ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ГИМНАЗИЯ 1576
СКАТ
Автор проекта:
учащийся 11А класса
Кудряшов Велеслав
Руководители:
учитель физики,
заслуженный учитель РФ
учитель информатики
Москва 2017 г.
Цель: разработка пассажирского самолёта, превосходящего по
своим характеристикам современные авиалайнеры
Задачи:
1. Изучить современные авиалайнеры и выявить их
недостатки.
2. Разработать концепцию пассажирского самолёта
будущего.
3. Описать основные компоненты нового авиалайнера.
4. Рассчитать основные характеристики пассажирского
самолёта.
5. Построить масштабную летающую модель самолёта.
Содержание:
1. Концепция авиалайнера будущего
2. Проблемы, требующие решения
3. Новые технические решения
4. Летающие модели для проекта «СКАТ»
5.Заключение
6.Приложение
7. Литература
Концепция авиалайнера будущего
СКАТ - скоростной конкурентоспособный авиационный транспорт.
Данный самолёт должен превосходить по своим характеристикам другие аиалайнеры, он должен летать быстрее и выше, перевозить больше пассажиров за один рейс, обладать меньшим расходом топлива и иметь большую дальность полёта. Так же новый самолёт должен обладать новейшей системой комфорта и безопасности на борту.
Снижение выбросов в атмосферу ядовитых веществ и продуктов сгорания топлива позволит сделать СКАТ более экологичным, чем современные авиалайнеры.
Панорамные окна и увеличенные размеры салона СКАТа позволят пассажирам насладиться полётом будущего.
Интегральная аэродинамическая схема и гибридная силовая установка значительно повысят топливную эффэктивность СКАТа и позволят ему перевести больше пассажиров с меньшими финансовыми затратами.
Наличие солнечных батарей на вертикальных поверхностях позволит самолёту вырабатывать электричество для двигателей прямо в полёте.
Заполнение пустот корпуса гелием создаст дополнительную подъёмную силу.
Новейшая система сброса топлива позволит СКАТу безопасно совершить аварийную посадку без риска возгорания топлива.
Именно так должен выглядеть авиалайнер будущего-СКАТ
Проблемы, требующие решения
1. Низкая топливная эффективность
2. Низкая безопасность полёта
3.Низкая экологичность полёта
4. Малая дальность полёта
5. Малая пассажировместимость
6. Недостаточная комфортность полёта
7. Высокий уровень шума
8. Большая продолжительность полёта
Проект СКАТ и новые технические решения
1. СКАТ - скоростной конкурентоспособный авиационный транспорт
2. Гибриная силовая установка
3. Заполнение пустот корпуса гелием
4. Отсутствие руля высоты
5. Интегральная аэродинамическая схема
6. Система аварийного сброса топлива
7. Применение солнечных батарей на вертикальных поверхностях
8. Электродистанционная система управления аэродинамическими
поверхностями
9. Четырёхэтажный пассажирский самолёт
10. Новейшая система комфорта на борту
Актуальность проекта
В настоящее время Россия сильно отстала от зарубежных конкурентов в деле создания Крупных пассажирских самолётов. Нишу авиалайнеров с пассажировместимостью 400 - 800человек на международном рынке уверенно заняли две компании - Airbus и Boeing, а Россия утратила
конкурентоспособность в данном сегменте рынка. Более того, российские
авиакомпании вынуждены использовать зарубежные авиалайнеры как на
международных, так и на внутренних рейсах из-за того, что отечественные производители пассажирских самолётов не могут предложить для использования на линиях современный авиалайнер, имеющий сходные
характеристики с импортными самолётами.
В данной ситуации очень востребованной становится разработка новейшего российского авиалайнера, превосходящего по своим возможностям иностранные аналоги. Наиболее интересен и выгоден
пассажирский самолёт, способный перевозить на большие расстояния
примерно 1200 человек с багажом, разгружая при этом наиболее переполненные людьми международные авиалинии. Такой самолёт будет востребован в будущем, так как по общепринятым данным пассажиропоток
в индустрии международных авиаперелётов неуклонно возрастает с каждым годом. Следовательно, необходим самолёт, который может за один рейс
перевести как можно больше пассажиров.
Всё вышеизложенное легло в основу концепции пассажирского самолёта
Будущего. Так началась работа над проектом «СКАТ» (скоростной конкурентоспособный авиационный транспорт)
Летающие модели для проекта «СКАТ»
В проекте СКАТ задействовано две летающие радиоуправляемые авиамодели, созданные, главным образом, для отработки новых технических решений, проверки теоретических расчётов на практике.
Первая модель создана для отработки ЦПГО (цельноповоротного переднего горизонтального оперения) .
Вторая модель является масштабной копией реального самолёта СКАТ и предназначается для исследования лётных характеристик СКАТа.
Данная модель в 38 раз меньше реального самолёт СКАТ, но полностью соответствует ему по типу аэродинамической схемы и управляемых аэродинамических поверхностей.
Модели изготовлены полностью вручную и являются уникальными.
Заключение
В итоге можно сказать, что проектная работа по созданию пассажирского самолёта СКАТ успешно завершена.
Авиалайнер СКАТ в случае реализации проекта будет способен успешно конкурировать с зарубежными аналогами на международных авиалиниях и позволит России выйти на качественно новый уровень в деле создания пассажирских самолётов большой пассажировместимости.
По моему мнению, мне удалось достигнуть поставленную цель и решить необходимые задачи в ходе работы над данным проектом.
В дальнейшем моя проектная работа может быть дополнена и усовершенствована.
Приложение
1,2. Расчёт характеристик самолёта «СКАТ»
3 Центр давления крыла
4. Площадь крыла модели. Площадь несущей поверхности
5. Технические характеристики самолёта СКАТ
6. Характеристики крыла самолёта СКАТ
7. Некоторые данные о масштабной модели самолёта
8. Расчёт полезной нагрузки и полезной массы самолёта СКАТ
9. Описание двигателя GE90 - 115B
Дополнение к таблице №2
Расчёт массы топлива для СКАТа
Boeing – 300ER ( 2 двигателя GE – 90 – 115В)
181280кг топлива : 2 = 90640 кг топлива на 14690 км полёта (для СКАТа)
Масса топлива примерно 91т + 10 т на дополнительные манёвры ( в целях
безопасности) = 101 т топлива
№ 5 Технические характеристики самолёта СКАТ
Размах крыльев – 78,09 м
Угол стреловидности крыла - 350
Угол атаки крыла - приблизительно 30
Длина самолёта – 49,4 м
Высота самолёта (от земли до руля высоты) – 15,2 м
Тип двигателя - один двухконтурный воздушно реактивный,
2 электродвигателя нового поколения
Масса взлётная – 550 т
Полезная нагрузка ( масса, которую может поднять самолёт) – 150 т
Варианты материалов для изготовления самолёта:
1) различные сплавы алюминия и стали;
2) титановые сплавы;
3) композиционные материалы;
4) углепластики (карбон)
Указанные характеристики могут быть изменены в процессе доработки
Проекта и приблизительно описывают некоторые параметры ещё несозданного самолёта.
№ 6 Характеристики крыла самолёта СКАТ
1. Площадь несущей поверхности -1011 м2
2. САХ = 9,88 м
3. Центр давления крыла на прямоугольном аналоге нашего крыла
находится на расстоянии 3 м от передней кромки прямоугольного
аналога.
4. Механизация крыла: а) предкрылки;
б) щелевые закрылки;
в) элевоны;
г) тормозные щитки.
5. Профиль крыла – двояковыпуклый несимметричный сверх-
критический /плосковыпуклый сверхкритический.
6. Угол атаки крыла приблизительно 30
7. Стреловидность крыла по передней кромке - 350
Крыло снабжено вертикальными законцовками, которые уменьшают
расход топлива и улучшают аэродинамику крыла.
№ 7 Некоторые данные о масштабной модели
самолёта
Размах крыла - 2,2 м
Общая площадь несущей поверхности - 7155 см2
Длина самолёта - 1,3 м
Высота самолёта – 0,4 м
Масса полётная - 3кг
Угол стреловидности крыла - 350
Угол атаки крыла - 30
Подвижные рулевые поверхности - элевоны, руль направления,
ЦПГО, закрылки, интерценторы
Модель оснащена тремя бесколлекторными электрическими двигателями.
Суммарная тяга двигателей (максимальная) - 5кг
Установлено 16 сервоприводов массой 14гр
Тяга двигателя изменяется при помощи регулятора оборотов
( 60А - 2шт.; 40А - 1шт.)
Приёмник работает на частоте 2,4 ГГц
Электропитание - трилитийполимерных 3-х элементных аккумуляторов (11,1В)
№8 Расчёт полезной нагрузки и полётной массы самолёта СКАТ
Марка самолёта | Полезная нагрузка (т) | Полётная масса(т) |
|
Ан-225 «Мрия» | 250 | 640 |
|
Боинг -747-8 | 134,2 | 447,6 |
|
А-380-800 | 150 | 560 |
|
СКАТ | 150 | 550 |
|
№9 Описание двигателя GE90 -115B
Самым большим по габаритным размерам является двигатель GE90 - 115B.
Его длина составляет 5,5 метров, ширина - 3,4 метра, а диаметр турбины -
3,25 метра при общем весе двигакилограмма. Несмотря на такие габариты и вес, GE90 - 115B является самым эффективным на сегодняшний день двигателем с точки зрения отношения мощности к количеству потребляемого топлива. Высокая эффективность была получена за счёт использования 10-ступенчатого воздушного компрессора, за счёт которого
турбокомпрессор турбины двигателя позволяет сжать воздушно-топливную
смесь до соотношения 23:1. Конструкция двигателя GE90 - 115B столь же
впечатляюща, как и его технические характеристики. Основным материалом,
использованным в двигателе, является матричный композиционный материал, который без разрушения и деформации выдерживает более высокие температуры горения топлива, чем в других двигателях.
Высокотемпературное сгорание топлива позволило добиться 10-процентной экономии топлива ещё в ранних моделях двигателей, а в более современных моделях этот показатель ещё выше. В дополнение ко всему вышесказанному
Можно отметить, что с 2002 года двигатель GB90 - 115B является самым
Мощным авиационным реактивным двигателем на сегодняшний день,
Согласно Книге мировых рекордов Гиннеса. Но это не единственный
Мировой рекорд, который был установлен при помощи двигателя GE - 115B.
Самый долгий непрерывный коммерческий перелёт, длительностью 22часа и 42 минуты из Гонконга в Лондон в 1995 году был осуществлён благодаря двигателям GE - 115B. За это время самолёт пересёк Тихий океан, Североамериканский континент, Атлантический океан и совершил посадку в
Аэропорту Хитроу. Для самолёта - разгонщика подойдут любые двигатели со сходными характеристиками по тяге. Технологии, которые легли в основу создания двигателей серии GE90 , были созданы на основе технологий, разработанных в 1970 - е года в рамках программы НАСА Energy Efficient Engine. Первые двигатели GE90 дебютировали в 1995 году, подняв в воздух 777-e авиалайнеры компании British Airway. Первые три модели двигателей
Из серии обеспечивали тягу от 33,5 тонн (74000 Ibf) до 52 тонн (115000 Ibf).
С того момента времени специалисты компании GE Aviation провели ряд улучшений конструкции двигателей и современные варианты двигателей
GE90-110B1 и GE90 -115B могут обеспечить тягу более 57 тонн (125000 Ibf)
