Боинг RC-1 - Boeing RC-1

РК-1 "Грубый атлет"
Боинг RC-1.jpg
Впечатление художника от грузового самолета RC-1 над северной Канадой. Стручки на крыльях почти размером с 747SP.
РольГрузовой самолет
ПроизводительБоинг
ДизайнерМарвин Тейлор
Положение делТолько дизайн
Себестоимость единицы продукции
72 миллиона долларов (1972)

В Боинг RC-1, сокращение от «Resource Carrier 1», было разработкой огромного грузовой самолет предназначен для вывоза нефти и полезных ископаемых из северных пределов Аляска и Канада где незамерзающих портов не было. Он был оптимизирован только для миссий на короткие расстояния, доставляя грузы в места для погрузки на корабли, поезда или трубопроводы. В зависимости от роли дизайн получил прозвище «Brute Lifter» или «Flying Pipeline».

Базовая конструкция имела прямоугольное крыло размахом почти 150 м, оснащалась 12 Пратт и Уитни JT9D двигателей и имел 56 колес в основных стойках шасси. В общей сложности 2 300 000 фунтов (1 000 000 кг) груза было перевезено в двух подкрыльевых контейнерах и фюзеляже. RC-1 был бы примерно в два раза больше и по массе Антонов Ан-225 Мрия, самый большой из построенных самолетов, но его полезная нагрузка была примерно в пять раз больше.[а]

RC-1 был разработан в начале 1970-х годов. Быстрый рост реактивное топливо Цены после 1973 года привели к тому, что проект стал неэкономичным.

История

Ранние концепции

История концепции RC-1 восходит к неформальному вопросу, заданному Боинг инженер Марвин Тейлор. Друг, который работал в сфере разведки нефти, спросил Тейлора о возможности подъема по воздуху. сырая нефть из недавно открытого Северный склон Аляски поля для нефтеперерабатывающие заводы на юге. Предварительные расчеты Тейлора показали, что такая система будет стоить во много раз дороже рыночной цены на нефть.[1]

Ряд судебных запретов против Трансаляскинская трубопроводная система введенное в апреле 1970 года, создало возможность того, что нефть с этих месторождений будет застрять. Среди множества возможных решений компания Boeing начала гораздо более серьезную оценку концепции воздушной перевозки. С самого начала было замечено, что ранее не были полностью учтены два важных фактора.[1]

Во-первых, самолет, летящий с Аляски в Калифорнию, будет пролетать над некоторыми из наиболее разработанных морские пути имеется в наличии. За счет как можно более ранней разгрузки на какой-либо другой вид транспорта - танкеры или трубопроводы - количество сожженного топлива будет значительно уменьшено. Что еще более важно, это дало возможность самолету вернуться для следующей загрузки быстрее, чем если бы он долетел до Калифорнии, а это означало, что один самолет мог доставить больше груза за определенное время. Это было замечено в более ранних исследованиях, но полное влияние не было оценено.[1]

Это естественным образом привело ко второй проблеме, связанной с скорость вылета самолета. В первоначальных расчетах они предполагали, что скорость вылета аналогична коммерческим самолетам, таким как Боинг 747, летающих длительными многочасовыми рейсами с нефтяных месторождений на Аляске в Калифорнию. Тем не менее, количество вылетов коммерческих самолетов основано на предпочтениях клиентов относительно того, в какое время они хотят лететь, а не на фактических возможностях самолета. При гораздо более коротких маршрутах и ​​круглосуточной эксплуатации казалось возможным количество вылетов порядка 18–20 полетов в день. Это значительно сократило количество самолетов, которые требовались для обеспечения того или иного уровня обслуживания.[1]

С этими двумя концепциями казалось, что существующие переоборудование грузовых самолетов, таких как 747, приведет к тому, что цены на воздушные перевозки будут чуть ниже нынешних цен на нефть. Это было не особенно практично, но, учитывая значительные улучшения по сравнению с первоначальными концепциями, последовали дальнейшие исследования. В первом из них рассматривались модификации существующих грузовых самолетов 747F, убирающие реактивное топливо с крыльев из-за малой дальности (вместо этого полагаясь на баки в фюзеляж и хвост). При уменьшении нагрузки на крылья груз мог перевозиться по пролетам или в баках крыла. С этими изменениями в середине лета 1970 года компания Boeing представила план поставок нефти по цене от 1,50 до 2,00 долларов за баррель. Нефтяные компании не интересовались.[1] В то время баррель продавался примерно по 3 доллара.[2]

Большие равнины

В 1970 г. Канадский премьер-министр Пьер Трюдо начал Великие равнины учиться экономическое развитие канадского запада и севера. Задача проекта заключалась в рассмотрении только «общей картины» разработок, которые были в пределах возможностей существующих технологий.[3]

В рамках этого проекта известные полезные ископаемые и потенциальные месторождения нефти и газа в Канадский арктический архипелаг рассматривались для разработки. Доставка продуктов оказалась огромной проблемой; морские пути были свободны ото льда всего несколько месяцев в году, и для строительства железнодорожной станции даже до ближайшей подходящей береговой точки все равно потребовалось бы проложить сотни миль рельсов тундра.[b] Трубопровод должен был проходить как по суше, так и по воде, и его строительство также считалось чрезвычайно сложным.[4]

Команда проекта узнала о работе Boeing с 747F и связалась с ними по поводу возможности использования той же базовой системы для перевозки руды вместо нефти. Это дало толчок к разработке окончательной концепции RC-1.[5] Для перевозки руды, которую нельзя было просто закачать в цистерны в самолете, команда начала рассматривать возможность использования контейнеров для выгрузки, которые можно было бы загружать в автономном режиме по бокам аэропортов. Затем контейнеры будут доставлены к самолету для полета к железнодорожной станции. Там их высадили и высадили в поезда, пока самолет летел обратным рейсом, взяв с собой набор уже пустых контейнеров с предыдущего самолета. По мере изучения концепции стало ясно, что автономная погрузка значительно сокращает время обработки любого груза, включая нефть. Кроме того, специальные контейнеры позволяли им перевозить любые грузы на одном самолете.[5]

Это привело к вопросу о том, где должны быть расположены эти капсулы. Очевидным решением было бы загрузить их в огромный фюзеляж самолета. Однако для этого потребуется открыть нос или хвост, что добавит некоторой сложности. С самого начала было замечено, что его можно было бы загрузить намного быстрее, если бы вместо этого разместить груз под крыльями; грузовые контейнеры можно было подвести к любой стороне самолета одновременно. Как только это было рассмотрено, стало ясно еще одно важное преимущество; расположив капсулы ближе к шасси резко увеличилось общее количество перевозимых грузов. Это позволяло размещать шасси на крыльях, как на традиционных конструкциях, вместо сложных систем, установленных на фюзеляже, которые обычно используются на тяжелых подъемниках. Это привело к дальнейшей модификации: по два комплекта шасси с каждой стороны каждого грузового отсека, в общей сложности восемь комплектов основных стоек шасси, распределяли нагрузки.[5]

Используя такое количество шасси на стреловидное крыло создавал значительные проблемы, когда самолет пытался развернуться на земле. Для этого можно было использовать управляемые стойки шасси, но только за счет дополнительной сложности. Более простым решением было просто использовать прямое крыло, чтобы шасси находились на одной линии. Однако это ограничило бы конструкцию более низкими скоростями ниже примерно 0,7 Маха (см. волновое сопротивление ). Это было вполне приемлемо для перевозки на короткие расстояния, когда время круиза было настолько коротким, что добавленная скорость практически не влияла на время полета туда и обратно. Ограничивая себя скоростями, не намного превышающими скорость пропеллера, инженеры могли выбрать крыло, предназначенное исключительно для работы на малых скоростях и при большой подъемной силе. Результат был больше похож на крыло авиалайнера 1930-х годов, чем на современный реактивный самолет.[5]

Последним соображением, особенно для проекта Великих равнин, было использование метан на топливо вместо авиакеросина. Из-за соображений аэродинамического контроля фюзеляж RC-1 должен был быть очень большим, но при этом почти ничего не нес. Это оставляло огромное пространство для топливных баков, и использование метана, водорода или других легких видов топлива было естественным соображением. Поскольку канадская группа также была заинтересована в использовании RC-1 для перевозки сжиженный природный газ, использование его в качестве топлива для самолетов (природный газ в основном метан) было очевидным выбором. Метан горит намного чище, чем топливо для реактивных двигателей, и значительно продлит срок службы двигателя, а также снизит потребность в обслуживании. Это также избавило бы от необходимости доставлять топливо на северные объекты, они могли бы просто вырабатывать топливо на месте.[5]

Чтобы соответствовать пропускной способности и экономичности 48-дюймового (1,2 м) нефтепровода, то же самое рассматривается для трубопровода на Аляске и Трубопровод в долине Маккензи для системы требовалось 50 самолетов (около 15 из них были запасными), каждый из которых нес около 8000 баррелей нефти и летал 24 часа в сутки.[6] Самолет оценивался в 72 миллиона долларов каждый (около 439 долларов сегодня) и летал по цене от 1 до 1½ цента за тонно-милю.[7]

Проекту понравилось предложение РК-1, и последовало несколько широко разрекламированных историй о нем. Их особенно интересовало то, как это позволяло им иметь рыночную гибкость; RC-1 может достигать трубопроводов в Кокрейн, Онтарио, любой из существующих трубных головок в Альберта, или любую точку между ними. Если рыночный спрос изменился, они могли бы просто отправлять газ в другое место, тем самым избегая циклических колебаний цен между различными точками трубопроводной сети.[3]

Проект также изучал танкеры и грузовые суда, способные управлять Арктический океан и Гудзонов залив весь год,[7] и новый северный глубоководный порт для поддержки этих судов, именуемый «Нортпорт». Это вызвало серьезную обеспокоенность в г. Черчилль, Манитоба, в то время единственный крупный порт Гудзонова залива. Черчилль был связан на юге Гудзонов залив, но его порт был слишком мелким, чтобы принимать рассматриваемые ледоколы с глубоким корпусом. Northport, считается Честерфилд Инлет или даже Repulse Bay, подключился бы к Черчиллю через новую железнодорожную линию,[4] но он также заменит Черчилля в качестве полезного торгового порта. RC-1 снял бы эти опасения; Строительство аэропорта в Черчилле было намного дешевле, чем строительство нового порта и соединяющей его железной дороги.

Проект также рассматривал не связанные между собой проекты, в том числе огромные рыбные фермы в прериях, подпитываемые из огромных подземных водоносных горизонтов с теплой водой, и круглогодичные «овощные фабрики» в Арктике.[3]

Конец дизайна

После внесения этих изменений компания Boeing снова была готова представить новый дизайн RC-1 разработчикам Нефтяные месторождения Прудхо-Бэй. К этому времени было сделано несколько успешных попыток SSМанхэттен заставить транзит Северо-Западный проход в 1969 и 1970 годах, но «ледокол-танкер» считался слишком рискованным для непрерывной эксплуатации. В 1972 г. компания Boeing смогла предложить RC-1 в качестве замены, позволяющую перевалку в любой подходящий порт, железнодорожную станцию ​​или трубопровод.[8] Согласно последним исследованиям, затраты составляли от 86 центов до 1,02 доллара за баррель.[9]

К этому моменту Boeing вложила около 500 000 долларов своих собственных денег в серию исследований RC-1. При заинтересованности как Канады, так и США, проект Great Plains был уверен, что сможет собрать группу компаний, готовых профинансировать 15 миллионов долларов, необходимых для полного исследования дизайна.[3]

История в виде Нефтяной кризис 1973 года, положил конец этим планам. Примерное удвоение цен на авиакеросин в период с 1973 по 1974 гг.[10] сделало RC-1 более не конкурентоспособным с трубопроводом. Похоже, что никаких дополнительных работ над дизайном не проводилось. В конечном итоге месторождения Аляски будут обслуживаться Трансаляскинская трубопроводная система.[11]

Дизайн

RC-1 в первую очередь предназначался для полетов на короткие расстояния, от 800 до 1610 км, с быстрым разворотом на концах. Это уменьшило потребность в высоких крейсерских скоростях.

Концепция низкой скорости позволила обойтись без некоторых особенностей, обычно присущих реактивным самолетам, в частности, стреловидное крыло. При использовании обычного прямоугольного крыла было значительно увеличено сопротивление на большой скорости (см. волновое сопротивление ), но и тихоходный подъемник также был значительно увеличен. Кроме того, прямоугольная форма в плане позволила двойному лонжероны крыла быть цельными, и все двигатели, шасси и груз можно было прикрепить непосредственно к лонжерону. В случае стреловидного крыла это создаст значительные крутящие нагрузки в том месте, где крылья встречаются с фюзеляжем.[12]

Во многих других аспектах конструкция была относительно похожа на другие грузовые самолеты той эпохи. Фюзеляж был большим и размером примерно с широкофюзеляжный авиалайнер (хотя относительно длины он казался узкофюзеляжным), с Т-образный хвост в конце. Дюжина двигателей была равномерно распределена по крыльям, с каждой стороны по четыре двигателя на внешних секциях и два между грузовыми отсеками и фюзеляжем.[12]

Для снижения нагрузок на взлетно-посадочную полосу в самолете использовалось массивное шасси с 56 колесами. Большинство колес было расположено на восьми опорах по шесть колес на каждой, четыре по бокам, расположенным вдоль нижней стороны крыльев для распределения нагрузок. В носовой стойке использовалась единственная стойка с восемью колесами, которая сама была размером с главную стойку 747-го. Полностью развернутое шасси требовало взлетно-посадочной полосы шириной 400 футов (120 м), но если самолет был разгружен, внешнее шасси можно было поднять, чтобы обеспечить посадку на существующих коммерческих взлетно-посадочных полосах. Это было полезно для паромных и служебных рейсов.[12]

Груз перевозился в установленных на крыле контейнерах, каждый из которых состоял из цилиндра диаметром 26 футов (7,9 м) и примерно такой же длины, как и полуприцеп. Этот размер был выбран, чтобы позволить им перевозить стандартные грузовые контейнеры 8 на 8 футов (2,4 на 2,4 м) в компоновке 2 на 2, как у 747F. Каждый самолет будет нести четыре таких отсека, по два с каждой стороны, по одному спереди и сзади двух лонжеронов. Цилиндры были соединены с аэродинамическими обтекателями во время подготовки на земле, в зависимости от того, будут ли они располагаться на передней или задней части крыла. Само крыло имело «заглушку», которая фиксировалась на стручках. При объединении в крыло в результате получилась одна обтекаемая капсула длиной около 150 футов (46 м), примерно такой же длины, как у 707. Контейнеры могли перевозить приблизительно 2 000 баррелей нефти или 500 000 фунтов (230 000 кг) другого груза.[12]

Погрузка контейнеров производилась на параллельных железнодорожных путях, по два пути по бокам от самолета. Передняя и задняя половины гондол размещались в конце гусениц погрузчиков, а гондолы - ниже линии крыльев. Самолет выруливает в положение между рельсами, а затем погрузчики поднимают гондолы в положение для фиксации на лонжеронах. Затем они направлялись к самолету для спаривания.[12]

Для достижения требуемой скорости вылета, необходимой для реализации концепции «летающего трубопровода», компания Boeing спроектировала аэропорт вокруг самолета. Это было три параллельные взлетно-посадочные полосы, которые будут работать одновременно. Самолеты приземлились на двух внешних взлетно-посадочных полосах, а затем вырулили по большим эксплуатационным перронам на обоих концах взлетно-посадочных полос. Здесь они сбросили свои грузовые контейнеры и забрали пустые на обратный рейс. Две такие перегрузочные станции располагались на обоих концах, чтобы поддерживать требуемую скорость вылета.[13]

Вес самолета после разгрузки был настолько уменьшен, что взлет по ветру был очевиден, что сэкономило время и топливо, необходимые для руления до конца средней взлетно-посадочной полосы. В случае очень сильного ветра центральная взлетно-посадочная полоса будет использоваться в качестве рулежной дорожки для возврата самолета к концам двух внешних взлетно-посадочных полос для взлета. Это снизит скорость боевых вылетов. Аналогичным образом, в конце маршрута с загрузкой самолет приземлится по ветру, загрузится и взлетит по ветру.[13]

Пустой вес составлял 985000 фунтов (447000 кг), что почти вдвое больше, чем у Антонов Ан-225, самый большой и тяжелый самолет, который будет построен, весом 285 000 кг (628 000 фунтов).[14]

Характеристики

Данные из Тейлор, 1973

Общие характеристики

  • Экипаж: 3
  • Длина: 338 футов (103 м)
  • Размах крыльев: 478 футов (146 м)
  • Высота: 86 футов (26 м)
  • Площадь крыла: 32,560 квадратных футов (3,025 м2)
  • Пустой вес: 985000 фунтов (446,788 кг)
  • Максимальный взлетный вес: 3,550,000 фунтов (1,610,253 кг)
  • Грузовой отсек, четыре цилиндра диаметром 26 футов, длиной более 40 футов, рассчитанные на четыре стандартных грузовых контейнера каждый
  • Электростанция: 12 × Пратт и Уитни JT9D турбовентиляторы, Тяга 45000 фунтов-силы (200 кН) каждый

Спектакль

  • Крейсерская скорость: 460 миль / ч (740 км / ч, 400 узлов)
  • Классифицировать: 1000 миль (1600 км, 870 миль) Диапазон указан с полной загрузкой груза

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Максимальный взлетный вес Мрия составляет около 1400000 фунтов (640 000 кг); RC-1 имел максимальную взлетную массу 3550 000 фунтов (1610 000 кг) и нес 2300 000 фунтов (1000000 кг) груз.
  2. ^ Видеть Салехард-Игарка вокзал за неполный советский образец, который быстро пришел в негодность из-за вздутия.

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ а б c d е Тейлор 1973, п. 18.
  2. ^ "Цена первой закупки сырой нефти в США". ОВОС, 1 ноября 2013 г.
  3. ^ а б c d Планы 1972 года, п. 7.
  4. ^ а б Андерсон 1972, п. 19.
  5. ^ а б c d е Тейлор 1973, п. 19.
  6. ^ Валь, Пол. «У чего 56 колес и мух? Самый большой самолет в мире». Популярная наука, Октябрь 1972 г., стр. 97, 132.
  7. ^ а б «Суперджамбо-самолеты ищут возможности для транспортировки нефти и газа». Евгений Регистр-Страж, 18 сентября 1972 г.
  8. ^ Наске, Клаус и Герман Слотник. «Аляска: история 49-го штата». Университет Оклахомы Пресс, 1987, с. 256.
  9. ^ Тейлор 1973, п. 21.
  10. ^ «Топливный и воздушный транспорт». Кафедра воздушного транспорта, Университет Крэнфилда, п. 6.
  11. ^ Берри, Мэри Клэй (1975). Трубопровод на Аляске: политика претензий на нефть и исконные земли. Издательство Индианского университета.
  12. ^ а б c d е Тейлор 1973, п. 20.
  13. ^ а б Тейлор 1973, стр. 20-21.
  14. ^ Гебель, Грег. «Антоновские гиганты: Ан-22, Ан-124 и Ан-225: Антонов Ан-225 Мрия (« Казак »). Воздушные векторы, 13 сентября 2001. Дата обращения: 21 августа 2012.

Библиография