После вчерашней новости о том, что дальность полёта импортозамещённого МС-21-310 сократилась с 5100 до 3830 км, начались разговоры, насколько тяжелее стал самолёт после перехода на отечественные компоненты: композитные материалы и бортовое оборудование.
Некоторые говорят, что вообще тяжелее не стал, однако это ложь, которая опровергается комментариями самого «Ростеха» о том, что «весового совершенства будем добиваться на следующем этапе».
Также в СМИ распространена версия, что самолёт потяжелел на 6 тонн. Или, если точнее, на 5,75. Это тоже неправда, уши у которой торчат из старой статьи газеты «Коммерсантъ», в которой перепутали пустой вес самолёта и максимальный взлётный вес, который вырос с 79 250 до 85 000 кг. То есть, как раз на 5,75 тонн. Но это именно MTOW, то есть, вес самолёта с топливом и пассажирами, который при эксплуатации превышать нельзя (фактически это вес, при котором самолёт сможет продолжать взлёт даже на одном двигателе при отказе второго).
Однако вес пустого самолёта в импортозамещённой версии нигде не публикуют. Известна только цифра 43 400 кг, фигурировавшая в «Концепции конструктивно-технологических подходов проектирования, изготовления и испытания элементов планера из ПКМ для самолёта МС-21» 2018 г. Также известно, что при одноклассной компоновке и шаге кресел в 32 дюйма загрузка составляет 18 100 кг, при этом в салоне должно размещаться 181 кресло. То есть, ОАК вполне логично считала одного пассажира эконома с багажом и ручной кладью за 100 кг. Это называлось «нормальной коммерческой загрузкой».
ЛТХ МС-21-300 из документа 2018 года: OEW 43 400, MTOW 79 250.
Теперь не указывают «нормальную коммерческую загрузку», а пишут дальность полёта в двухклассной компоновке на 175 кресел: 16С/159Y. Пассажир бизнес-класса обычно немного «тяжелее», потому что берёт больше багажа и ручной клади, и кресло бизнес-класса весит больше, так что предположим, что в килограммах осталось так же 18 100 – вряд ли мы сильно ошибёмся.
Далее начинается самое сложное. Для любого современного самолёта максимальный взлётный вес ниже, чем сумма веса пустого снаряжённого самолёта (Operational Empty Weight, OEW), максимальная коммерческая загрузка и максимальный вес топлива. То есть, если залил баки под завязку – снижаешь загрузку. Летишь с максимальной загрузкой – извини, но баки можешь заполнить лишь частично. Для каждого типа воздушного судна существует график зависимости максимальной дальности от загрузки, причём он всегда представляет собой ломаную линию. В какой-то момент дальнейшее снижение загрузки уже не так серьёзно влияет на дальность, а маршруты, на которых данный тип будет эффективен, находятся в довольно узком диапазоне значений загрузки и количества топлива.
График зависимости дальности от загрузки для Boeing 737-800. Справа внизу линия заканчивается на перегоночной дальности в 4000 миль.
Логично, что перегоночную дальность в ЛТХ производитель указывать не будет. То есть, 3830 км – это, видимо, дальность при нормальной коммерческой загрузке и полной заправке. Вычитаем из MTOW топливо и загрузку, получается 85 000 — 20 400 — 18 100 = 46 500 кг. Итого самолёт «поправился» лишь на 3100 кг относительно ранних характеристик.
Бытует также версия, что самолёт никогда не весил 43 т, а весил изначально 46, после импортозамещения стал весить 49, такое теоретически тоже возможно, но подтверждений этих данных из надёжных источников нет — есть лишь минимальный полётный вес (т.е. OEW плюс некий запас топлива) 47 100 кг для МС-21-300, указанный в сертификате типа.
Какова же будет дальность при полной загрузке? Известно, что максимальная коммерческая загрузка составляет 21 300 кг (против 22 600 в документе 2018 г.) Приблизительно дальность можно посчитать по формуле Бреге, которая включает аэродинамическое качество, удельный расход топлива, начальную и конечную массы самолёта и долю массы топлива в общей массе.
В случае МС-21 при полной загрузке (21 300 кг) самолёт сможет взять меньше топлива (17 200 кг), чтобы уложиться в MTOW. Поэтому дальность полёта составит около 3162 км.
Перегоночная же дальность, то есть, с нулевой коммерческой загрузкой и полными баками топлива, составит примерно 5085 км, что подозрительно близко к 5100 😉.
А теперь самое интересное. Если OEW вырос на 3100 кг, а MTOW на 5750 кг, то это, наоборот, позволяет увеличить дальность. Нетрудно подсчитать, что иначе дальность при 175 пассажирах составляла бы 3543 км, а при 211 – 2722 км.
Как такое может быть? Очень просто: 43400 (вес пустого) +18100 (нормальная загрузка) + 20400 (максимальный запас топлива) = 81 900 кг. Это больше, чем MTOW старого варианта (79 250 кг), поэтому пришлось бы брать меньше топлива! И лететь ближе. А при полной заправке коммерческая загрузка не превышала бы 15 450 кг.
В итоге более низкий пустой вес при более низком взлётном имели бы преимущество только для перегоночной дальности, которая достигала бы почти 5400 км: но самолёты нужны не для того, чтобы возить воздух.
А что же будет, если мы облегчим самолёт до 43400 кг, но оставим MTOW на уровне 85000?
Тогда при 175 пассажирах дальность вырастет всего с 3830 до 4000 км (просто за счёт снижения веса пустого самолёта). При 211 пассажирах дальность достигнет 3700 км: самолёт стал легче, топлива при полной загрузке можно взять больше.
5100 за счёт композитов и бортового оборудования не получится никак: для увеличения дальности потребуется снижать расход топлива, то есть, дорабатывать двигатели ПД-14, а не облегчать самолёт.
Все расчёты в этой статье, конечно, приблизительные, и точные цифры мы увидим после лётных испытаний и сертификации, но общей сути это не меняет.
Илья Шатилин