Научные проблемы на транспорте

Для достижения эффективности производства, экономии мате­риальных и трудовых ресурсов, ликвидации физического труда не­обходима опора на науку и технику. Наука является базой для эф­фективного развития экономики и транспорта.

Интенсивное развитие науки для решения транспортных проблем обусловлено тем обстоятельством, что имеет место в отдельных слу­чаях кризисное состояние традиционных видов транспорта, прояв­ляющееся в усугублении проблем безопасности и экологии, несоот­ветствии провозных способностей транспорта мощности производ­ства и пассажиропотока и др. Особенно это характерно для проблем города в связи с ростом подвижности населения, урбанизацией^[31], стремлением к экономии времени и другими причинами.

Для решения сложных научно-технических проблем, которые ста­вит транспорт и без которых невозможно выполнение им задач по обслуживанию развивающейся экономики, необходимо достаточное развитие прикладных и фундаментальных областей науки: физики, механики, термо- и гидродинамики, строительной механики, авто­матики и многих других наук. Задачи, которые ставит логистика транспорта перед наукой, касаются технических и технологических изменений имеющихся достижений в области транспорта.

В процессе развития транспорт способствовал постановке и раз­работке многих исследований, например, необходимость совершен­ствования двигателя для уменьшения негативных экологических воз­действий, а также повышения его коэффициента полезного действия стала стимулом для создания кинетической теории газов и термоди­намики; теория остойчивости судов водных видов транспорта созда­на академиком А. Н. Крыловым в связи с аварией из-за неправиль­ного размещения тяжелого оборудования для Волховской ГЭС при поставке его из Германии и Швеции в Россию морским путем. Про­изводство транспортных средств автомобильного транспорта дало толчок к изменению технологии производства — появился конвейер.

Строительство дорог требует создания новых материалов, техноло­гий изготовления и др.

Взаимно обогащаясь, наука и транспорт стимулируют научно- технический прогресс, причем темпы его увеличиваются. Так, для реализации выдвинутой Леонардо да Винчи идеи о возможности по­летов человека прошло почти 500 лет, идея радиосвязи воплотилась в жизнь через 50 лет, телефон появился через 30 лет, телевидение — через 12... 14 лет, а лазер через 3 года. Установлено при анализе ста­тистики мировых открытий за последние 30 лет, что 84 % открытий производят ученые-одиночки и лишь 16 % — научно-исследовательские группы. За рубежом стараются создавать группы ученых для разра­ботки конкретной проблемы, а не содержать целые институты. Боль­шой вклад в развитие научных достижений вносят ученые универ­ситетов, посещающие различные научные семинары во всем мире для активного обмена информацией.

Отмечено, что технически в XXI в. можно сделать практически многое, но целесообразность исполнения любой идеи, ее жизнен­ность должны решать экономика и экология. Многие из так назы­ваемых новых видов транспорта — это отвергнутые по причинам экономическим, а иногда из-за технического несовершенства ста­рые идеи. Например, электромобиль был создан и эксплуатировал­ся во второй половине XIX в., но в начале XX в. назад был вытес­нен другим, тепловым, т. е. двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Однако экологические проблемы последнего возвращают электри­ческий двигатель, но на новом уровне. Или идея монорельсовой дороги — воплотилась лишь через 150 лет после возникновения первой идеи, но развитие получает с 1950 — 1960 гг. Идея двигателя английского изобретателя Р.Стирлинга, выдвинутая им в 1816 г., начала реализовываться лишь в современных условиях на новой технической основе. К инерционному двигателю В. И. Шуберского, рассчитанного более 100 лет назад, приступают сегодня. Этих при­меров множество. Нужно заметить, что каждый вид транспорта ставит перед наукой не всегда схожие проблемы, поэтому имеет смысл рассматривать проблему «наука и транспорт» по каждому виду транспорта отдельно.

Научные проблемы железнодорожного транспорта, связанные с повышением его скорости, представлены на рис. 6.1.

Одна из основных научных проблем — повышение скорости дви­жения. Данная проблема обострилась с изменением экологической обстановки в мире. Это потребовало расширения использования транспорта на электрической энергии. Так как провозная способ­ность железных дорог во много раз превышает такой показатель на других видах транспорта, то необходимо электрифицировать желез­нодорожный транспорт.

Ученые ряда стран установили, что на железной дороге экономи­чески эффективна скорость до 280... 340 км/ч (скорость более

 

 

300 км/ч получают при применении магнитного подвешивания), что даст определенные преимущества железным дорогам в конкурентной борьбе с другими видами транспорта. Достижение скорости выше указанных значений связано с увеличением стоимости строительства путей в 3 — 5 раз, что может перекрыть экономический эффект от повышенной скорости.

Увеличение скорости привело к необходимости решения следую­щих проблем.

Увеличение мощности {тяги), так как уже при 200 км/ч 30 % веса приходится на электрооборудование, плюс необходим дополнитель­ный двигатель. Сегодня эксплуатируются электровозы в 11 тыс. л. с., тепловозы — в 8 тыс. л.с. При такой мощности локомотива поезд может перевозить одновременно до 7,5 тыс. т груза, что недостаточ­но для эффективных перевозок особенно массовых дешевых грузов, в основном сырья.

Замена двигателей. Необходимо применение газовых, турборе­активных и других типов двигателей, но в них остаются нерешенны­ми проблемы шума.

Герметизация вагонов. При скоростях свыше 250 км/ч возника­ют болевые ощущения в ушах, что потребовало применения трех­слойных стекол. Особенно негативные ощущения (боль, шум, ви­брация) возникают при проезде тоннелей (причина — повышенное давление в замкнутом пространстве).

Плавность хода. Необходим бесстыковочный путь (так называе­мый бархатный путь), при котором число рельсовых стыков (самых слабых и напряженных мест пути) минимально. Первый патент на такой путь был подан в 1835 г. Бесстыковочный путь особенно эф­фективно сказывается на линиях с высокими скоростями движения, так как повышает комфортабельность поездки пассажиров, увели­чивает надежность работы автоблокировки, на 5... 15 дБ снижает уро­вень шума, удельное сопротивление движению, расходы электро­энергии и топлива, продлевает сроки службы верхнего строения пути. Сейчас укладываются плети (рельс, сваренный из нескольких стан­дартных рельсов) до 1 200 м. Основная часть путей России сегодня с плетями длиной 150...800 м.

Осевые нагрузки на путь. Совокупность рельсов, шпал, балласт­ного слоя и земляного полотна называется путем. С повышением скорости и массы поездов увеличивается нагрузка на путь, что тре­бует создания более прочных путей и прежде всего усиления рельсов (25... 30 т/на ось).

Увеличение массы поезда требует не только повышения мощно­сти локомотива, но и изменения технологии сбора поезда, в том чис­ле наличия дополнительного локомотива (так называемая кратная тяга) в середине и конце поезда. Сегодня рекорд России — 44 тыс. т, а рекорд США, Канады — поезд грузоподъемностью 30 тыс. т. Такие перевозки осуществляются по специально разработанным маршру­там и расписанию. По ним возят в основном сырье на перерабаты­вающие заводы.

Увеличение массы повлекло за собой целую связку проблем, глав­ной из которых можно считать торможение. При скорости более 200 км/ч выделяется при торможении на каждую ось 3,6-10⁷ Дж те­плоты, что потребовало создания новых материалов, выдерживаю­щих температуру свыше 1 000 °С, и новых принципов торможения.

Для удержания вагонов поезда большой массы на уклонах потре­бовалось изменить принципы автосцепки вагонов.

Увеличение длины поезда привело к необходимости удлинения приемо-отправочных и сортировочных станций, включая пасса­жирские платформы, что, в свою очередь, осложнило проблемы экологии в части занятости земли.

Увеличение скорости привело к проблемам управления движе­нием, которые создались в связи с тем, что при скорости более 160 км/ч глаз человека не воспринимает информацию об окружаю­щей среде, следовательно, водитель не может обеспечивать безопас­ность движения. Это, в свою очередь, потребовало развития систем автоматической блокировки движения при занятом перегоне.

Более пассивная роль водителя вылилась в возможность его за­мены на «автостоп-дублер машиниста», т.е. привела к необходимо­сти создания систем автоматического управления (АСУ) транс­портным средством без участия водителя. Такие системы повысили безопасность движения на 30 %. Информация в систему подается из вычислительного центра дистанции управления. Системы управле­ния в автоматическом режиме стали разрабатываться еще при рабо­те железных дорог с обычной скоростью. Так, в Канаде системы без водителя стали применяться с 1972 г. на перевозке угля по специаль­но разработанным маршрутам; в Москве подобная система разрабо­тана для движения в метрополитене по кольцевому маршруту; в Сан- Франциско работает пассажирский поезд с автоматизированным управлением. Нужно заметить, что при перевозке пассажиров нель­зя полностью отказаться от присутствия водителя, просто функции водителя будут состоять не в управлении транспортным средством, а в наблюдении за процессом посадки-высадки пассажиров на стан­ции для обеспечения безопасности, т.е. водитель будет выступать в роли наблюдателя. Повышенная скорость требует более совершен­ных систем на всех скоростных маршрутах. Совершенствованию АСУ способствует широкое внедрение системы ГЛОНАСС.

Научные проблемы по совершенствованию автомобильного транспорта представлены на рис. 6.2.

Проблема повышения скоростей движения комплексная, тре­бующая замены традиционного двигателя внутреннего сгорания с его небольшим коэффициентом полезного действия (в пределах 20 %) на более совершенные. К таким следует отнести газотурбинный, ди­зельный (частичное решение, так как он имеет массу недостатков, в

 

частности экологических), газодизельный, инерционный Ванкеля, Стирлинги двойной очистки (патент 1812 г.) и др.

Повышение коэффициента полезного действия (КПД) должно идти не только по линии замены двигателя, но и за счет изменения методов диагностирования, режима движения и других организа­ционно-технических мероприятий, также являющихся объектами научных исследований.

Продолжаются работы по созданию автомобилей повышенной грузоподъемности и пассажировместимости, что также приводит к целому ряду проблем, прежде всего связанных с качеством авто­мобильных дорог, их сохранностью. Дороги, в свою очередь, требуют замены традиционных материалов на новые, более прочные и де­шевые (удачен опыт добавок, в том числе резины из отработанных автомобильных шин), изменения принципов, закладываемых в их проектирование и строительство (подземные, навесные и пр.), эксплуатацию и целый ряд других.

Очень важная и сложная проблема взаимодействия автомобиль­ного транспорта с окружающей средой. Автомобильный транспорт является сегодня одним из главных экологически опасных видов транспорта. Подробнее эти вопросы будут рассмотрены далее. Здесь уместно сказать об основном направлении научных исследований — это поиски новых видов топлива: водородное (считается топливом будущего, первый патент в 1854 г.), ядерное, газобаллонное, энергия солнца, спирты, добавки к бензину, синтетические виды (многие на угольной основе) и др., а также работы по внедрению электроэнер­гии (электромобиль экспонировался еще в 1899 г.). Здесь до сих пор основные проблемы — вес, материал, зарядка, долговечность акку­муляторов.

Для снижения стоимости автомобильных перевозок очень важен подход к решению проблемы увеличения моторесурса, т.е. долго­вечности двигателя и других частей автомобиля. Эта проблема свя­зана с конструкцией автомобиля, его назначением, применяемыми для производства материалами, точностью сборки, дорогами и мно­гими другими моментами.

Из-за усложнившихся условий движения давно встал вопрос о «летающем» автомобиле, первые попытки создания которого отно­сятся к началу XX в. На выставке в г. Эссен (ФРГ) в 1992 г. был про­демонстрирован такой автомобиль с 8 двигателями. Управление осу­ществляется компьютером. В настоящее время прошел испытание в США автомобиль со складывающимися крыльями. Эта конструкция дает возможность при создании пробок на дороге преодолеть их, под­нявшись в воздух (рис. 6.3).

На водных видах транспорта (рис. 6.4) возникают следующие проблемы, требующие вмешательства науки.

Это, прежде всего, увеличение грузоподъемности (дедвейта). На­пример, при тройном увеличении грузоподъемности себестоимость

Рис. 6.3. Автомобиль-самолет

 

перевозок снижается в два раза, а учитывая номенклатуру и даль­ность перевозимых грузов на водных видах транспорта (массовые относительно дешевые грузы) этот вопрос актуален.

Большая грузоподъемность потребовала разработки проблем ком­плексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ с целью уменьшения времени простоя транспортных средств под перегрузочными операциями. Учитывая то, что дедвейт морских судов доходит до 500 тыс. т, простой под погрузкой-разгрузкой мо­жет занимать несколько суток.

Из-за своеобразия занятости работников особенно речного транс­порта в течение года и нежелания потери профессионалов (отрасль покидает из-за сезонности довольно большой процент работников, а в сезон набираются новые) давно встал вопрос автоматизации управления всех процессов, в том числе связанных с жизнедеятель­ностью команды и пассажиров на борту. Так, в Японии численность команд судов во много раз меньше, чем в любой другой стране бла­годаря автоматизированным системам управления.

Естественно, что увеличение грузоподъемности потребовало реше­ния ряда вопросов, связанных с увеличением мощности силовых установок. Сейчас 30... 40 тыс. л. с. при грузоподъемности до 150 тыс. т дедвейта (парк российских судов) и скорости около 16 узлов.

Увеличение мощности силовых установок привело к необходимо­сти разрабатывать новые типы силовых установок, например, паро­турбинных, Стирлинга, атомных и др. Атомные силовые установки применяются в настоящее время в основном для ледокольного флота, подводных лодок, лихтеровозов. Так ледокол «Арктика» имеет мощ­ность 75 тыс. л.с., атомный лихтеровоз на 73 лихтера — 40 тыс. л. с.

 

 

Воздушная подушка позволяет уменьшить сопротивление движе­нию судов.

Повышение мощности ведет обычно к увеличению расхода энер­гии, что с точки зрения экологии на сегодня является нежелатель­ным. Отсюда проблема экономии энергии, в частности ученые Япо­нии подсчитали, что уголь на 40 % уменьшает затраты на топливо по сравнению с дизельным топливом.

Увеличение грузоподъемности привело и к целому ряду проблем, связанных с осадкой судов. Как отмечалось ранее, для прохода судов необходима гарантированная глубина фарватера. Повышенная гру­зоподъемность привела к проблеме реконструкции портов для углу­бления дна (капиталоемкие мероприятия), так как у судов грузоподъ­емностью 300 тыс. т осадка достигает 17 м и то благодаря повышен­ной ширине (что уменьшает при этом скорость и маневренность) и изменение принципов организации перегрузки на причале. Пробле­мы решаются несколькими способами. В частности, строительством причалов в 10... 15 км от берега с понтонами и перекачкой по трубо­проводам жидких грузов (можно трубопровод провести до перераба­тывающего завода); строительства портов-островов (опыт Бельгии); выгрузки лихтеров на рейде; подведения под судно надуваемой сети (опыт Англии, когда суда грузоподъемностью 100 тыс. т поднимают на 2... 3 м); строительства судов с малой площадью ватерлинии СМПВ (SWATH). Такие суда имеют два цилиндрических понтона под водой и платформу на опорах — двухкорпусных судов по типу айсбергов (опыт Японии, США); судов катамаранного типа и др. Николаевский кораблестроительный институт предложил строительство тримарана^[32] с осадкой 1 м.

На водных видах транспорта остаются нерешенными вопросы по­вышения скоростей движения и маневренности. Проблема настоль­ко сложна, что этими вопросами смогли заняться лишь недавно. Дело в том, что сопротивление движению растет пропорционально кубу скорости из-за того, что судно находится в двойной среде «воздух— вода», а плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. Веками считали барьер низкой скорости на водных видах транспорта непре­одолимым. Сейчас существует два основных направления решения проблем увеличения скорости: судно опускается целиком под воду (идея широко разрабатывается в США) и судно поднимается над во­дой (опыт, в частности, России). Сюда же относят и ряд специаль­ных предложений для поднятия скорости существующих судов, один из которых заключается в выпуске вязкого полимера в носовой ча­сти судна, протекании вдоль корпуса и заборе полимера в кормовой части для очистки и нового запуска (ресурсосберегающая экологи­чески более чистая технология). Кроме того, предлагается электро­магнитный способ, так как корпус судов металлический, а вода яв­ляется хорошим проводником.

Для безопасного движения судов под водой фарватер оборудуют, например, гидроакустическими буями. Широко используются под­водные суда в перевозке грузов и в туристско-экскурсионном об­служивании. Это дает возможность хорошего обзора подводной жизни.

Для перемещения над водой используют принцип подводных кры­льев и воздушной подушки. Скорости развиваются до 250 км/ч. Часть таких судов может использоваться и на суше. В Архангельске исполь­зуют морские платформы на воздушной подушке грузоподъемностью 40 т, с помощью которых груз затем перемещается по земле. В Гер­мании паром на воздушной подушке перевозит одновременно 400 пассажиров и 200 автомобилей при скорости 130 км/ч. Французский паром на воздушной подушке грузоподъемностью 85 т перевозит 400 пассажиров и 65 автомобилей при скорости 130 км/ч. Экраноплан на воздушной подушке при высоте подъема 15... 45 см над водой раз­вивает скорость 120... 170 км/ч.

Повышение скорости приводит к проблемам маневренности и тор­можения судов. Для решения этих проблем наиболее часто используют водометы, подруливающие устройства и успокоители качки.

Вопросы экономичности водных видов транспорта пытаются ре­шить с помощью парусников. Особенно это заметно в Японии, ко­торая применяет компьютерное управление парусниками для уста­новки в автоматическом режиме парусов.

Разрабатываются идеи разделяющихся судов для ускорения обра­ботки грузов в порту. Большие работы ведутся по созданию специа­лизированных судов, перерабатывающих грузы во время движения, например брикетирование рыбы, консервирование, переработка от­ходов и др.

Огромную проблему для водных видов транспорта составляют во­просы очистки вод от эксплуатации транспортных средств; жизне­деятельности людей; вод, содержащих нефть и другие отходы. Эти вопросы рассматриваются подробнее в подразд. 6.2 «Проблемы эко­логии и безопасности на транспорте».

Воздушный транспорт (рис. 6.5) требует решения своей глав­ной проблемы — максимальное повышение скоростей. Проблема осложняется тем, что получение гиперзвуковых скоростей (более пяти чисел Маха^[33]) в принципе достижимо, но пользоваться ими можно только при определенной тренировке людей (в настоящее время толь­ко в военной авиации при строгом медицинском отборе и постоян­ном контроле). Поскольку перевозка требуется людям разного воз-

 

раста и состояния здоровья, то повышенные скорости могут быть лишь такими, которые не причинят неприятных ощущений пасса­жирам, так как в пассажирских перевозках комфорт является одним из основных показателей качества обслуживания.

Первый отечественный сверхзвуковой самолет ТУ-144 со скоро­стью 2 500 км/ч был продемонстрирован в декабре 1968 г., а зару­бежный «Конкорд» совместного производства Франции и Англии — в феврале 1969 г. Американские эксперименты фирм «Локхид» и «Боинг» успеха не принесли.

Идеи, используемые для сверхзвуковых самолетов, — это дельта- видное крыло (отечественный опыт) и изменяющаяся геометрия крыла, высказанная во Франции еще в 1912 г. Полет таких самоле­тов проходит на высоте около 20 км (так называемых ортодромиче- ских трассах).

Проблема повышения скоростей потребовала замены материа­лов для строительства и эксплуатации самолетов, так как у алюми­ниевых сплавов предел нагрева 120... 130 °С, а при скорости 3 000 км/ч и более температура повышается до 260 °С, что требует применения очень дорогих титановых сплавов. Топливо нагревается до 85 “С, в двигателе до 260 °С, что приводит к испарению топлива, т.е. к по­жарной ситуации. Удержать топливо в жидком или парообразном состоянии возможно под давлением азотом, что также дорого. Кры­лья таких самолетов охлаждают жидким водородом. Применение циркония (опыт ВВС США), выдерживающего температуру до 2 500 °С, показало хорошие результаты. Удачное решение — приме­нение композиционных материалов^[34], которые кроме всего понижают вес самолета на 40 % и расход топлива на 15 %.

Большие работы ведутся на воздушном транспорте по замене взрывоопасного топлива на другие виды (тяжелые последствия тер­рористического акта в США при нападении на Центр международ­ной торговли в Нью-Йорке объясняются взрывом топлива при ударе, повлекшим за собой пожар). В авиации с 1980 г. ведутся работы по внедрению электродвигателя с подзарядкой батарей от солнца (опыт Канады, Англии).

При высоких скоростях усложняется также пилотирование само­лета, так как глаз человека не может адаптироваться при таких ско­ростях к изменению внешней среды. Создается система автома­тического ведения самолета по маршруту. Она использует бортовые компьютеры, регулирующие работу двигателя и управляет движени­ем самолета в автоматическом режиме. Для работы системы исполь­зуются параллельные каналы управления (в ТУ-144 четыре канала управления для предупреждения сбоя или запаздывания информа- дии по одному из каналов). Информация передается на такие устрой­ства через искусственные спутники, например, «Комсат-БД».

Совершенствуются средства автоматики, обеспечивающие взлет-посадку в любую погоду в любых условиях видимости, так на­зываемых всепогодных. Всепогодным считается отечественный са­молет Ил-86.

Повышенные скорости создают очень большую проблему шума.

Достаточно сложная проблема увеличение пассажировместимо- сти и грузоподъемности. Современные самолеты вмещают до 180 пассажиров (вместимость шести купейных железнодорожных вагонов), самолеты под условным названием «аэробус» вмещают до 350 чел.

Например, Ил-86 вмещает до 350 чел. и поднимает 42 т груза, а «Боинги» берут на борт до 600 чел. и около 110 т груза, А-380 фирмы «Эйрбас» может перевозить до 853 чел.; грузовые самолеты берут на борт максимальный вес до 250 т (Ан-225 «Мрия»),

В России существует проект на 546 мест магистрального пасса­жирского самолета М-99 с дальностью беспосадочного полета 13 500 км.

В 1969 г. был создан грузовой самолет Ан-22 («Антей»), подни­мавший 80 т груза (для военных нужд может перевозить 290 солдат). Отличительной особенностью этого самолета была возможность при­земляться на неподготовленные площадки. В 1985 г. этой же фирмой О. К. Антонова созданы Ан-124 «Руслан» грузоподъемностью 150 т, а затем и воздушный гигант Ан-225 «Мрия» грузоподъемностью 250 т для перевозки уникальных тяжеловесных крупногабаритных грузов, например, орбитальных космических кораблей многоразового ис­пользования, блоков ракеты-носителя «Энергия», техники и кон­струкций для нефте- и газодобычи, горной промышленности и энер­гетики. Скорость достигает 800...850 км/ч, дальность полета до 4 500 км, требуемая длина взлетной полосы 3 000 м. Внутри грузовой кабины может помещаться речное судно, блок трансформатора и дру­гие грузы, а при перевозке снаружи фюзеляжа^[35] «Мрии» можно за­крепить, например, ректификационную колонну диаметром 10 и длиной 70 м. Для нужд различных отраслей экономики создан и на­шел широкое применение самолет Ил-76 грузоподъемностью 40 т.

Конструкторским бюро под руководством О. К. Антонова был создан грузовой самолет Ан-72 грузоподъемностью Юте укорочен­ной длиной для взлета-посадки. Существуют проекты грузовых от­ечественных самолетов М-90 грузоподъемностью 250 т и 400 т с даль­ностью беспосадочного полета 5 000 км.

Грузоподъемность, отдельные характеристики и параметры гру­зовых кабин тяжелых самолетов приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1. Характеристики российских тяжелых самолетов Наименование модели Макси­мальная грузоподъ­емность, т Размеры грузовой кабины Ско­ рость, км/ч Длина взлетно- посадочной полосы, м СЗ X I^s в Высота, м Длина, м Ил-76 46,8 3,1 3,2     4 000 Ан-124 «Руслан»   6,4 4,4     3 000 Ан-226 «Мрия»   6,4 4,4     3 000

 

Дальнейшее увеличение грузоподъемности сверхбольших само­летов обычной формы создает проблемы эксплуатации: увеличивает нагрузку на крыло и на шасси. В нашей стране проходил испытания созданный на Саратовском авиационном заводе самолет будущего в форме тарелки, объединяющей функции крыла и фюзеляжа (экра- ноплан). Скорость его около 300 км/ч, вместимость до 400 чел. Та­кой аппарат зависает на небольшом расстоянии от земли на воздуш­ной подушке и плавно опускается на ложементы^[36]. Длина взлетно- посадочной полосы для этого летательного аппарата около 500 м. Выдвижные шасси (виновники примерно 70 % аварий) отсутствуют. Такой самолет прошел испытания на воде, передвигаясь со скоро­стью 160 км/ч (суда водного транспорта на воздушной подушке дают скорость в пределах 120 км/ч). Особенность такой конструкции так­же в том, что при отказе обоих двигателей самолет может призем­литься с помощью воздушной подушки. Вибрация практически от­сутствует, уровень шума низкий. Самолет выставлялся дважды на авиасалоне в г. Жуковском.

Наша страна опережает другие страны по созданию вертолетов большой грузоподъемности, например, созданный в КБ М.Л.Миля вертолет поднимает до 40 т на высоту 2 000 м, причем при меньшей высоте грузоподъемность может быть больше, но сложнее эксплуа­тация и труднее осуществлять безопасность полета. Вертолеты Ми- 261 предназначен для транспортировки тяжеловесных грузов на рас­стояние 400... 700 км со скоростью 255... 295 км/ч, а Ка-32 — для до­ставки грузов на места зимовки с борта морских судов, работающих на Северном морском пути.

В современных условиях деловой активности требуются также само­леты небольшой вместимости, например, такие как турбовинтовой все­погодный самолет М-101 «Гжель» бизнес-класса, рассчитанный на 8 пас­сажиров. Он имеет противообледенительную систему и современную систему управления, обеспечивающую безопасность полетов.

Увеличение пассажиропотока на воздушном транспорте, повы­шение комфортности, снижение стоимости проезда для конкурен­ции между видами транспорта привело к созданию проектов само­летов с отделяющимися салонами (самолет из стандартных модулей по типу поезда) в случае пожара (система запатентована в США) или для высадки-посадки пассажиров по маршруту следования. Отделя­емые салоны могут спускаться на землю в район аэропорта на пара­шютах. Такая конструкция может быть очень удобна для нашей стра­ны в связи с большой протяженностью ее территории. Из-за этого приходится строить маршруты с несколькими посадками, что при­водит к перегрузкам человеческого организма, т.е. к некомфортно- сти переплета и потери времени.

Проблема топливной экономичности самолетов усугубляется с ростом массы и скорости самолетов. Самолеты серии ТУ-154М, JI-610, Ил-114 при хорошей комфортабельности имеют относительно не­большой расход топлива. Сегодня уровень мировых стандартов при­мерно 400 г топлива на 1 пасс.-км (зависит от режимов работы дви­гателя, его типа, КПД и условий полета, в том числе скорости).

Широкое использование авиации на перевозках пассажиров, ха­рактерное для настоящего времени во всем мире, требование повы­шения безопасности полетов, скоростей, комфортности и др. изме­нило проблему аэропорта. Занятость территории, как экологическая проблема, требует сокращения количества земли, занятой под стро­ительство аэропорта, но реактивные самолеты нуждаются в несколь­ких 4,5-километровых дорожках для возможности взлета-посадки «на ветер», а тяжелые самолеты — до 6 км. Боковой ветер может сне­сти на землю с дорожки реактивный самолет из-за малой опоры у таких самолетов. Нужно заметить, что большой процент аварий про­исходит именно при взлете-посадке самолетов.

Проблема аэропортов породила ряд проблем экономии земли: создание самолетов вертикального и укороченного взлета (удач­ный опыт в военной авиации с 1969 г.); создание подземных аэро­портов по типу подземных вокзалов на железнодорожном транспор­те; посадка самолетов на автомагистраль, например, Ташкент- Самарканд, на подъезде к Амстердаму; создание самолетов-амфибий для взлета с воды через 80 м пробега (удачный опыт Японии) и др. Самолеты короткого взлета — это промежуточные до вертикального взлета системы, требующие длины полосы в 300...600 м. Подобная техника демонстрировалась еще на военных парадах 1965 г. не толь­ко в нашей стране, но и в Германии, Франции, США и других стра­нах. В настоящее время ту и другую конструкцию отличает высокая шумность (экологически значимая проблема) и значительная стои­мость. Тем не менее, на местных линиях применяется самолет Ан- 28, способный взлетать с необорудованных грунтовых аэродромов длиной полосы в 550 м, который заменил Ан-2. Возможна эксплуа­тация самолета Як- 42 с короткой взлетно-посадочной полосе фун­товых аэродромов.

Параллельно с решением проблемы по сокращению площади аэропортов (площадь сегодняшних аэропортов может быть до 70 км², например аэропорт им. Даллеса в г. Вашингтон) необходимо созда­ние самолетов, не требующих повышенной прочности взлетно- посадочных полос, которые из-за большого веса самолетов, атмо­сферного воздействия и газовых струй особенно от реактивных са­молетов (температура до 600 °С) отрицательно воздействуют на бе­тонное и другое покрытие. Вследствие этого уменьшаются сроки службы дорожного покрытия, что резко увеличивает стоимость экс­плуатации аэропорта. Проблема заключается не только в упрочнении плит из монолитного бетона (основное покрытие большинства аэро­дромов мира), но и в поиске новых строительно-дорожных материа­лов. Так, различные добавки в бетонную смесь, в частности, резина от отработанных автомобильных шин повышают износостойкость дорожного покрытия. Некоторые самолеты рассчитаны на взлет- посадку на грунтовую полосу длиной не более 600 м, в частности Ан-7Х германо-российско-украинского консорциума.

Проблемы безопасности в зоне аэропорта решаются созданием автоматизированных систем управления воздушным транспортом, например система «Старт» в Санкт-Петербурге. Такие системы зна­чительно повышают безопасность работы воздушного транспорта, увеличивают пропускную способность и сокращают до 20 % време­ни пребывания самолета над пространством аэродрома в ожидании сигнала, разрешающего посадку.

Остается проблема создания системы обслуживания самолетов на территории аэропорта — предрейсовые осмотры, заправка во­дой, топливом, воздухом, продуктами питания для экипажа и пасса­жиров и др. В этих вопросах особое место занимает проблема до­ставки топлива к месту стоянки самолета. Сегодня на заправку одно­го самолета необходимо 2 — 3 двадцатипятитонных автомобиля. Такая система небезопасна при движении по территории аэродрома, не­экономична с точки зрения эксплуатации автомобильного транспор­та. Одним из вариантов решения данной проблемы является замена топливозаправщиков на трубопроводный подземный транспорт с выведением средств заправки в определенные места стоянок. Такая система нормирует и контролирует расход топлива, уменьшает вре­мя заправки и степень опасности.

Большая проблема поддержания в зимний период нормального функционирования взлетно-посадочных полос из-за гололеда, зано­сов, снегопадов, что требует применения специальной техники на территории аэродромов.

Особо остро стоит проблема безопасности движения, которая определяется способностью технических средств, экипажа, службы подготовки и обеспечения полета осуществлять перевозки без угро­зы для жизни и здоровья людей. Существует предубежденность об особой опасности воздушного транспорта. Однако статистика дока­зывает, что на единицу продукции воздушный транспорт в несколь­ко раз менее опасен, чем автомобильный. Так по европейским дан­ным за последние 15 лет уровень безопасности, выраженный в млн пассажиро-миль^[37] на одного погибшего пассажира, измеряется сле­дующими средними числами: авиационные рейсы 185, полеты на частных самолетах 6, автомобильный транспорт 67. По мнению круп­нейшей в мире английской страховой компании «Ллойд», летать са­молетом в 25 раз безопаснее, чем ездить на автомобиле.

Предубежденность об опасности авиации вызвана тем, что в авиа­катастрофах одновременно находится большое количество людей, особенно с увеличением пассажировместимости современных само­летов, а зафиксированы лишь единичные случаи спасения людей при этих катастрофах. Средства массовой информации обычно отража­ют каждую авиационную катастрофу как национальное бедствие. Однако суммарное количество погибших в автомобильных катастро­фах значительно больше, но резонанс в информационной среде не­большой. Вероятность катастрофы для пассажира в среднем не пре­вышает единицы на 500 тыс. полетов. Это значение подтверждает и статистика компании «Боинг».

Основными причинами аварий на воздушном транспорте счита­ется аритмия сна^[38] и биоритмов у экипажа (до 50 % аварий), так как воздушный транспорт работает круглосуточно; неисправность тех­ники (примерно 12 % от суммы аварий); случайные (стохастические) причины: молнии, град, сильный дождь, низкая облачность, туман, сильный ветер (над Москвой, например, скорость ветра может до­стигать 200...250 км/ч) и другие атмосферные явления, турбулент­ность воздушных потоков и др.

Особая группа причин — влияние птиц на безопасность полетов самолетов, особенно в районе аэропортов во время взлета-посадки. Создан специальный раздел орнитологии — науки, занимающейся изучением поведения и жизнедеятельностью птиц, для возможности перемены мест гнездовья птиц в окрестностях аэропортов без их фи­зического уничтожения.