Дуэт" с пассажировместимостью 14 человек, была явно переразмерена, что давало возможность модифицировать самолет по пути увеличения полезной нагрузки до 20 пассажиров и даже больше.
В сентябре 1994 г. На ЭМЗ им. В. М. Мясищева состоялась встреча с авиационными специалистами из Белоруссии, представляющими только что организованное авиационное конструкторское бюро Бел-ОКБ АТ. Возглавлял белорусскую делегацию генеральный директор БелОКБ АТ Ю. В. Кузнецов.
По результатам встречи были налажены рабочие контакты, в результате которых впоследствии были сформированы технические требования и ТЗ на модификацию самолета М-102. В качестве базовой модели для дальнейшего развития рассматривался самолет М-102. Первоначальным требованием белорусского заказчика было увеличение пассажировместимости до 19 человек. В перспективе рассматривалась возможность увеличения пассажировместимости до 36 пассажиров. Проект модификации самолета М-102 для белорусского заказчика получил наименование М-102Б (или в дальнейшем М-105).
Важной особенностью сотрудничества с белорусскими коллегами являлось то, что проектно-конструкторские работы по модификации самолета М-102 должны были вестись совместными усилиями ЭМЗ им. В. М. Мясищева и БелОКБ АТ.
Работы по проекту М-102Б ограничились предварительными проработками первого этапа на этапе формирования ТТЗ, дальнейшее развитие проект к сожалению не получил ввиду финансовых проблем.
Отличие самолета М-102Б (М-105) от базового М-102 состояло в увеличении длины фюзеляжа за счет установки двух фюзеляжных вставок, перед крылом, длиной 1450 мм и за крылом, длиной 800 мм. Общая длина фюзеляжа была увеличена с 13,9 м до 16,1 м при сохранении диаметра фюзеляжа и обводов носовой и хвостовой частей фюзеляжа. Подфюзеляжный обтекатель крыла дорабатывался под увеличенную длину фюзеляжа. Увеличение коммерческой нагрузки с 1400 кг до 1800 кг потребовало несколько увеличить мощность силовой установки. Форсирование мощности до 1500 л.с. обеспечивало самолету потребные градиенты набора высоты при отказе одного двигателя на взлете.
Снятие большей мощности с форсированных двигателей потребовало незначительно увеличить диаметр воздушных винтов, вместо 2,16 м диаметр винтов стал 2,5м. В связи с увеличением диаметра винтов, было увеличено межосевое расстояние между осями двигателей, которое, соответственно, вместо 4,1м стало 4,44м. Были, соответственно, доработаны и пилоны крепления двигателей.
Расчетный взлетная масса самолета М-102Б составил 7100 кг, а максимальный до 7600 кг, это потребовало усиления конструкции стоек шасси.
К недостаткам проекта можно было отнести то, что с увеличением длины фюзеляжа при двух креслах в ряд, без увеличения его диаметра 1,95м и, соответственно, высоты прохода 1,7 м создавало так называемый визуальный "эффект трубы", вызывающий дискомфорт у пассажиров. Этот эффект был устранен на проекте М-202, в котором пассажиры располагались по три кресла в ряд, при большем диаметре фюзеляжа.