Революция в гражданской авиации? Возможно…

Андрей Совенко/ «АиВ»

B7S7 – это революция в мире гражданской авиации. Создан беспрецедентно экономичный и комфортный пассажирский самолет. И рынок принял его соответственно. (Из письма пресс-службы «Боинг» журналу «АиВ». 23.01.2010 г.)

Не правда ли, яркий эпиграф? Давно мы не слышали ничего подобного Пожалуй, с первого взлета Airbus А380 в апреле 2005 г Так значит, планка совершенства пассажирских самолетов поднята еще выше? Но за счет чего этого удалось добиться? И почему такой безупречный лайнер поднялся в небо аж через 2,5 года после завершения постройки? А ведь задержка начала летных испытаний отодвинула сроки поставок В787 заказчикам как минимум на 27 месяцев, что в современном динамичном мире может грозить крахом всей программы, и -революции в мире гражданской авиации» может и не случиться Однако «Боинг» не видит поводов для беспокойства и с оптимизмом оценивает будущее Модели 787. .

…Но будущего не бывает без прошлого, и кое-что из истории программы 787 вспомнить просто необходимо. Начнем с того, что в конце 1990-х гг., когда продажи дальнемагистрального лайнера В767 практически сошли на нет ввиду конкуренции со стороны Airbus А330-200. -Боинг- начал искать замену этому довольно удачному самолету, до определенного момента доминировавшему на широкой сети маршрутов. Однако в тот период рыночная ситуация явно складывалась в пользу «Эрбаса» – европейцы впервые сумели достичь паритета с «Боингом» по количеству проданных самолетов и во всю развернули работы по созданию А380 Этот огромный лайнер грозил отобрать большинство заказов на машины семейства В747 и окончательно выбить почву из-под ног «Боинга». Американцам необходимо было что-то противопоставить победам своих молодых конкурентов из «Старого света». Однако их попытки в очередной раз модернизировать заслуженный В747 интереса у авиаперевозчиков не вызвали.

Потерпев фиаско в секторе сверхбольших лайнеров, «Боинг» решил применить тактику «асимметричного ответа» и захватить лидерство в классе дальних, но не столь вместительных самолетов, т.е. именно в классе В767. Такие – назовем их средние – машины способны с максимальной экономической эффективностью совершать прямые рейсы в международные аэропорты «второго плана», где пассажиропоток не столь велик, но вполне устойчив. Будучи намного меньше, чем А380, такие самолеты были бы не столь дорогими и имели бы намного более широкий потенциальный рынок сбыта. Чтобы завладеть вниманием перевозчиков. «Боинг» пошел на абсолютно неожиданный шаг – предложил футуристическую концепцию самолета под названием Sonic Cruiser.

Необходимо заметить, что конструкторский стиль «Боинга» всегда отличался явно выраженным консерватизмом. Начиная с В707 (а точнее – с его предшественника Модели 367-80, взлетевшего в 1954 г.), фирма не применяла в своих пассажирских самолетах сколько-нибудь радикальных конструктивно-компоновочных и технологических решений. Все лайнеры при достаточно высоких летных и экономических характеристиках отличались умеренностью в новшествах, преемственностью конструкции и оборудования, традиционными материалами, простотой и надежностью эксплуатации. Кстати, все это сыграло немаловажную роль в завоевании ими мировой популярности. И вдруг – «Соник Крузер . спроектированный по схеме «утка» почти сплошь из композиционных материалов (КМ)! Мало того, как утверждал «Боинг», этот самолет мог бы летать практически со скоростью звука (М = 0,98), сжигая столько же топлива, сколько и обычный В767!

Реакция на этот проект в мировом авиационном сообществе была неоднозначной. Те, кто знаком с основами аэродинамики, утверждали, что дела у «Боинга», очевидно, пошли совсем плохо, коль скоро эта уважаемая фирма стала предлагать летать на скоростях, на которых сопротивление среды достигает максимума. Другие же безгранично верили в авторитет мирового лидера пассажирского самолетостроения и вступали в предконтрактные переговоры с «Боингом», не особенно вникая в технические подробности. В общем, «Соник Крузер» стал уже набирать заказы, когда в сфере воздушных перевозок разразился кризис. Он последовал сразу за Событиями 11 сентября 2001 г и еще более усугубился в связи с быстрым ростом цен на авиационный керосин в 2002 05 гг В результате предпочтения авиакомпаний резко изменились, на первый план вышла задача улучшения экономических показателей. Также большое значение стали придавать снижению вредного воздействия на окружающую среду: шума и выбросов продуктов сгорания топлива. Под воздействием этих факторов в самом конце 2002 г «Боинг» официально объявил о закрытии программы «Соник Крузер», а буквально через месяц – 29 января 2003 г. – о начале разработки нового проекта самолета той же размерности, названного 7Е7,

Литеру «Е» в названии трактовали по-разному. Одни утверждали, что это сокращение слова "Efficiency (эффективность), другие – "Environmentally friendly» (дружественность к окружающей среде). Но все оказалось много проще – это была первая буква слова "Eight* (восемь). В начале 2005 г. маскировка была сброшена, и будущий лайнер стал открыто именоваться Модель 787.

Итак, в основу концепции нового самолета положили экономическую эффективность. Причем задача не ограничивалась только снижением потребления топлива, необходимо было уменьшить затраты на оперативное и периодическое техническое обслуживание, на ремонты, снизить простои и увеличить срок службы самолета в целом. В частности, топливную эффективность по сравнению с В767 требовалось повысить сразу на 20%. При этом одну треть результата собирались достичь за счет применения более совершенных двигателей, еще треть – благодаря аэродинамическим улучшениям и снижению веса конструкции, остальное – за счет снижения энергопотребления в силовых системах самолета и оптимизации их работы. Для этого было необходимо сделать самолет «более электрическим*, т.е. сократить количество гидромагистралей и гидронасосов, заменив их электроприводами. В общем, в одном проекте требовалось реализовать практически все научно-технические заделы, накопившиеся в мировом гражданском самолетостроении за последнюю четверть века.

Как уже говорилось, раньше «Боинг» старался при создании новых самолетов не превышать разумную степень технического риска. Но усилившаяся конкуренция со стороны «Эрбаса» потребовала иного подхода, и Модель 787 стали делать по принципу «все и сразу». В итоге реализовать такую масштабную программу самостоятельно «Боинг», каким бы гигантом он ни был. оказался не в состоянии. Ни в плане самой возможности выполнить в отведенное время столь большое количество научно-исследовательских и конструкторских работ, ни в плане финансовых ресурсов. «Боинг» встал перед необходимостью разделения работ и затрат по программе 787 с другими фирмами, для чего ему пришлось организовывать широчайшую систему международного партнерства на принципе разделения рисков. Фактически фирма сохранила за собой лишь функции интегратора проекта и разработчика основных конструктивно-компоновочных решений, что составляет, по данным пресс-службы ее московского отделения, не более 30% совокупной трудоемкости создания лайнера.

Таким образом, проект 787 отличается не только беспрецедентной для «Боинга» степенью технического риска, но и новой для себя бизнес-моделью реализации. То есть этот проект несет на себе еще и груз рисков иного рода – нечеткого выполнения партнерами своих обязательств, некачественного управления обширной сетью кооперационных связей, возможности нарваться на недостаточно квалифицированного и опытного подрядчика.

Однако «Боинг» не был бы собой, если бы не попытался извлечь пользу даже из этих, как представляется, абсолютно негативных факторов. В период 2003-05 гг. фирма развернула беспрецедентную по масштабам, поистине глобальную. PR-кампанию, в которой убеждала человечество, что именно так теперь и нужно делать самолеты. Благодаря развитию Интернета, за процессом проектирования в on-line режиме могли наблюдать буквально все желающие (по крайней мере, tax утверждалось). В Сети и авиационной периодике появились изображения внешнего вида самолета и его интерьеров, буквально поражавшие воображение обывателей. Модель 87 представала в виде некоего фантастического аппарата с килем в форме акульего плавника, экстремально выгнутым крылом с красивыми, но малопонятными законцовками, противоестественным переплетом фонаря кабины летчиков, пассажирским салоном в стиле межзвездных кораблей инопланетян и т.д. Даже название самолета – Dreamliner («Лайнер мечты») – стало итогом всепланетного конкурса и голосования в Интернете.

Идея публичности пронизала весь процесс разработки Модели 787. Любой сколько-нибудь значимый шаг, пройденный на этом пути, немедленно становился достоянием общественности. Сделают макет пилотской кабины – сразу презентация, изготовят экспериментальную секцию фюзеляжа из КМ – презентация, подпишут очередной контракт с заказчиками – опять презентация. Конечно, на всеобщее обозрение выставлялась далеко не вся информация, но кто же посмеет обвинить в этом уважаемую фирму?

Все это в совокупности – мощная рекламная кампания, непререкаемый авторитет «Боинга»», объективная потребность авиаперевозчиков в обновлении своего парка, высокие заявленные характеристики Модели 787 – очень скоро стало приносить дивиденды. Первый заказ на самолеты этого типа поступил в апреле 2004 г., его сделала японская авиакомпания All Nippon Airways (ANA), которая подписала контракт сразу на 50 шгук. С того момента началось феноменальное победное шествие «Дримлайнера» по мировому рынку авиаперевозок. Через год «Боинг» получил на эту машину 237 заказов, еще через два. т.е. ко времени выкатки первого экземпляра, – уже 677. К настоящему моменту на «Дримлайнер» сделан 851 твердый заказ от 56 авиакомпаний. Как указывает пресс-служба «Боинга», такое количество заказов для самолета, который только начал летные испытания, беспрецедентно в истории.

И действительно. В787 – самый быстро продаваемый широкофюзеляжный самолет в мире. А если вспомнить, что он это отнюдь не дешев (каталожные цены 2007 г.: В787-3 – от 150 до 155,5 млн. USD, В787-8 – от 161 до 171,5 млн. USD. В787-9 – от 194 до 205,5 млн. USD), то поневоле приходишь к выводу, что революция в методах создания коммерческих самолетов «Боингу» очень даже удалась.

Что в нем нового?

Основной технической особенностью Модели 787 является конструкция планера, изготовленная из самых легких и прочных материалов. Весовая доля композитов в ней составляет 50%, алюминиевых сплавов – 20%, титановых сплавов – 15%, сталей – 10%. Из КМ почти полностью изготовлены фюзеляж, крыло, оперение, двери и люки, обтекатели и детали интерьера. Алюминий применяется в передних кромках крыла и оперения, титан – в наиболее ответственных силовых элементах, например, в силовых нервюрах, пилонах двигателей, стойках шасси. Здесь важно заметить, что снижение массы конструкции является не единственной целью применения этих дорогостоящих материалов, в первую очередь КМ. Пожалуй, намного большая выгода лежит в плоскости снижения затрат на техобслуживание таких изделий в процессе эксплуатации. Экономия обусловлена тем фактом, что композитные части самолета практически не подвержены усталостным явлениям и коррозии. Благодаря этому, трудоемкость каждого осмотра конструкции в течение первых 13 лет эксплуатации будет на 30% меньше, чем у алюминиевого самолета, а затем разрыв возрастет до 2-2,5 раза. Мало того, периоды между осмотрами и тяжелыми формами обслуживания самолета уменьшатся в 2 раза. Соответственно, простои В787 и затраты на его ТО значительно сократятся. Использование КМ дает и другие преимущества. Благодаря своим технологическим особенностям, они дают возможность проектировать более интегрированные элементы конструкции. На этапе производства их применение позволяет сократить количество отходов и увеличить производительность труда.

Высокая удельная прочность углепластикового фюзеляжа «Дримлайнера» позволила несколько поднять внутри него избыточное давление и сделать более комфортными условия пребывания пассажиров. Характерными чертами самолета стали также иллюминаторы большей площади, более вместительные багажные полки. Кроме того, во время полета поддерживается более высокий уровень влажности. Система освещения салона также необым на – с использованием новейших светодиодов на основе кристаллов, что позволит за счет плавного изменения интенсивности света создавать ощущение разного времени суток – от восхода до заката. «Боинг» надеется, что это будет способствовать релаксации пассажиров во время рейса.

Высоким уровнем инноваций характеризуется и пилотская кабина лайнера. Там установлены мониторы значительно большего размера (30,5 см х 23.1 см), чем когда-либо ранее использованные на самолетах. В частности, на В777 площадь экрана монитора примерно в 2 раза меньше. В распоряжении пилотов – индикаторы на лобовом стекле, а также комплекты летной документации в электронном виде, включая маршрутные карты, интерактивные карты аэропортов, различные схемы, руководства и иные информационные материалы, используемые при подготовке к полету и на всем протяжении маршрута.

«Дримлайнер» отличается от всех других самолетов еще в одном отношении – на нем можно прямо в ходе эксплуатации менять один тип двигателя на другой: General Electric GEnx и Rolls-Royce Trent 1000. Впервые в мировой практике оба типа двигателя будут иметь совершенно одинаковые места крепления к самолету и технологические разьемы, а также одинаковые алгоритмы управления. Теоретически это позволит менять изделия « Дженерал Электрик» и «Роллс-Ройс» местами на любом самолете в любое время. Это должно еще более повысить эксплуатационную гибкость В787 и снизить продолжительность простоев в случае возникновения проблем в силовой установке.

Стремясь как можно шире разделить риск разработки Модели 787. ««Боинг» шагнул так далеко, как ни одна фирма до этого. Начнем с того, что к проектированию самолета привлекались специалисты нескольких инженерных центров «Боинга», разбросанных по планете. Продувки моделей лайнера в аэродинамических трубах выполнялись не только в США, но и в Британии и Франции Производство отдельных агрегатов В787 развернули на 135 предприятиях из 20 стран мира Так, отдельные секции фюзеляжа стали выпускать в штатах Южная Каролина и Канзас, киль самолета – в штате Вашингтон, горизонтальное оперение – в Италии, центроплан и кессоны отъемных частей крыла – в Японии, законцовки крыла – в Корее, входные двери и шасси – во Франции, балки пола – в Индии, различные люки – в Швеции, обтекатели – в Канаде, закрылки и элероны – в Австралии. Для этого по всей планете были построены новые производственные помещения общей площадью около 28 га.

Все эти агрегаты должны поступать на сборочный завод в Эверетте практически в готовом виде, то есть с уже установленной внутренней «начинкой». Благодаря этому новшеству, как указывает в официальных материалах «Боинг», цикл окончательной сборки одного серийного самолета должен сократиться до совершенно фантастических 3 дней! Такое очень трудно вообразить, особенно с учетом современных темпов постройки значительно менее сложных изделий на авиазаводах Украины и России. Тем не менее. «Боинг» считает, что все агрегаты В787 на заводах-изготовителях будут отработаны и протестированы до такой степени, что на последней стадии сборки их останется лишь соединить вместе и подключить электроразьемы. При этом численность рабочих сборочного завода не превысит 1000 человек, что в 5-8 раз меньше, чем на типичном авиазаводе СНГ. Для доставки к месту сборки наиболее крупных агрегатов, таких как секции фюзеляжа и крыла, создан специальный транспортный самолет Large Cargo Freighter – модификация В747 с «раздутым» фюзеляжем, хвостовая часть которого отклоняется в сторону. В частности, он может перевозить секции фюзеляжа В787, которые имеют высоту 6,4 м, ширину 5,74 м и длину 12.8 м. Несколько этих необычного вида гигантов уже выполнили сотни рейсов по всему миру, свозя в Эверетт части В787 головной партии.

Так что же получил «Боинг» взамен на колоссальную головную боль, вызванную необходимостью постоянного контроля за столь широкой сетью подрядчиков? Снижение финансового риска – да. Сокращение сроков постройки серийных машин – да. Но главное – мощнейший аргумент, причем на правительственном уровне, в пользу приобретения В787 авиакомпаниями тех стран, где производятся части лайнера. Может, в этом и заключается секрет рыночных успехов Модели 787?

"Боинг 787" завершает свой первый полет. Сиэтл, 15 декабря 2009 г.

Глобализация работ по «Дримлайнеру», помимо своего масштаба, от всех предыдущих случаев имеет еще одно качественно важное отличие: впервые в создании западного самолета деятельное участие принимает Россия. И, как все в России, участие это отличается особым русским размахом.

Во-первых, оно основано на соглашении с «Боингом», подписанном Министерством промышленности и технологий РФ в ноябре 2004 г., то есть, освящено на государственном уровне. Во-вторых, Россия сумела стать одним из самых важных участников проекта, гораздо более авторитетным, чем Япония или Корея. Ведь она является монопольным поставщиком одного из важнейших конструкционных материалов «Дримлайнера» – титановых сплавов, детали из которых на каждом самолете весят в совокупности не менее 20 т. В 2005 г. «Боинг» и ВСМПО-АВИСМА из Верхней Салды подписали контракт на поставку титановых поковок для В787 на период до 2015 г. на сумму 1 млрд. USD В-третьих, к проекту подключены лучшие научные коллективы страны, включая ЦАГИ. По словам тогдашнего директора этого прославленного института В. Дмитриева, в 2006 г. ЦАГИ за 3 млн. USD создал экспериментальный 150-тонный стенд для статических и динамических испытаний полноразмерных панелей фюзеляжа В787 и провел на нем согласованный комплекс исследований.

Но самое удивительное не это. По словам С. Кравченко. Президента «Боинга» в России и СНГ, Конструкторский центр фирмы в Москве, расположенный буквально под стенами Кремля, насчитывает 1200 высококвалифицированных инженеров, в распоряжении коюрых находятся современные компьютерные системы проектирования. Так вот: это самый мощный конструкторский коллектив в современной России. По своим возможностям он примерно равен собранным вместе остаткам ОКБ Яковлева, Туполева и Ильюшина. Впрочем, российский «Боинг» – это тоже собранные вместе бывшие сотрудники названных фирм, плюс перебравшиеся в Москву некоторые инженеры АНТК им. О.К Антонова. В основном, это молодые люди, освоившие азы компьютерного проектирования на своих прежних рабочих местах и пришедшие на «Боинг» в поисках более высокой зарплаты. Но в рамках глобального проекта они смогли добиться значительных успехов: носовая часть фюзеляжа В787. пилоны двигателей, передняя и задняя кромки крыла, стыки крыла с фюзеляжем и многое другое – на их счету. Кроме того, много российских инженерных ресурсов было вложено в создание систем самолета и их комплексирование. Большую роль сыграли россияне и в разработке самолета-транспортировщика Large Cargo Freighter, занимаясь увеличенными верхней и задней частями фюзеляжа, полом грузовой кабины, а также различными переходными зонами, объединяющими новые и ранее существовавшие фрагменты конструкции «семьсот сорок седьмого».

Как правило, реальные дела делаются не так быстро, как хотелось бы, ну, а проект 787 был просто обречен на задержки – дату первого вылета переносили не менее семи раз, в итоге самолет поднялся в небо на 2,5 года позже первоначально заявленного срока. Можно даже сказать, что отставание от принятого графика – самый естественный и ожидаемый побочный эффект упомянутой выше бизнес-модели. Ведь в огромное число подрядчиков и субподрядчиков неизбежно попали компании с недостаточным опытом разработки конструкций из КМ на требуемом в авиации уровне весовой культуры. А специалисты «Боинга», вынужденные одновременно поддерживать контакты с сотнями соразработчиков, физически не смогли в отведенные сроки обеспечить должный уровень контроля. В результате многие уже готовые узлы и агрегаты самолета пришлось переделывать, а иногда и неоднократно. На это ушло много времени, а также значительные средства. Кроме того, хотя за последние десятилетия в вопросах обеспечения долговременной прочности агрегатов из КМ достигнут большой прогресс, некоторая доля неопределенности в изменении их свойств с течением лет все равно остается. Поэтому, как и два десятилетия тому, инженерам приходится делать запасы конструкции и предусматривать укладку дополнительных слоев углеткани. То есть, несмотря на все усилия, добиться запланированного уровня весового совершенства «Боингу» так и не удалось – в конечном счете «Дримлайнер» получился несколько перетяжеленным по конструкции и системам. Это неизбежно ухудшило расчетную величину потребления топлива и транспортную эффективность лайнера в целом.

С учетом этого печального факта «Боингу» пришлось откорректировать заявленные характеристики машины и вступить в неприятные переговоры с заказчиками, уже подписавшими контракты на приобретение В787. Большинство контрактов удалось переподписать, ведь, как уже говорилось, потенциальное снижение собственного веса является далеко не единственным достоинством самолета из КМ Да и реально достигнутую величину снижения расхода топлива следует считать большим прогрессом.

Кабина пилотов

Еще одной причиной задержек первого вылета и хода реализации программы в целом необходимо признать просчеты высшего менеджмента -Боинга» в оценке степени технического риска проекта, трудоемкости и сроков необходимых научно-исследовательских работ. Из-за этого некоторые ответственные узлы самолета, даже спроектированные самим «Боингом», пришлось неоднократно дорабатывать, в том числе на уже практически готовых самолетах головной партии.

Мною времени отняла и подготовка к сертификации самолета с такой большой долей КМ в конструкции, которая, кстати, проводится впервые в мире. Здесь возникла масса вопросов, например, об обеспечении безопасной разрушаемости композитных изделий. При ударе и деформации они ведут себя не так, как металлические, и это может отрицательно сказаться на выживаемости пассажиров и экипажа в аварийных ситуациях. Чтобы выяснить реальное поведение конструкции в момент аварии и доказать ее достаточно высокую безопасность, пришлось провести массу расчетных, модельных и натурных исследований, изготовить и разрушить ряд полноразмерных фрагментов самолета. Насколько можно судить, в начале программы реального объема работ по сертификации В787 никто не представлял.

Впрочем, важнейший этап сертификации, а именно летные испытания, только начался. Как заявляет разработчик, они будут выполняться на 6 самолетах головной партии с ежемесячным налетом каждого до 120 часов. Кроме того, на земле пройдут прочностные испытания еще 2 самолета, но без оборудования. Какие проблемы еще поджидают «Дримлайнер» и удастся ли завершить сертификацию в назначенные сроки – за 9 месяцев, сегодня сказать трудно. Хотя «Боинг» выражает надежду, что основные проблемы уже позади, и дальше все пойдет как по маслу. «Мы по-прежнему уверены в выбранной бизнес-модели и глобальной стратегии программы 787, – заявляет пресс-служба «Боинга». – Благодаря нашей концепции мы сумели создать самолет, который на данном этапе получил больше заказов, чем любой другой самолет в истории гражданской авиации. Мы постоянно анализируем накопленный опыт, извлекаем уроки и вносим коррективы, если это необходимо, с тем, чтобы обеспечить максимальную ценность В787 как для наших заказчиков, так и для партнеров и сотрудников на протяжении всего жизненного цикла программы».

Второй и третий летные экземпляры «Боинга 787»