Почему у 747 4 двигателя вместо 2?

Проще говоря, больше двигателей = больше мощности, а мощность нужна для нескольких вещей, первая из которых — взлет. При максимальном взлетном весе многодвигательный самолет должен быть в состоянии потерять один двигатель (после достижения скорости «годен/негоден») и безопасно продолжить взлет, а это значит, что если вы едва могли летать на 3-х двигателях, вы Для соответствия требованиям сертификации (безопасности) их должно быть 4. Для невероятного веса, который может нести Боинг-747, ему нужны довольно мощные моторы, и все 4, чтобы взлететь с полной загрузкой и соответствовать этому требованию. (Интересно, что если самолет пуст и может безопасно продолжить взлет на 2-х, ему обычно разрешается взлетать с одним уже неработающим двигателем — например, для переправки на базу технического обслуживания. Но для этого не нужны пассажиры/груз, и таким образом, очень легкий самолет.)

На крейсерской высоте большая тяга означает, что возможна большая крейсерская высота, что обеспечивает лучшую топливную экономичность. Так что если 4-х моторный самолет безусловно может летать на 3-х двигателях, а во многих случаях (в зависимости от веса и температуры наружного воздуха) на 2-х, то он не может летать так высоко, как мог бы со всеми 4-мя. Большая крейсерская высота не только делает полет более эффективным, он также держит вас выше многих погодных условий, а в крайних случаях потолок с двумя двигателями может не преодолевать всю местность на вашем маршруте. (Опять же, это зависит от веса и температуры.)

Современные двигатели обладают удивительной надежностью, и сейчас считается обычным делом отправлять двухмоторные 777 и 767 и А330 на длинные маршруты над водой, но 50 лет назад надежность была не такой высокой, поэтому считалось необходимым иметь резерв, чтобы если один двигатель выйдет из строя над серединой океана, все еще будет удобный запас, и теперь вы не будете «одним мотором» от плавания.

В дополнение к тому, что упомянул Ральф, до середины 1980-х годов правила требовали, чтобы самолеты, выполняющие длинные маршруты над водой или другие подобные маршруты с отсутствием мест для отклонения в случае чрезвычайной ситуации, имели как минимум 3 двигателя. В частности, это относилось к любому маршруту, который находился на расстоянии более 60 минут от отвлекающего поля в районах, подпадающих под действие правил FAA, и 90 минут в других местах. Самолеты, использовавшиеся на этих маршрутах в ту эпоху, состояли из четырехмоторных самолетов, таких как De Havilland Comet , Boeing 707 , Douglas DC-8 и Boeing 747 , а также трехмоторных самолетов, таких как McDonnell Douglas DC-10 и Lockheed L- 1011 Тристар. Эти правила были связаны с тем, что двигатели исторически не были такими надежными, как сегодня. Это было особенно верно для поршневых двигателей, использовавшихся до реактивной эры, а также для ранних реактивных двигателей.

Так вот, чтобы конкретно ответить на Ваш вопрос, для обслуживания дальних трансатлантических и транстихоокеанских маршрутов, для которых предназначался Боинг 747, требовалось наличие не менее 3-х двигателей. Боинг, очевидно, решил, что лучше использовать 4 и оставить их все на крыльях. Это также не требовало такой большой выходной тяги на двигатель, что упрощало проектирование двигателей, особенно в то время.

Однако к 1980-м годам реактивные двигатели стали настолько надежными и мощными, что был разработан новый класс правил под названием ETOPS (ранее «Стандарты эксплуатационных характеристик двухдвигательных двигателей с увеличенным радиусом действия», теперь «Расширенные эксплуатационные характеристики»), позволяющий двухдвигательным самолетам летать за границу, если они соответствуют определенным стандартам. Первым самолетом, сертифицированным для таких операций, стал Boeing 767 ., которому было разрешено выполнять трансатлантические операции для TWA. Его первоначальная сертификация ETOPS позволяла Боингу-767 летать на расстоянии до 90 минут от отвлекающего поля, а позже это время было увеличено до 120 минут после того, как TWA продемонстрировала успех с 90-минутной сертификацией. Однако первоначальные правила ETOPS по-прежнему ограничивали самолет максимум 120-минутным ETOPS при вводе в эксплуатацию, а 180-минутный ETOPS разрешался только после не менее года успешной эксплуатации со 120-минутным ETOPS. Таким образом, самолеты, разработанные в этот период для дальнемагистральных перевозок, особенно транстихоокеанских, такие как MD-11 и Airbus A340 ., по-прежнему шли с 3-х или 4-х моторными конструкциями. К несчастью для Airbus и McDonnell-Douglas, эти самолеты были выпущены как раз в то время, когда FAA разрешило 180-минутный ETOPS при выпуске.

Недавно разработанный Боинг 777был первым самолетом, который прошел квалификацию 180-минутного ETOPS при вводе в эксплуатацию. Во многом благодаря эффективности, которую он получил за счет наличия всего двух двигателей, 777 опередил A340 по продажам, что привело к преждевременной смерти программы A340. Вскоре после этого Boeing приобрел McDonnell Douglas и прекратил производство MD-11. Теперь, когда Боингу 777 было разрешено летать не только по трансатлантическим, но и по транстихоокеанским маршрутам, потребность в трехмоторных или четырехмоторных самолетах для полетов по этим маршрутам отпала. Затем за 777 последовали A330, 787 и A350, способные обслуживать эти маршруты. Каждая из этих программ была очень успешной, однако их успех во многом привел к неминуемой смерти трех- и четырехдвигательных моделей прошлого. Производство A340 полностью прекращено. На Боинг 747 и А380 за последние несколько лет поступило мало новых заказов. что может привести к отмене обеих программ. Согласно Википедии, по состоянию на конец мая у A380 не было новых чистых заказов в 2015 году, а у 747 было только 3 (и ни одного в 2014 году).

Как указывалось ранее, в те дни характеристики самолета и сертификация тяги двигателей требовали, чтобы конструкция самолета включала 4 двигателя, чтобы соответствовать различным правилам ETOPS и различным сценариям потери двигателя, которые могут возникнуть на любом этапе эксплуатации. полет.

Глядя на статистику, мы видим, что в течение последних 30! лет около 15 пассажирских самолетов (имеются в виду авиакомпании) по разным причинам были вынуждены совершить планирующую посадку. Ни один из этих самолетов не произошел из-за отказа двух двигателей, вызванного технической неисправностью. Большинство из них произошло из-за выработки топлива, некоторые из-за ошибки пилота (выключение неправильного двигателя после неисправности) и 2 (недавно) из-за столкновения с птицами. Это приводит к выводу, что 4-моторный самолет не был бы застрахован от опасностей, которые привели к вынужденным посадкам упомянутых выше, возможно, за исключением столкновений с птицами, но очень сложно сделать статистическую оценку риска из-за различные составляющие встречающихся стай, размеры и узоры птиц.

Двигатели сегодня супернадежны (по состоянию на 2019 год есть некоторые проблемы с двигателями 787-х, но они решаются, как мы говорим), и можно сделать вывод, что большее количество двигателей на самом деле увеличивает вероятность неисправности, поэтому в настоящее время можно с уверенностью сказать что основным соображением при проектировании самолета и количестве двигателей является окончательный вес самолета и величина тяги, необходимая для соответствия всем заданным градиентам набора высоты и, конечно же, для достижения соответствующей воздушной скорости для взлета на большинстве взлетно-посадочных полос. мир, который ограничен длиной или препятствиями.

Между прочим, потеря одного двигателя в двухмоторном самолете может быть сложной задачей, но потеря внешнего двигателя на Боинге 747 во время взлета приводит к огромной асимметрии рыскания, что еще больше усложняет задачу из-за расстояния от центра самолета. .

Так что, теоретически говоря, у B747 нет причин иметь 4 двигателя. Чтобы нести его, они должны были быть больше, чем GE9X, что привело бы к изменению конструкции самолета, что практически не имеет оправдания. Если бы авиакомпании обнаружили, что эксплуатировать все самолеты с 4 двигателями может быть выгоднее (включая оценку рисков, инвестиции и стоимость износа), мы бы видели все больше и больше таких летающих самолетов.

Боинг 747 начал свою жизнь в середине 1960-х как альтернатива Boeing 2707 SST. Чтобы подстраховать их ставки, Боинг 747 также был спроектирован так, чтобы его можно было переоборудовать в грузовое судно. Отсюда выпуклость в передней части и установленная сверху кабина — для облегчения открывания передней грузовой двери. Когда 2707 был отменен из-за перерасхода средств и роста цен на топливо, Boeing, к счастью, уже вел 747-й.

В то время газотурбинные двигатели были ограничены по выходной мощности. Боинг 747 был первым крупномасштабным коммерческим применением турбовентиляторных двигателей с большой степенью двухконтурности, довольно новой технологии. Чтобы удовлетворить потребности в мощности самолета с массой и грузоподъемностью Боинг-747, требовалось четыре двигателя. Они также требовались для длительных перелетов над океаном, чтобы гарантировать, что самолет сможет приземлиться в случае отказа двигателя ... газовые турбины в 60-х годах не были такими надежными, как сегодня.

После того, как конструкция будет принята, изменение ее позже для замены на две новые очень большие газовые турбины, выпущенные в 90-х годах, было бы непомерно дорогим. Проще спроектировать новый большой авиалайнер с двумя двигателями: 777.

Вы должны помнить эпоху, в которой был разработан самолет. Двигатели были не такими мощными, поэтому им требовалось четыре, чтобы подняться в воздух, и четыре, чтобы совершать дальние перелеты над водой. Сейчас есть двигатели, которые могли бы выполнять эту работу попарно, но 747 нужно было бы радикально перепроектировать, потому что, помимо других проблем, крыло слишком низкое, чтобы вместить огромные двигатели на таких самолетах, как 767 и 777. -дизайн двигателя как у большого 727-го. На него когда-то смотрели еще в 60-х, но двигателей еще не было. Сейчас самое время подумать.