Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Quadjet )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Де Havilland Comet , первый коммерческий лайнер , использовали четыре реактивных двигателей.

С четырьмя двигателями струи , иногда называемый quadjet , является реактивный самолет оснащен четырьмя двигателями . Наличие четырех двигателей обеспечивает повышенную мощность, что позволяет использовать такие самолеты в качестве авиалайнеров , грузовых и военных самолетов . Многие из первых специально построенных реактивных авиалайнеров имели четыре двигателя, среди которых стоит De Havilland Comet , первый в мире коммерческий реактивный лайнер. [1] В течение десятилетий после их внедрения их использование постепенно сокращалось из-за множества факторов, включая одобрение двухмоторных реактивных самолетов.летать дальше от аэропортов отклонения и повышенный акцент на топливной эффективности . [2]

Дизайн [ править ]

Гондольные двигатели, установленные под крыльями Боинга 747-8I .

Поддированные двигатели [ править ]

Двигатели четырехмоторных самолетов чаще всего находятся в отсеках, свисающих с пилонов под крыльями. [3] Это можно наблюдать в Airbus A340 , Airbus A380 и Boeing 747 . Многие военные авиалайнеры также имеют эту конструкцию, в том числе Антонов Ан-124 , Boeing C-17 Globemaster и Lockheed C-5 Galaxy.. В этом месте двигатели могут снимать нагрузку и снижать конструктивный вес крыла на 15%. Они также находятся в более доступном месте для обслуживания или замены. Однако к недостаткам можно отнести более высокий риск попадания в двигатель посторонних предметов, поскольку они имеют меньший дорожный просвет, и больший момент рыскания при отказе двигателя . [4] сверхзвуковой авиалайнер Concorde была его двигатели установлены в прямоугольных стручках конформного к нижней части крыла, без какого - либо опора. Отсутствие пилонов снижает сопротивление и исключает риск их перегрузки. [5]

Вид сзади Vickers VC10 с четырьмя гондольными двигателями, установленными на задней части фюзеляжа.

Четыре двигателя с гондолами также могут быть прикреплены к хвостовой части фюзеляжа , что требует Т-образного хвостового оперения . [3] Это снижает шум в кабине и освобождает больше места на крыльях для подъемных устройств и хранения топлива. Воздушный поток над крыльями также не нарушается из-за отсутствия пилонов. Однако расположенные сзади двигатели смещают центр тяжести на корму и расположены дальше от источника топлива. [4] Ил-62 и Vickers VC10 оба имеют свои четыре двигателя установлен в данной конфигурации. [6] [7]

Закопанные двигатели [ править ]

Воздухозаборники, ведущие к заглубленным двигателям De Havilland Comet 4

Реактивный самолет также может быть спроектирован с двигателями, расположенными внутри конструкции самолета. [3] де Хэвилленд кометы включены четыре ТРД погребенные внутри своих крыльев корней , наиболее распространенным местом для захороненных двигателей. Такая конструкция снижает сопротивление и риск попадания посторонних предметов, но увеличивает сложность обслуживания и усложняет конструкцию крыла. [4] У стратегического бомбардировщика-невидимки Northrop Grumman B-2 Spirit все четыре ТРДД скрыты в крыле (как летающее крыло)., крыло является основным конструктивным элементом). Это снижает тепловую сигнатуру двигателей, скрывая вентиляторы и сводя к минимуму сигнатуру выхлопных газов. [8]

Преимущества и недостатки [ править ]

Преимущества [ править ]

Основным преимуществом наличия четырех двигателей является предлагаемая избыточность, ведущая к повышению безопасности. [2] Отказ одного двигателя гораздо менее значим, поскольку три оставшихся двигателя обычно могут обеспечить достаточную мощность, чтобы с комфортом добраться до аэропорта отклонения или продолжить путешествие, в зависимости от таких факторов, как серьезность неисправности, высота над уровнем моря, топливная нагрузка и погодные условия. условия. [9] Благодаря повышенной надежности реактивных двигателей частота отказов двигателей может составлять всего 0,01 отключения в полете на 1000 моточасов [10], что снижает значимость этого преимущества.

Во время отказа одного двигателя количество потерянной мощности с четырьмя двигателями пропорционально меньше, чем с тремя или двумя двигателями. Это связано с тем, что три из четырех двигателей все еще будут работать, что приведет к снижению тяги на 25% по сравнению с 33% для трехрежимных и 50% для двухрежимных . Это можно наблюдать на следующем примере с квадроциклом Boeing 747-400, трехрежимным самолетом McDonell Douglas MD-11 и двухрежимным самолетом Boeing 767-300ER . При работе всех двигателей на максимальной взлетной массе, все три самолета имеют отношение мощности к массе приблизительно от 1 до 3,4. После выхода из строя одного двигателя удельная мощность снижается до 1 до 4,7 ( 747-400 ), от 1 до 5,5 ( MD-11 ) и с 1 до 6,6 ( 767-300ER ). [11] Боинг 747-400 испытывает наименьшее снижение производительности, что делает его более безопасным во время отказа двигателя.

Оснащение самолета четырьмя двигателями также увеличивает мощность, позволяя увеличить количество пассажиров, увеличить полезную нагрузку и повысить производительность. [12] Это было особенно важно для первых реактивных авиалайнеров, поскольку в то время реактивные двигатели давали меньшую тягу. Pratt & Whitney JT3D с 1958 имел выход тяги 76 кН (17000  фунт - сила ), [13] в то время как современные двигатели , такие как General Electric GE90 может производить более 440 кН (100 000 фунт - сила) тяги, [14] делает это преимущество менее значимы в настоящее время, поскольку более крупным авиалайнерам больше не требуется четыре двигателя.

Самые большие четырехмоторные реактивные авиалайнеры отличаются максимальной пассажировместимостью - Airbus A380 может перевозить до 853 пассажиров в одноклассной компоновке. [15] Это позволяет им удовлетворять спрос на чрезвычайно загруженных маршрутах, а когда они заполнены пассажирами для распределения затрат, они могут быть очень прибыльными. [12]

Недостатки [ править ]

Четыре двигателя меньшего размера потребляют больше топлива, чем два более крупных, что увеличивает эксплуатационные расходы. В частности, квадроцикл Boeing 747 потребляет [ требуется пояснение ] на 2,5 литра (0,66 галлона США) больше топлива на килограмм (2,2 фунта) полезной нагрузки по сравнению с двухрежимным самолетом Boeing 787 . [16] Поскольку реактивное топливо составляет большую часть общих затрат, это делает квадроциклы менее привлекательными для авиакомпаний, и многие переключают свое внимание на более эффективные типы самолетов. [17]

Четыре двигателя также требуют более высоких затрат на техническое обслуживание, поскольку каждый из них требует регулярных проверок и обслуживания. Примерно половина затрат на техническое обслуживание авиалайнера приходится на текущее обслуживание двигателей, поэтому дополнительные расходы на обслуживание четырех двигателей значительны. [18]

Способность очень большого самолета перевозить такое же большое количество пассажиров может быть недостатком, когда места не заполнены. Это новая тенденция, особенно потому, что авиационная отрасль переходит от модели « спица-хаб» к модели « точка-точка» . [12] В модели со спицами пассажиры перемещаются из более мелких отдаленных точек и концентрируются в крупных центрах. Это вызывает потребность в самолетах большой вместимости. [19] И наоборот, модель «точка-точка» транспортирует пассажиров напрямую из пункта отправления в пункт назначения, распределяя их по разным маршрутам и требуя меньшего количества мест в обслуживающем самолете. [19] Особенно с недавним [ когда? ]с появлением лоукостеров, выполняющих множество прямых рейсов, сложнее заполнить кресла крупнейших авиалайнеров. [12] По этой причине в широкофюзеляжных флотах этих авиакомпаний преобладают двухдвигательные самолеты малой вместимости, такие как A330 и 787 . [20]

История [ править ]

Боинг 707-120B , самое раннее производство вариант 707

Ранняя история [ править ]

До эпохи реактивных двигателей авиалайнеры оснащались поршневыми двигателями . Отказы двигателей были относительно обычным явлением, поэтому обеспечение резервирования четырьмя двигателями было важным для полетов на большие расстояния. [21] Эта потребность распространилась на начало эпохи реактивных двигателей , и в сочетании с ограниченной тягой, доступной от первых реактивных двигателей , было наиболее практично проектировать большие реактивные авиалайнеры с четырьмя двигателями. [4] [22] Первым коммерческим реактивным самолетом был четырехмоторный De Havilland Comet , который впервые поднялся в воздух в 1949 году. [1] Однако из-за серии смертельных аварий, связанных с усталостью металла между 1953 и 1954 годами, Comet был остановлен. [23]Это сильно запятнало его репутацию, и именно более поздние авиалайнеры действительно извлекли выгоду из последующих улучшений. В 1958 году Boeing представил 707, а год спустя Douglas представил свой DC-8 , оба типа также с четырьмя двигателями. [24] [25] Оба были очень успешными, и 707-й, в частности, считается продвижением Реактивного века. [26] Крупные авиалайнеры процветали в этот период, часто выполняя рейсы как на внутренних, так и на международных маршрутах. [27]

Спустя десятилетия и постепенный упадок [ править ]

К 1960-м годам стало очевидно, что наличие четырех двигателей снижает топливную экономичность. Это не было проблемой для маршрутов дальнего следования, на которых перевозилось 300 или более пассажиров в течение 8–12 часов, что позволяет обеспечить высокое соотношение стоимости и пассажиро-мили. С другой стороны, большие четырехмоторные типы были менее подходящими для частых перевозок на короткие расстояния, которые требовали многократных взлетов и посадок в день, стоили больше топлива и, как правило, перевозили меньше пассажиров на рейс. [28] Это побудило к разработке больших триджетов и твинджетов . [28] Из-за ограничений в технологии двигателей, двухдвигательные двигатели той эпохи были небольшими и имели относительно небольшой радиус действия. ФАУПравило 60 минут также не позволяло им лететь дальше 60 минут от аэропортов отклонения из-за меньшего количества резервных двигателей. [29] Trijets представлял собой компромисс между топливной экономичностью и избыточностью. [30] В 1969 году Boeing запустил 747-й . Прозванный «Джамбо Джет», это был первый широкофюзеляжный авиалайнер , способный перевозить значительно больше пассажиров, чем любой другой самолет. [31] Его мощность и характеристики были непревзойденными, даже после запуска широкофюзеляжных самолетов Trijet в форме McDonnell Douglas DC-10 и Lockheed L-1011 TriStar . [28]

«Конкорд» приземляется, демонстрируя четыре подкрыльевых двигателя.

В рамках своей собственной категории в коммерческой авиации сверхзвуковой авиалайнер Concorde начал службу в 1976 году. [32] Его четыре турбореактивных двигателя Rolls Royce / Snecma Olympus 593 позволяли ему летать на крейсерской скорости вдвое большей скорости звука. [5] На момент создания это считалось будущим авиаперевозок. Однако, в значительной степени из-за высоких эксплуатационных расходов и проблем с шумом, Concorde так и не смог достичь прогнозируемого уровня успеха. [33]

В 80-х годах прошлого века повышенная надежность и доступная мощность реактивных двигателей позволили твинджету безопасно летать на одном двигателе. Это побудило введение рейтингов ETOPS для двухдвигательных самолетов, что позволило им обойти правило 60 минут и летать по трансокеанским маршрутам, которые ранее обслуживались четырехмоторными типами. [29] [34] Преимущество резервирования, обеспечиваемое четырьмя двигателями, больше не было необходимо, и они больше не могли конкурировать с более низким расходом топлива и затратами на техническое обслуживание двухреактивных двигателей с более мощными двигателями. Все, кроме самых больших четырехмоторных типов, таких как Boeing 747, стали неэкономичными, и это привело к списанию устаревшего парка самолетов 707 и DC-8 . [28]

Новая волна конструкции с четырьмя двигателями еще большей вместимости прибыла, когда Boeing выпустил 747-400 в 1989 году, а Airbus запустил свой A340 в 1993 году. [35] [36] Оба имели большую вместимость (более 300 пассажиров) и большую дальность полета. комбинация еще не имела себе равных среди близнецов в то время, и поэтому имела коммерческий успех.

Когда в 1983 году был представлен BAe 146 , это было необычно, потому что это был четырехмоторный региональный авиалайнер ближнего действия . [37] Его конструкция в конечном итоге обеспечила более тихую работу и возможность короткого взлета и посадки . [38]

Большие близнецы, такие как этот Boeing 777-300ER, могут почти соответствовать вместимости самых больших четырехмоторных типов.

Последнее важное преимущество четырех двигателей, их потенциал для очень большой мощности, стало гораздо менее значительным, когда в 1995 году был представлен двухмоторный Boeing 777. [39] Оригинальный 777-200 мог вмещать более 300 пассажиров, что является значительным увеличением по сравнению с существующие двухдвигательные самолеты, такие как 767 , который обычно вмещал не более 200-300 пассажиров. [40] Последующее развитие 777-300ER увеличило пассажировместимость до чуть менее 400 человек, приблизившись к 747 и вытеснив A340 , при этом он был более эффективным и требовал меньших затрат на техническое обслуживание двигателя. Airbus A330Twin претерпел аналогичную эволюцию, кульминацией которой стал 330-местный A330-300 . [41]

К началу 2000-х годов единственным оставшимся преимуществом самых больших типов была их способность перевозить больше пассажиров, чем у самых больших двухдвигательных самолетов. В годы, последовавшие за терактами 11 сентября , рост цен на топливо и спад в авиационной отрасли усилили необходимость минимизировать эксплуатационные расходы и расходы. [28] Производство пассажирского варианта 747-400 прекратилось к 2005 году, а поставки A340 упали до 11 в год, поскольку они столкнулись с конкуренцией со стороны более эффективных и сравнительно способных двухрежимных самолетов. [42] [43]

Текущий статус [ править ]

Airbus A380 в настоящее время крупнейший пассажирский самолет в мире

Использование четырех двигателей было активизировано в 2005 году, когда Airbus представил A380 , который в настоящее время является самым большим авиалайнером в мире. [44] Он был разработан для маршрутов со сверхвысоким спросом, обычно вмещая 575 пассажиров на двух полноразмерных палубах. Однако по состоянию на 2018 год Airbus выполнила только четверть от первоначального прогнозируемого показателя в 1200 продаж за два десятилетия. [45] Это может быть связано с современной тенденцией к путешествиям из пункта в пункт с использованием небольших, но высокоэффективных двухдвигательных самолетов, таких как Airbus A350 и Boeing 787 , в отличие от модели со спицами, которая предпочитает массивные самолеты, такие как A380. [12] Крупнейший оператор A380,Эмирейтс получает прибыль от своего флота, потому что его основной узел расположен в международном аэропорту Дубая , где есть остановки на многих дальнемагистральных маршрутах. Это облегчает Эмирейтс заполнение кресел в самолетах А380. [12] Как крупнейший оператор A380, Эмирейтс неоднократно заказывала дополнительные A380 у Airbus для увеличения своего существующего парка. По состоянию на декабрь 2018 г. последний заказ был подтвержден в январе 2018 г. [46]

Некоторые авиакомпании, такие как Lufthansa , решили использовать как Airbus A380, так и Boeing 747 .

Поскольку мощность двигателей продолжала расти, а требования к мощности снижались, двухрежимные самолеты, такие как Boeing 787 Dreamliner и Airbus A350 XWB , вышли на рынки, которые традиционно требовали четырех двигателей.

В ответ на А380 компания Boeing представила в 2011 году 747-8 как преемник 747-400. [47] Пассажирский вариант 747-8I получил только 50 заказов по состоянию на 2018 год , в то время как грузовой вариант 747-8F был более успешным - более 100 заказов. [48] По состоянию на 2018 год 747-8F не имеет себе равных по дальности и полезной нагрузке, [49] что делает его вариантом для грузовых перевозчиков.

Типы в настоящее время в производстве [ править ]

Авиалайнеры [ править ]

  • Боинг 747-8
  • Ильюшин Ил-96 (Limited)

Военные [ править ]

  • Ильюшин Ил-76
  • Кавасаки Р-1
  • Сиань Y-20

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Холлингем, Ричард (2017-04-05). «Британский авиалайнер, изменивший мир» . BBC Future . Проверено 18 октября 2018 .
  2. ^ a b Mutzabaugh, Бен (2017-10-09). «Для авиакомпаний два двигателя лучше, чем четыре» . USA Today . Проверено 8 ноября 2018 .
  3. ^ a b c Реймер, Дэниел (1992). Конструирование самолетов: концептуальный подход . С.  207 .
  4. ^ а б в г Тулапуркара, EG (2013-10-15). «Размер фюзеляжа и оперения - 7» . Конструкция самолета (аэродинамика) .
  5. ^ a b Фройденрих, Крейг (2001-01-29). «Как работают Конкорды» . HowStuffWorks . Проверено 27 октября 2018 .
  6. ^ "Ильюшин Ил-62 Пассажирский авиалайнер - Аэрокосмическая техника" . Аэрокосмические технологии . Проверено 18 октября 2018 .
  7. ^ "Vickers VC10" . BAE Systems | Международный . Проверено 26 октября 2018 .
  8. ^ "Бомбардировщик-невидимка B-2 - Как это работает" . Как это работает . 2011-03-22 . Проверено 26 октября 2018 .
  9. ^ "14 CFR 121.565 - Двигатель не работает: Посадка; отчет" . LII / Институт правовой информации . Проверено 18 октября 2018 .
  10. ^ Экстранд, Чет (2003). «Новые правила ETOPS» (PDF) . Полетные операции .
  11. ^ Уильямс, Дэвид Дж. (2015-06-25). «Четыре двигателя против двух: удивительная математическая гарантия безопасности - NYCAviation» . NYCAviation . Проверено 26 октября 2018 .
  12. ^ a b c d e f Mentour Pilot (10 августа 2018 г.). Почему исчезают джамбо-джеты? . Проверено 18 октября 2018 .
  13. ^ "Pratt & Whitney JT3D-1 Опытный образец турбовентиляторного двигателя" . Национальный музей авиации и космонавтики . 2016-03-16 . Проверено 19 октября 2018 .
  14. ^ "Двигатель GE90 | GE Aviation" . www.geaviation.com . Проверено 19 октября 2018 .
  15. ^ Смит, Оливер (2018-01-16). «Почему самый большой в мире пассажирский самолет оказывается на свалке?» . Телеграф . Проверено 30 октября 2018 .
  16. ^ "Как летит время, 787 летный год" . Qantas News Room . Проверено 26 октября 2018 .
  17. ^ «Как авиакомпании приспосабливаются к более высоким ценам на реактивное топливо? - Авионика» . Авионика . 2018-08-24 . Проверено 19 октября 2018 .
  18. ^ «Затраты на техническое обслуживание стареющего самолета» (PDF) . ИАТА . 2018.
  19. ^ a b «Авиационные сети: от узловых сетей до сетей точка-точка» . MS&E 135 Networks @ Stanford . 2016-04-09 . Проверено 26 октября 2018 .
  20. ^ «Флот широкофюзеляжных самолетов бюджетных авиалиний в мире - растущая ниша» . CAPA - Центр авиации . Проверено 26 октября 2018 .
  21. ^ «История полета - реактивный самолет входит в гражданский мир» . Британская энциклопедия . Проверено 26 октября 2018 .
  22. ^ «Первое поколение реактивных авиалайнеров | Америка по воздуху» . airandspace.si.edu . Проверено 18 октября 2018 .
  23. ^ Glancey, Джонатан. «Аварии, навсегда изменившие конструкцию самолетов» . Проверено 18 октября 2018 .
  24. ^ «Боинг 707 | Описание, предыстория, история и факты» . Британская энциклопедия . Проверено 18 октября 2018 .
  25. ^ "DOUGLAS DC-8-50 - Авиационная безопасность SKYbrary" . www.skybrary.aero . Проверено 18 октября 2018 .
  26. ^ Glancey, Джонатан. «Боинг 707: самолет, который изменил способ полета» . Проверено 26 октября 2018 .
  27. ^ "Реактивный авиалайнер" . www.century-of-flight.net . Проверено 18 октября 2018 .
  28. ^ a b c d e "Взлет и падение квадроцикла" . Руайрид Маквей . 2018-08-28 . Проверено 18 октября 2018 .
  29. ^ а б Хок, Кен (2015-10-07). «ETOPS - Повышение безопасности полетов на дальние расстояния - AeroSavvy» . AeroSavvy . Проверено 18 октября 2018 .
  30. ^ MacVeigh, Ruairidh (2018-04-04). "Что убило Trijet?" . Руайрид Маквей . Проверено 30 октября 2018 .
  31. ^ Доулинг, Стивен (2018-09-28). «Боинг 747: самолет, уменьшивший мир» . BBC . Проверено 4 ноября 2018 .
  32. ^ «Конкорд | Сводка, история и факты» . Британская энциклопедия . Проверено 18 октября 2018 .
  33. ^ Макфадден, Кристофер (2017-03-05). «Настоящая причина того, почему сверхзвуковой пассажирский самолет Concorde потерпел неудачу» . Проверено 27 октября 2018 .
  34. ^ Сантьяго, JP (2015-12-09). «Боинг 767 и рождение ETOPS» . www.tailsthroughtime.com . Архивировано из оригинала на 2017-08-11 . Проверено 7 ноября 2018 .
  35. ^ Хониг, Зак (2014-08-15). «Гибель оригинального реактивного самолета Boeing 747-400» . Engadget . Проверено 18 октября 2018 .
  36. ^ "История Airbus A340 - Современные авиалайнеры" . www.modernairliners.com . Проверено 18 октября 2018 .
  37. ^ «BAE 146 - Аэрокосмическая техника» . Аэрокосмические технологии . Проверено 30 октября 2018 .
  38. ^ "История BAe 146" . www.shockcone.co.uk . Архивировано из оригинала на 2018-04-27 . Проверено 9 ноября 2018 .
  39. ^ "Боинг 777 - тройная семерка - современные авиалайнеры" . www.modernairliners.com . Проверено 18 октября 2018 .
  40. ^ «Боинг 767 - Аэрокосмические технологии» . Аэрокосмические технологии . Проверено 26 октября 2018 .
  41. ^ "Карта мест SeatGuru Qantas Airbus A330-300 (333)" . www.seatguru.com . Проверено 30 октября 2018 .
  42. ^ «Размер имеет значение для топливной экономичности самолета. Но не так, как вы думаете. | Международный совет по чистому транспорту» . www.theicct.org . Проверено 9 ноября 2018 .
  43. ^ "Список производства Airbus A340 | Авиационный флот" . www.airfleets.net . Проверено 9 ноября 2018 .
  44. ^ «Невероятная история суперджамбо-лайнера Airbus A380, который всего за 10 лет превратился из символа статуса авиакомпании в отвергнутый» . Business Insider . Проверено 18 октября 2018 .
  45. ^ "Дни A380 кажутся сочтенными" . Экономист . Проверено 5 ноября 2018 .
  46. ^ Тан, Валери. «Эмирейтс заказывает 36 самолетов А380 на сумму 16 миллиардов долларов США» . Эмирейтс Медиацентр . Проверено 16 декабря 2018 .
  47. ↑ Дорман, Клайв (30 сентября 2014 г.). "Боинг 747-8 против Airbus A380: закончилась ли эра гигантских реактивных самолетов?" . Путешественник . Проверено 18 октября 2018 .
  48. ^ "Boeing 747 8 Заказы и поставки - Современные авиалайнеры" . www.modernairliners.com . Проверено 26 октября 2018 .
  49. ^ Абулафиа, Ричард. "Последний вызов для квадроциклов: переживет ли Boeing 747 Airbus A380?" . Forbes . Проверено 26 октября 2018 .