Рынок гражданской авиации с нетерпением ждал появления самолета Boeing 737 Max 8. Продолжатель линейки 737 серии получил массу положительно прессы на различных авиасалонах. Заказы посыпались со всех уголков света. С показателями в 4000 предзаказов лайнер был самым продаваемым самолетом в мире. Были довольны все! Заказчики получили дешевый в обслуживании самолет. Производитель тем, что поставил очередной маркетинговый рекорд по продажам. Все это было до обнаружения в Boeing 737 Max 8 проблем с программным обеспечением MCAS и последующим запретом на полеты во всех странах Мира.
Хронология возникновения у Boeing 737 max 8 проблемы с ПО MCAS
Как не банально все звучит, но основная проблема самолета в деньгах. В материале о катастрофе SSJ-100 в Шереметьево 5 мая 2019 года я уже затрагивал эту тему, разбирая особенности конструирования российского самолете от КБ Сухого. Именно такая история произошла и с Boeing 737 Max 8. Требовалось превзойти предыдущие модели компании и показать заказчикам, почему стоит переходить на новый лайнер.
Для достижения этой цели были выбраны двигатели совместной французско-американской компании CFM International. По характеристикам громадные силовые моторы LEAP-1B от CFM International показывали великолепные данные:
- по сравнению с предыдущим двигателем CFM56-7B новые моторы экономичнее на 15%
- выбросы углекислого газа и оксида азота сократились на 20%
- новые материалы двигателя LEAP-1B увеличивают надежность и повышают часовой налет:
- турбина изготовлена из композитного материала с керамической матрицей
- лопатки турбины из аллитированного титана
- форсунки производятся аддитивным методом
- камера сгорания кольцевого типа — TAPS (Twin-Annular Pre-Mixing Swirler)
- аэродинамика корпуса мотора 4 поколения
- рабочая часть вентилятора не дает попаданию сторонних частиц в двигатель
- значительное снижение шума от работы мотоблока (на тех же ТУ-154 в том числе из-за возникающего шума двигатели устанавливали в конце самолета)
Масса LEAP-1B — 2,8 тонны;
Диаметр вентиляторов — 178 см (самый большие в мире!)
Согласитесь, сложно отказаться от такого мотора! И все бы ничего, если бы не его размеры. Для возможности установки силового агрегата конструкторы компании Boeing были вынуждены переделать или усилить множество элементов самолета 737 Max 8. Именно размеры,вес и расположение двигателей привело к тому, что пришлось разрабатывать загадочную систему MCAS для корректировки неизбежного задирания носа лайнера. Давайте посмотрим какие изменения в конструкции новой версии Boeing 737 Max 8 были сделаны:
- переднее шасси поднялось на 20 см от ВПП
- пришлось усилить основную опору шасси
- приподнять пилоны
- добавить прочности в конструкцию крыльев
- увеличить длину крыла на 10см
Почему на Boeing 737 Max 8 пришлось поставить систему MCAS
За счет фотографи и доступного описания характеристик самолета мне кажется я смог ввести читателя в курс дела. И надеюсь не успел еще надоесть своим занудством. Поздравляю! Наконец-то мы добрались до сути проблемы. Размеры двигателя были огромны и его уже не получалось разместить под крыльями 737 Max 8, даже если придать овальную форму.
Самолет приподняли в соответствии с максимально допустимыми стандартами, но и это не спасало ситуацию. Вариантов у конструкторов особенно не было и они решили пойти новым, неизведанным путем конструирования лайнера. Усилив крылья и переделав пилоны, двигатель LEAP 1-B разместили выдвинув вперед и вверх относительно крыла. Это привело к смещению осевой линии тяги двигателя. В результате этого решения самолет Boeing 737 Max 8 стал склонен к кабрированию при резком увеличении тяги.
Ошибка в расчетах аэродинамики 737 Max 8 — основная причина трагедий
Кабрирование, угол атаки и сваливание на низких скоростях
Чтобы познакомиться с углом атаки на личном опыте достаточно в движущейся машине высунуть руку из окна автомобиля. Если рука будет паралельно земли — это малый угол атаки. Если начать медленно вращать ладонь против часовой стрелки (для руки высунутой в левое окно) появится подъемная сила. Рука захочет взлететь вверх как самолет. С увеличением угла атаки (градуса поворота ладони) подъемная сила будет рости до определенного момента. В критической точке сила исчезнет, это и есть аэродинамическое сваливание.
Для чего я заговорил об угле атаки? На самом деле все просто. Нередко пилоты, чтобы исправить ситуацию во время полета добавляют газа, повышая тем самым мощность двигателя, тем самым выравнивая самолет. Изначальная склонность к кабрированию при увеличении тяги способствует образованию риска сваливания самолета Boeing 737 Max 8. При низких скоростях — этот риск максимален. Теперь вспомним, что двигатель 737 выступает над крылом, да еще и выдвинут вперед.
Так выглядит ошибка при расчете аэродинамики самолета. Одно из самых нелепых решений конструкторов компании Boeing, которое они попытались исправить за счет внедрения системы MCAS. Изменить ситуацию, по-моему мнению, поможет только выпуск нового самолета или установка адекватных двигателей. Но так как я не настолько компетентен как авиаконструкторы, то посмотрим за развитием ситуации. Почему я так считаю:
- гондолы двигателей при высоких углах атаки работают как крылья и создают подъемную силу
- центр приложения подъемной силы от гондол двигателя смещен далеко вперед относительно подъемной силы крыла
Эти два фактора приводят к тому, что при увеличении угла атаки на Boeing 737 происходит еще большее увеличение этого угла! Как это можно исправить? Ответ очевиден, я его уже высказал ранее.
Изменение тангажа при повышении мощности двигателя — это стандартное явление в авиации. Даже самый маленький самолет сталкивается с этой проблемой. Справляться с ситуацией пилотов учат еще в авиашколах. Применяются стандарты безопасности при этих условиях и правила вывода самолета в стабильное режим полета. Когда же тангаж меняется с увеличением угла атаки — это уже другая история. Boeing 737 Max 8 приближается к точке аэродинамического сваливания, а тут еще и добавляется тенденция к развитию этого эффекта. Такое состояние называется «динамической неустойчивостью».
Выводы о проблемах 737 Max 8
Гражданский самолет должен быт надежным, простым, недорогим в обслуживании ( вовсе не дешевым, а именно недорогим) и самое главное понятным в управлении. Компания Boeing решила нарушить заложенный еще братьями Райт канон авиации. Всегда аэродинамика ставилась во главу угла при разработки самолетов. Понятное и простое управление — это залог адекватного контакта пилота с самолетом. Конечно некоторыми программными разработками можно решить и даже заменить устаревшие элементы лайнеров, но нарушать законы аэродинами все же не стоит. Как и не стоит рассчитывать, что получится внедрить систему MCAS и она решит все вопросы сама, без участия пилотов и нарушая каноны авиации.
ИТОГ: Boeing 737 Max 8 слишком сильно задирает нос из-за аэродинамических просчетов при попытки вместить двигатели LEAP-1B в корпус самолета. Дешевое решение по внедрению системы MCAS не помогло производителю самолетов решить проблему. Скорее всего такие показатели по задиранию носа не соответствуют стандартам FAA (Federal Aviation Administration) в США. Решить эту проблему получится переделкой корпуса самолета и установкой другого двигателя. Я не советую пассажирам летать на самолетах 737 Max 8 даже если их каким-то чудом выведут из запрета на полеты!
