G650 — первый самолет с большим салоном, разработанный Gulfstream с чистого листа со времен дебюта Gulfstream II. Неудивительно, что ожидания общественности были подогреты и разработчик был вынужден поставить себе самые амбициозные задачи
G650 — первый самолет с большим салоном, разработанный Gulfstream Aerospace с чистого листа со времен дебюта Gulfstream II, который состоялся в 1967 г. Неудивительно, что ожидания общественности были весьма подогреты и разработчик был фактически вынужден поставить себе самые амбициозные конструкторские задачи, чтобы снабдить не только новый флагман, но и его возможные будущие производные уникальными характеристиками, превосходящими все предыдущие большие Gulfstream. В конечном итоге, конкуренты в лице Bombardier и Dassault совсем не дремлют, и потягаться с их новейшими разработками куда сложнее, чем во времена Gulfstream II.
Руководство General Dynamics, материнской компании Gulfstream, уверено, что бизнес-джеты с большими салонами и дальностью будут неплохо продаваться в ближайшее время, поэтому программа G650 дала старт стратегии мощного инвестирования в разработку новых продуктов. Предположительно, G650 станет базовой моделью, на основе которой будут разработаны производные модели с меньшей и большей дальностью, а также, возможно, разной длины. По крайней мере это поможет американской компании предложить достойный ответ Dassault и Bombardier.
Разработка программ с чистого листа — лишь одно из новых веяний в Gulfstream. Компания также вкладывает немалые средства в модернизацию производственных процессов с целью сократить наполовину количества деталей G650 с соответствующим сокращением трудозатрат на сборку.
Уровень технологических инноваций, примененных в разработке G650, на голову выше всего, на что ранее решался Gulfstream в своих новых программах. Это не всегда очевидно, но чем больше разбираешься в деталях, тем больше можешь оценить степень их проработки.
Особенности конструкции планера и систем
Базовые требования к программе G650 продиктованы существующими клиентами Gulfstream. В частности, они высказались всецело в пользу осторожного подхода к экспериментированию с новыми технологиями, особенно с применением композиционных материалов в конструкции планера. Так что фюзеляж и крыло G650 изготавливаются из алюминиевых сплавов с применением стали и титана, так же как и в предыдущих моделях Gulfstream. Тем не менее композитам нашлось более широкое применение, чем ранее, в том числе в конструкции стабилизаторов, рулей высоты и направления, пола салона, заднего гермошпангоута, мотогондол, законцовок крыла и различных обтекателей.
Элементы силового набора расположены с интервалом 45 см, то есть реже, чем на других моделях Gulfstream. Во-первых, это позволяет увеличить расстояние между иллюминаторами, а значит, и обеспечить больше места для ног сидящих пассажиров, поскольку кресла устанавливаются относительно иллюминаторов. Во-вторых, это позволяет увеличить сами иллюминаторы, что визуально подчеркивает просторность салона.
Инженерам удалось добиться более высокой эффективности конструкции, и хотя в поперечном сечении G650 больше, чем G550, но удельная нагрузка на единицу площади такая же, к тому же степень герметизации у него выше. Вес пустого самолета увеличился более чем на 2260 кг по сравнению с предыдущей моделью вследствие удлинения фюзеляжа на метр, крыла большей площади, более тяжелых двигателей и хвостового оперения и т. д.
С точки зрения аэродинамики G650 — это рывок, оставивший предыдущие "широкофюзеляжные" Gulfstream далеко позади. Конструкторы особенно потрудились над формой носа, чтобы снизить волновое сопротивление и при этом увеличить площадь остекления кабины и предоставить экипажу наилучший обзор.
Как и прежде, инженеры Gulfstream отказались от отклоняемых предкрылков, поскольку полагают, что дополнительный вес и сложность конструкции не оправдываются преимуществами увеличения подъемной силы при больших углах атаки. Они приняли решение в пользу крыла площадью 12 м2 с самым низким показателем удельной нагрузки среди всех "ультрадальних" самолетов корпоративного класса. В результате взлетная и посадочная скорости получились приемлемо низкими.
Стреловидность 33° по четверти хорды призвана снижать индуктивное сопротивление, большие сопряженные законцовки (винглеты) — редуцировать срыв потока на концах крыла, что немаловажно, учитывая скромное относительное удлинение крыла — 7,73:1,00. Таким образом, несущие поверхности оптимизированы для крейсерской скорости 0,855М, что на 0,055М выше, чем у G550, и создают на 8% больше подъемной силы. G650 также стал первым из больших Gulfstream, хвостовая часть фюзеляжа которого разработана с применением правила площадей для снижения интерференционного сопротивления, возникающего между мотогондолами и фюзеляжем. Надо сказать, что Bombardier и Dassault уже давно используют этот метод.
В конечном итоге мы получаем самолет с дальностью 7000 морских миль (почти 13 тыс. км) при крейсерской скорости выше 0,85М или 6000 морских миль при скорости 0,90М. Расход топлива на скорости 0,85М ниже, чем у других представителей класса large-cabin, ныне эксплуатируемых. С такой скоростью можно лететь без дозаправки из Сан-Диего в Сидней, из Чикаго в Кейптаун и даже из Гамбурга на Гавайи. Более того, G650 — первый "чистокровный" бизнес-джет (VIP-версии авиалайнеров не в счет), который способен совершить беспосадочный рейс Нью-Йорк — Токио (Сеул, Пекин) при далеко не идеальных атмосферных условиях и даже не на самых оптимальных трассах.
Большинство систем новый флагман унаследовал от G550, однако они были пересмотрены и модернизированы с целью повышения степени резервирования, надежности и простоты. Например, резервирование электросистемы увеличено в несколько раз, поскольку того требуют ЭДСУ и резервная гидросистема управления полетом, которая также питается от электросистемы.
Примечательно, что изначально планировалось использовать на G650 литиево-ионные аккумуляторы, однако в конце 2011 г. инженеры Gulfstream отказались от этой идеи, так как испытываемые аккумуляторы не показали требуемых результатов. Никель-кадмиевые батареи добавляют примерно 70 кг к весу самолета, но они надежнее.
Для G650 спроектировали пятиканальную ЭДСУ с двумя основными и резервным компьютерами. Таким образом, новый флагман стал первым представителем Gulfstream с полноценной электродистанционной системой управления, что потребовало в разы увеличить степень резервирования электросистемы и довести количество источников питания до десяти. Традиционные штурвалы и педали (производства Rockwell Collins) оборудованы преобразователями, передающими сигналы по пяти каналам на компьютеры управления полетом (FCC) и резервный блок (производства Thales Canada), каждый из которых имеет доступ к блокам приводов (производства Parker Aerospace), изменяющих положение всех управляющих поверхностей.
У каждого FCC один канал активный, второй предназначен для мониторинга, как если бы два самолета летели плотным строем и в каждом один пилот занимался пилотированием, а второй — мониторингом. Таким образом, четыре канала — как четыре пилота: все разные, но должны согласовывать каждое свое действие. Резервный блок вступает в игру только в том случае, если два основных компьютера полностью вышли из строя.
Основных режимов управления тоже четыре, три из них выполняются FCC. Нормальный режим, который использует воздушные и инерциальные данные в дополнение к командам пилота, обеспечивает защиту от выхода за границы допустимых режимов полета, снижение перегрузки при маневре и повышение устойчивости, в том числе по скорости. Имеется функция автоматической компенсации момента тангажа при изменении положения закрылков, воздушных тормозов и выпуске шасси.
На взлете и посадке работает прямой (direct) режим. Затем включается нормальный режим, но пилот может вручную триммировать тангаж при изменении скорости. Аналогичные принципы заложены в ЭДСУ самолетов Boeing 777, 787 и семейства Embraer E-Jet.
Определенные сбои датчиков могут привести к тому, что FCC переходят в дублирующий режим. В нем отключаются функции автопилота и защиты от выхода за пределы нормальных режимов полета. Далее, если количество отказов препятствует функционированию дублирующего режима, FCC сменяет режим на прямой, при этом теряются все высшие функции управления, в том числе автоматическое срабатывание воздушных тормозов и интерцепторов. То есть воздействия пилота на органы управления непосредственно передаются на приводы управляющих поверхностей. Наконец, если оба компьютера совершенно выходят из строя, подключается резервный блок, обеспечивающий все базовые функции управления, но не обеспечивающий высшие функции.
Гидросистема G650 практически целиком унаследована у предшественников, несмотря на то что ЭДСУ исключает необходимость механических приводов. Инновационный подход Gulfstream заключается в том, что семь из 16 рулевых приводов являются гибридными, то есть могут функционировать как обычные электрогидравлические или как электрические, от источника постоянного тока, в случае отказа гидравлики. Gulfstream называет эти системы резервными гидростатическими приводами. Таким образом, обеспечивается достаточное резервирование, но исключается необходимость третьей, резервной, гидросистемы. Прецедент сертификации аналогичной схемы уже есть, она используется на Airbus A380, но там электрогидравлическая система приводов работает как основная, а не как резервная.
Пассажирский салон
Салон G650 на 35 см шире, на 8 см выше и гораздо длиннее, чем у G550. Всего, с учетом интерьера, получается 250 см в ширину, 192 см в высоту и 13 м от перегородки, отделяющей кабину экипажа от салона, до стенки багажного отсека в хвостовой части. Из рекордов в параметрах — самый широкий пол из всех бизнес-джетов (не считая VIP-версии региональных самолетов и авиалайнеров). В поперечном сечении фюзеляж представляет собой не круг, а, скорее, широкий овал, что обеспечивает больше пространства на уровне плеч и локтей. Объем салона на 28% больше, чем у предшественника, площадь пола — на 30%. Фирменные непревзойденные широкоовальные иллюминаторы числом 16 стали еще на 16% больше, так что теперь они с огромным отрывом получают почетное звание самых широких иллюминаторов в мире бизнес-джетов. При этом вес конструкции фюзеляжа практически такой же, как у G550: впечатляющая структурная эффективность, учитывая, что степень герметизации салона у G650 выше, чем у любого другого "ультрадальнего" самолета.
Еще одно новшество для самолетов такого класса — электрический привод открывания двери. Входная дверь размерами 192 х 90 см оборудована трапом с подсветкой ступеней и устойчивыми перилами с обеих сторон. Управление дверью может осуществляться с рабочего места кабинного экипажа. Открыть дверь вручную смогут только техники во время базового техобслуживания.
Дизайнеры разработали для G650 дюжину готовых вариантов интерьера. В самолете, который достался нам для тестирования, конфигурация салона называется Universal 13. В ней передняя часть салона отдана экипажу (место для отдыха, туалет и кухонный блок), пассажирский салон разделен на три зоны, а в хвостовой части расположены туалет и багажный отсек, доступный из салона. Отделка салона безупречна — это типично для Gulfstream.
Пространство для отдыха экипажа (2 м в длину) отделено от пассажирской части салона прочной шумопоглощающей дверью. Здесь расположено кресло шириной 60 см, раскладывающееся в полностью горизонтальное положение (чтобы оно могло использоваться как сертифицированное место отдыха, необходимо обзавестись матрасом JetBed), и складной стол. Нехитрое убранство дополняет 17-дюймовый экран на передней перегородке.
Гардероб и туалет (трансформируется в дополнительное место отдыха для членов экипажа, благо что здесь есть иллюминатор, зеркало и ящички для различных причиндалов) расположены сразу за входной дверью. Далее следует кухонный блок (1,35 м), разделенный на левую и правую половины, каждая из которых также имеет собственный иллюминатор. С левой стороны — рабочая зона с выдвижной поверхностью и раковиной с фильтром для воды. Здесь же расположены микроволновая и конвекционная печи, емкости для напитков, шкафчики для посуды, контейнеры для мусора и грязной посуды. Правая половина оборудована держателями для десятка бутылок и бокалов, ящиками для льда. Здесь же размещен холодильник. Раздвижная ширма отделяет кухню от зоны отдыха экипажа.
Конфигурация пассажирского салона в целом похожа на конфигурацию G550, но каждая зона больше по всем измерениям. По два иллюминатора с каждой стороны оборудованы шторками с электрическим управлением. Что интереснее: электрическое управление двух кресел из четырех в клубной секции включает обогрев, регулирует угол отклонения спинки и даже включает массаж (каждое кресло с таким управлением добавляет по 13 кг к весу самолета по сравнению с обычными). Так же, то есть одним нажатием кнопки, раскладываются столы. Пары кресел, расположенные лицом друг к другу, раскладываются в кровати. В дополнение к общему 26-дюймовому экрану, вмонтированному в перегородку, в качестве опции предлагаются индивидуальные с диагональю 12,1 дюйма.
В центральной зоне "конференционная" секция по левой стороне (при необходимости превращается в двуспальную кровать) с выдвижными столами дополнена длинным низким комодом с офисным оборудованием по правой. Кресла двигаются на 20 см вперед-назад и на 13 см в проход. Аварийные выходы, также размещенные в центральной зоне (над крылом), вдвое больше по размеру, чем в G550.
В третьей зоне по правому борту расположен трехместный диван, за ним — тумбочка и аптечка. По левому борту — два кресла, которые конвертируются в кровать. Таким образом, во время ночного рейса на борту G650 с комфортом разместятся шесть пассажиров. Эту зону можно по желанию изолировать перегородками.
Туалет (1,2 м в длину) помещается в хвосте, и в его стенке имеется дверь в багажный отсек, доступ к которому в полете ограничен до эшелона FL400 (то есть фактически на наборе и снижении).
Температура воздуха в салоне регулируется отдельно в трех зонах. На эшелоне FL410 давление в салоне поддерживается на уровне 915 м над уровнем моря, на FL510 — 1,5 тыс. м.
В полете
В кабине G650 (серийный номер 6013) справа от меня летчик-испытатель Джейк Ховард, сзади на откидном — летчик-испытатель Том Хорн, выполняющий функции дублирующего. Вес нашего самолета без топлива (и без пассажиров) — 24,5 т, так что потенциально мы могли бы, заправив полные баки, взять 650 кг полезной нагрузки. Пустой снаряженный вес вполне соответствует заявлениям Gulfstream. По отчетам пока немногочисленных эксплуатантов, набитый до отказа опционным оборудованием, снаряженный для трансатлантического рейса провиантом самолет весит от 24,67 до 24,91 т. Таким образом, с полной заправкой он может взять на борт от четырех до семи пассажиров. Правда, каждый следующий пассажир будет "стоить" всего 35 морских миль дальности.
Большая часть эксплуатационной документации G650 скопирована с G550. Разработчики надеялись, что им удастся распространить допуск на тип G550 и на G650. Однако FAA и EASA воспротивились этой идее, потому что при более пристальном рассмотрении у этих самолетов не так уж много общего — взять хотя бы ЭДСУ.
Как уже отмечалось, обзор из кабины существенно улучшился благодаря более широкому остеклению. Повышению ситуационной осведомленности способствует и система синтетического видения (EVS), включающая коллиматорный дисплей на лобовом стекле (HUD).
На борту оказалось чуть больше 7 т топлива, но этого достаточно, чтобы пролететь из Саванны (шт. Джорджия на восточном побережье США) 3840 км до Сан-Диего в Калифорнии на скорости 0,85М. По расчетам Хорна, стояночный вес самолета сейчас составляет 31760 кг, то есть примерно 70% максимального взлетного. Возвышение аэропорта Саванны — 50 футов над уровнем моря. За бортом +25°C. На основании этих данных рассчитываем: скорость отрыва — 109 узлов, дистанция разбега — 1036 м.
Запуск двигателей Rolls-Royce BR725 осуществляется так же, как и на G550. Включаем подсасывающие насосы, поворачиваем старт-мастер и нажимаем кнопку запуска. Открываем топливный кран. Остальное делает FADEC. Замечаю, что на время запуска отключается ТХУ, после запуска автоматически включается. Выполнив чек-листы, начинаем руление к ВПП 19.
Итак, наш взлетный вес примерно 31,6 т, запас тяги 17,15 т — при таком соотношении разбег получается весьма шустрым, даже по стандартам Gulfstream. На взлет нам потребовалось 915 м полосы, вскоре после отрыва она остается далеко внизу. Реакция на воздействие на рули направления точная и устойчивость по тангажу отличная, без сомнения благодаря горизонтальному стабилизатору большей площади, чем у G450 или G550, а также сбалансированной работе ЭДСУ.
Самолет демонстрирует прекрасную устойчивость по всем трем осям, однако сложно сказать, в какой пропорции она является результатом аэродинамики самолета и работы ЭДСУ. По пути на крейсерский эшелон по требованию диспетчера УВД мы сделали несколько промежуточных площадок и относительно крутых разворотов. Тем не менее до FL470 мы добрались за 23 мин. Вес самолета — 30,6 т, крейсерская скорость 0,85М в данных условиях составляет 480 узлов.
Теперь прибавим газу, ведь скорость — главный козырь G650. Самолет разгоняется до 0,90М, то есть до 506 узлов. Уровень шума в кабине (и в салоне) повышается почти незаметно; по заявлению производителя, — на 1,5–2,0 дБ. На режиме максимальной тяги самолет разогнался до максимальной скорости 0,925M; при весе 30,4 т расход топлива составил 1860 кг/ч. Без сомнений, у многих операторов возникнет искушение махнуть через Атлантику на скорости не меньше 530 узлов. Правда, по нашим расчетам при такой скорости дальность должна сократиться до 5000 морских миль. В любом случае свои обещания по скорости Gulfstream выполнил — никаких разочарований!
Проверка запасов по бафтингу показала, что с ним вы встретитесь не ранее, чем при перегрузке в 1,4g на скорости 0,88М с креном 45°. Снижаемся до 15 тыс. футов для выполнения стандартных маневров. Крутые развороты даются легко. Указания на коллиматорном дисплее (HUD) существенно упрощают задачу. Мы также выполнили несколько подходов к сваливанию на чистом крыле и с выпущенными шасси и закрылками в положении 39°, по крайней мере до максимального угла атаки, который позволяет ЭДСУ. И то и другое упражнение прошло без особого драматизма. Во втором случае на скорости 122 узла мы приступили к выполнению нормального захода (как по глиссаде), но затем выровнялись, не прибавляя тяги, и позволили самолету замедлиться. После того как сработал автомат тряски штурвала, я продолжил тянуть штурвал на себя до предела. При значении угла атаки 0,98 нос плавно опустился и самолет вышел из сваливания почти без потери высоты. Эти маневры продемонстрировали существенный прогресс в поведении G650 при больших значениях угла атаки по сравнению с предыдущими большими Gulfstream.
Возвращаясь в зону аэродрома, готовимся к выполнению точного захода на ВПП 19. Встречный ветер 13 узлов, посадочный вес 29,7 т, расчетная посадочная дистанция — 875 м при скорости 125 узлов. Очевидно, по этим показателям G650 не слишком отличается от G550, хотя он гораздо тяжелее.
На время взлета и посадки ЭДСУ переходит в прямой режим, поэтому мягкость посадки зависит от летчика, но и в целом демонстрирует, что конструкторы хорошо поработали над аэродинамикой самолета. На высоте 50 футов убираем газ и до касания руководствуемся указаниями на HUD. Самолет не планирует так, как G550, но касание получается очень плавным. Активируем реверсы, однако тяги не добавляем, позволяя самолету замедлиться не спеша. Легким касанием тормозов уводим самолет на рулежку. На пробег ушло почти 1,5 тыс. м полосы. Наш полет продлился чуть менее двух часов.
Выводы? G650 летает лучше всех представителей Gulfstream класса large-cabin. Работа ЭДСУ настолько прозрачна, что практически не ощущается, если, конечно, не выходить за рамки допустимых значений. Если вы не скажете пилоту, что самолет управляется посредством электродистанционной системы, то он может и не догадаться об этом. Системы PlaneView II, HUD и синтетического видения (EVS) и прочее приборное оборудование обеспечивают непревзойденный уровень ситуационной осведомленности. Оборудование салона, а также его объем, естественная освещенность и степень герметизации, функциональность системы управления параметрами салона Cabin Essential выводят Gulfstream на новый уровень.
За что платим
Примечание: Конструкторы делают все возможное, чтобы обеспечить превосходные характеристики по всем параметрам, включая цену. Однако законы физики, термодинамики и аэродинамики не позволяют добиться одинаковой эффективности во всем в рамках одного типа. Компромиссы — реальность проектирования летательных аппаратов. Чтобы составить некое представление о сильных и слабых сторонах конкретного типа, мы сравниваем его характеристики с аналогичными кумулятивными средними показателями воздушных судов того же класса. Мы высчитываем среднее значение тех характеристик, которые, на наш взгляд, определяют конкурентоспособность самолета деловой авиации. Затем мы вычисляем в процентах разницу между этим средним значением и характеристиками описываемого типа. Для составления графика по Gulfstream G650 мы сравнили его с группой из шести самолетов, включающей помимо него самого Airbus ACJ319, Boeing BBJ1, Bombardier Global 6000, Dassault Falcon 7X и Gulfstream G550. Полученный график не является инструментом прямого сравнения одного типа с другим, он лишь иллюстрирует относительные сильные и слабые стороны самолета.
Экономия времени в пути — главный стимул покупки и использования бизнес-джета. Каждая новая модель Gulfstream, начиная с трансконтинентального GII, созданного в 1967 г., становилась чемпионом в своем классе как по скорости полета, так и по дальности: GIII (1980 г.), GIV (1987 г.), GV (1997 г.).
Возможно, пределом мечтаний в XX в. и была крейсерская скорость 0,80М, но по стандартам нашего века это слишком медленно. Даже дальнемагистральные лайнеры способны выполнять полет с крейсерской скоростью 0,85М. Нормальная крейсерская скорость для бизнес-джетов семейства Global производства Bombardier, например, 0,82–0,85М.
G650 устанавливает новый стандарт: 0,90М и дальность 6000 морских миль или целых 7000 морских миль, если замедлиться до 0,85М. В стандартных атмосферных условиях самолет взлетит с ВПП длиной 1200 м с восемью пассажирами на борту и перевезет их на расстояние 4000 морских миль (7408 км) чуть более чем за 8 ч.
Самолет также не уступит никому в классе по комфорту салона, уровню шума, давлению в салоне. Не говоря уже об упоминавшихся ранее широких иллюминаторах. Для составления "профиля" мы сравнили G650 в том числе и с Boeing BBJ1 и Airbus ACJ319, поэтому картинка получилась несколько размытой, например, по параметру полезной нагрузки, которая важна при перевозке большой группы пассажиров, положим, спортивной команды или делегации. Но в случае бизнес-джетов не менее важен и такой параметр, как количество полностью раскладывающихся в горизонтальное положение кресел. У G650, как у большинства конкурентов, их шесть, у VIP-версий авиалайнеров — по десять, как правило.
Скорость и дальность, а также, в меньшей степени, топливная эффективность — сильные стороны G650. Получается, что при скорости 0,85М по параметру топливной эффективности G650 опережает одноклассников, но если те же одноклассники замедлятся до своей нормальной крейсерской скорости, то все они будут менее прожорливы.
Впрочем, опять же, как оценить время? Выполняя полет со скоростью 0,85М, а не 0,80М, вы сэкономите всего 45 мин при протяженности рейса 6000 морских миль. Разгонитесь до 0,9М и сэкономьте полтора часа. При более протяженных рейсах разница во времени существеннее. Но еще существеннее то, что G650 пролетит 7000 морских миль без посадки за 14 ч 42 мин, тогда как остальным придется останавливаться на дозаправку, а это займет не меньше часа.
Так что, как ни крути, G650 имеет все основания для серьезной заявки на победу в классе ultra-long-range, пока Bombardier не введет в строй Global 7000, обещающий дальность 7300 морских миль на скорости 0,85М. Это событие ожидается в 2016 г., а годом позже в эксплуатацию поступит Global 8000 с дальностью 7900 морских миль. В более отдаленной перспективе конкуренцию G650 может составить SMS от Dassault.
Но, надо сказать, в Саванне эти потенциальные угрозы ни у кого бессонницы не вызывают. G650 — вот он, и он выполняет все свои обещания. Теперь пусть конкуренты сделают то же самое. Между тем Gulfstream уже изучает возможности бизнес-джетов следующего поколения.
Фред Джордж, AVIATION WEEK
Источник: АТО
