Як-42д: метеорологический самолёт нового поколения
- Як-42Д сияет новой ливреей «Росгидромета». Самолет выведен из состава гражданской авиации и переведен в экспериментальную, в связи с чем ему присвоен новый бортовой номер.
Работа над переоборудованием самолета велась экспертами Экспериментального машиностроительного завода им.
- В. М. Мясищева под научным сопровождением ученых из Центральной аэрологической обсерватории «Росгидромета».
«А из-за чего новый самолет — не новый?» — вот первый вопрос, на что хотелось определить ответ, чуть мы переступили порог цеха Экспериментального машиностроительного завода им. Мясищева в городе Жуковском. Перед нами Як-42Д — одна из самых успешных конструкций советского авиапрома, и все же уже относительно в далеком прошлом снятая с производства модель.
Как выяснилось, Як стал для метеорологов и авиаконструкторов настоящей находкой.
«Это самый последний Як-42 из тех, что когда-либо были выпущены, — говорит руководитель проекта и главный конструктор Геннадий Беляев, — его произвели в ноябре 2002 года. Он ни разу не трудился на коммерческих линиях, поскольку был изначально сделан в VIP-выполнении. Будучи представительским самолетом, Як налетал всего 1500 часов при стартовом ресурсе в 20 000 и совершил около 500 посадок.
Другими словами нам под переоборудование в лабораторию Росгидромета была приобретена фактически новая машина, и это при том, что настоящий новый самолет на данный момент купить очень сложно — у всех производителей портфель заказов расписан на годы вперед. Помимо этого, это весьма дорого". Як-42Д был кстати еще и вследствие того что имеет кормовое размещение двигателей, а современные лайнеры, как мы знаем, носят моторы под крыльями.
Это более оправдано с позиций коммерческой эксплуатации, а вот для научного самолета крыло лучше держать чистым. Во-первых, освобождается место для размещения громадного количества так называемых канистр, другими словами имеющих форму цилиндра с наконечником блоков научного оборудования (уловители частиц плюс сенсоры). Во-вторых, само наличие двигателя на крыле привело бы к тому, что сенсорам было нужно бы трудиться в очень сильно возмущенном потоке, что точно сказалось бы на корректности взятых научных данных.
Ну и само собой разумеется, во внутренних интерьерах летающей лаборатории осталось кое-что от прежней VIP-роскоши, к примеру часть кресел и разграничивающие салон арки, облицованные полированным деревом. «Если бы нам достался самолет с другим прошлым, конечно же, салон смотрелся бы значительно скромнее, — подмечает Геннадий Беляев, — а так — из-за чего бы не применять элементы ветхого богатого интерьера?»
Минимум вмешательства
Казалось бы, Як-42Д — машина серийная, проверенная. Поставить на нее аппаратуру вместо столиков и кресел — и в полет. Что возможно несложнее?
Но простота эта кажущаяся: переоборудование VIP-борта в неповторимую лабораторию по изучению воздуха стало очень нелегкой задачей для авиастроителей завода им. Мясищева.
Дабы замерять параметры воздушной среды, требуется как возможно больше сенсоров вынести наружу. Для «канистр» потребовалось дополнить консоли крыла шестью пилонами, любой из которых способен удерживать до трех исследовательских блоков. Но и этого мало.
Целый фюзеляж практически облеплен разнообразные выступающими элементами, часть которых укрыта в нерабочем положении стеклопластиковыми обтекателями. К примеру, в верхней и нижней частях фюзеляжа вырезаны (очевидно, отсутствующие у серийного самолета) иллюминаторы с кварцевыми стеклами.
Они необходимы для замеров прозрачности воздуха посредством лазерного прибора — лидара. Данный очень громоздкий аппарат находится в салона, но светить лучом через идеально прозрачное стекло он обязан то вверх, то вниз.
Лаборатория несет на себе практически полторы много различных узлов и приборов научного назначения (неспециализированным весом около 7 т), но никто не отменял и визуального наблюдения за воздухом. В обязанности одного из операторов лаборатории входит именно зрительный контроль с занесением данных в особый издание. А большое количество ли возможно визуально проконтролировать через простой иллюминатор?
Дабы оператор имел возможность взглянуть не только вбок, но и вверх и вниз, по обоим бортам сделаны так именуемые блистеры, другими словами выступающие наружу полусферы из прозрачного оргстекла. В блистер возможно просунуть голову и убедиться в том, как расширился обзор. При кажущейся простоте изготовить блистеры выяснилось делом непростым.
Требовалась особая оснастка для выдавливания «пузыря» из нагретого страницы, и крайне важно было добиться однообразной толщины блистера по всей его площади. Успех пришел не сходу — семь образцов было нужно выбраковать.
Под блистеры, иллюминаторы для лидара, сенсорные устройства в обшивке фюзеляжа Як-42Д было нужно вырезать особые технологические отверстия. А фюзеляж в полете, как мы знаем, наддувается для обеспечения в давления, близкого к привычному для человека. Накачиваемый воздушное пространство всегда работает на разрыв фюзеляжа.
Не ухудшат ли новые отверстия прочностные характеристики обшивки?
Вопрос ответственный, поскольку, как мы знаем, драматическую судьбу первого в истории реактивного авиалайнера De Havilland Comet предопределила неправильно вычисленная форма иллюминаторов — самолет практически разрывало изнутри. Инженерам завода им. Мясищева потребовалось показать крайнюю осторожность при вмешательстве в конструкцию самолета.
Каждое снова сделанное технологическое отверстие усиливалось особой накладкой, усиливающей края.
- Привести к дождю Устройство активного действия на тучи конструктивно схоже с устройством для отстрела противоракетных тепловых ловушек. В этом случае по команде оператора облака возможно обстреливать патронами с йодистым серебром.
Ловители снежинок «Канистры» с двумя штангами-наконечниками помогают для определения размера частиц в воздухе.
В одной из штанг находится источник лазерного излучения, в второй — приемное устройство.
Игла для воздуха Штанга с оборудованием для сбора базисной термодинамической информации в большинстве случаев устанавливается на носу испытательных самолетов. В летающей лаборатории таких комплексов два — для сравнения параметров.
Работа луча Изучение прозрачности воздуха и находящихся в ней частиц выстроено большей частью на лазерных разработках.
На многих элементах оборудования — предупреждения о том, что с лазером нужно обращаться с опаской.
Подвесное оружие Крыло Як-42 «Росгидромета» оборудовано шестью пилонами для крепления научного оборудования (по три пилона на каждой консоли). Любой пилон, со своей стороны, имеет узлы для пристыковки до трех «канистр».
Вторая значительная неприятность для авиастроителей заключалась в том, что оборудование аппаратно-программных комплексов для летающей лаборатории не было намерено сконструировано под эксплуатацию на борту летательного аппарата. Другими словами его нужно было обезопасисть от вибраций и установить на амортизаторы. А основное, вся эта техника обязана запитываться от бытовой электросети с напряжением 220 В. Но на борту Як-42Д такая сеть отсутствует — имеется только переменный ток с напряжением 115 В и постоянный с напряжением 27 В. Было нужно «влезать» в электросистему лайнера и строить под потребности науки особую энергетическую установку, которая складывается из восьми преобразователей по 2 кВт.
Рабочие места операторов также было нужно конструировать заново. Сиденья от прошлого салона не годились, по причине того, что оператору требуется громадная свобода действий, соответственно, кресло должно вращаться. Стандартных пассажирских кресел с поворотом не существует.
В новых креслах показались ремни безопасности с креплением к четырем точкам, как у летчиков-испытателей либо автогонщиков. Кроме всего другого, эти сиденья должны были отвечать и стандартам авиационной безопасности, другими словами не разрушаться при твёрдой посадке и выдерживать перегрузки до 6 единиц. На опробованиях в ЦАГИ образцы кресел было нужно сломать, дабы узнать пределы их прочности и подтвердить, что необходимые параметры перегрузки они держат.
«Основная задача, которая стояла перед нами, — говорит Геннадий Беляев, — это как возможно меньше вмешиваться в конструкцию серийного самолета. Внеси мы принципиальные трансформации, и было нужно бы выполнить большой количество летных опробований — так как это был бы уже практически второй летательный аппарат. А так нам удалось свести летные опробования к минимуму, и эти тестовые полеты подтвердили, что никаких отклонений от штатных черт в Як-42Д не найдено.
Машина будет эксплуатироваться в соответствии со штатным управлением».
Между космосом и землёй
И все-таки для чего метеорологам пригодился самолет? Так как имеется же спутники! Вправду, на данный момент в Российской Федерации сбор информации об воздухе производится посредством стационарных наземных космических аппаратов и станций.
Преимущество самолета перед наземной станцией разумеется — это мобильность. Спутник также летает, но летает только по заданной орбите, весьма скоро и весьма высоко.
- Фотосъемка частиц Оборудование, установленное на крыле, разрешает не только измерять параметры частиц, распыленных в воздухе, но и фотографировать их в настоящем времени.
Спутник нельзя заставить покружить в необходимое время над каким-то конкретным наделом земли, а помимо этого, в отличие от самолета, он замеряет параметры воздуха, пребывав не в нее, а за ее пределами. К тому же эти, полученные со спутника, требуют валидации, другими словами проверки, искажений информации и выявления потерь. Проверка данных спутника посредством самолета разрешает вычислить коэффициенты поправок, каковые после этого возможно вводить в данные, отправленную с орбиты.
Эти с сенсоров приобретают и обрабатывают установленные на борту семь аппаратно-программных комплексов (АПК), объединенных неспециализированной сетью и подключенных к центральному серверу. Первый комплекс собирает базисные информацию о термодинамических параметрах воздуха (температура, влажность, давление, направление ветра) и рассылает их по остальным комплексам — эти сведенья необходимы всем. А вот АПК-5 занят изучением аэрозолей и микрофизики облаков.
Он принимает эти сенсоров, каковые информируют о том, какого именно размера частицы присутствуют в воздухе и каково их фазовое состояние — жидкое либо кристаллическое.
Примечательно, что в распоряжении этого комплекса находятся средства активного действия на тучи. Обрабатывая их жидким азотом через особое сопло либо обстреливая пиропатронами с йодистым серебром (особая установка размещена в нижней части фюзеляжа), оператор может добиться выпадения осадков (в просторечье это именуется «разгон туч»).
Детекторы частиц, установленные на летающей лаборатории, устроены так: источник лазерного луча светит в фоточувствительный сенсор. Захваченная прибором частица проходит через луч, и сенсор фиксирует изменение параметров свечения. На основании этих данных программа вычисляет размер частиц.
Установкой научного оборудования на самолет занимались эксперты из Центральной аэрологической обсерватории «Росгидромета» в Долгопрудном.
Как поведал нам Андрей Илюхин, помощник главы летного центра ЦАО, при конструировании «канистр» приходилось решать кое-какие непростые вопросы научно-инженерного характера. К примеру, в прикрыльевых канистрах находятся устройства, каковые имеют наконечники, и при встрече с частицами эти наконечники смогут дробить их либо иным образом искажать данные об их параметрах либо концентрации.
Дабы избежать искажений, наконечники было нужно усовершенствовать, и это проделали русские ученые, трудящиеся в зарубежных научных центрах. самоё удачное ответ внес предложение Алексей Королёв из Канады. Он совершил огромную работу, экспериментируя над разными конфигурациями наконечников.
Его конструкция была признана во всем мире.
Достаточно весьма интересно устроен АПК-4, в задачу которого входит обнаружение следов радиоактивного загрязнения воздуха. Трудящийся тут прибор «Вега» включает в себя шлюзовую камеру. Оператор изнутри салона вставляет в устройство матерчатый фильтр, что по окончании закрытия клапана обдувается забортным воздухом. После этого фильтр и — обратное шлюзование возможно добывать из прибора и помещать в анализатор альфа-частиц.
Но, нет. Сперва его необходимо прогладить! Да-да, прогладить утюгом, дабы примять растрепавшиеся воздухом ворсинки.
Утюг установлен тут же, на рабочем месте оператора, причем удивление вызывает не столько присутствие этого не совсем лабораторного приспособления, сколько весьма «винтажный» его фасон — утюги для того чтобы типа продавались в СССР лет 30 назад.
Но вид утюга не должен вводить в заблуждение: на борту самолета установлено самое современное на сегодня оборудование. Часть его изготовлена в Российской Федерации экспертами ЦАО, часть импортирована из америки, других стран и Швейцарии.
Возможности лаборатории воистину огромны: она может вести сбор данных для математических моделей климатических процессов, изучить загрязнения воздуха, а также радиацией, частичками сажи либо вулканического пепла (кто не забывает, во что обошлось европейской коммерческой авиации извержение вулкана в Исландии, осознаёт, как это принципиально важно). Помимо этого, с самолета возможно проводить съемки земной поверхности в разных спектральных диапазонах, вести радиолокацию.
Лаборатория может употребляться как для систематических изучений, так и срочных замеров, к примеру на протяжении природных и антропогенных катаклизмов. Причем нельзя исключать, что новый самолет метеорологов будет трудиться не только в Российской Федерации — он всецело соответствует всем нормативам ИКАО и годен к эксплуатации в мире. А потому, что таковой техники в мире не так много, дела для крылатого университета точно найдутся в любой точке земного шара.
ТТХ Як-42Д
Взлетная масса: 57 500 кг
Двигатель: Д-36
Тяга взлетная, кгс: 3 х 6500
Количество пассажиров: 90−126
Крейсерская скорость: 750 км/ч
Высота полета: 9600 м
Коммерческая нагрузка: — большая 13 500 кг — обычная 10 500 кг
Дальность полета:
— при большой коммерческой нагрузке 1960 км
— при обычной коммерческой нагрузке 2790 км
Протяженность ВПП: 2200 м
Статья «Крылатый университет погоды» размещена в издании «Популярная механика» (№136, февраль 2014).
<
h4>