Чому Boeing побудував 747 лише з частковою другою палубою?

Авторство: Shutterstock

Boeing 747 – один із найвідоміших літаків у світі, його легко впізнати завдяки лобовому горбу, який у пасажирських варіантах часто містить розкішний салон або додаткові сидіння. 747 – це стара модель, вперше поставлена ​​авіакомпанією, яка стала Pan American World Airways, у січні 1970 року, але найновіший пасажирський варіант масивного чотирициліндрового літака, 747-8, лише нещодавно припинили виробництво після того, як останній літак був поставлений Atlas Air у січні 2023 року.

З огляду на те, що 747 так довго літав у небі, дехто може задатися питанням, чому у нього лише часткова верхня палуба спереду, а не повний другий рівень, особливо враховуючи, що Airbus A380, який випускався з 2003 по 2021 рік, є ще більшим чотирициліндровим реактивним літаком з двома палубами по всій довжині літака. Як виявляється, причина часткової верхньої палуби 747 говорить про його початкове призначення бути вантажним літаком, а не пасажирським, як описано в цій статті.

Обставини проектування 747-го

Авторство: Shutterstock

Причиною використання цієї зони як додаткових місць для сидіння була велика нафтова криза 1973 року, і авіакомпаніям довелося збільшити кількість пасажирів, щоб заробити гроші. Перші 747-і мали так мало вікон з тієї ж причини, що кабіна пілотів розташована над носом літака, а не в його носовій частині; адже 747-й був розроблений як вантажний літак.

Дослідження для Concorde розпочалися ще в 1954 році, і здавалося, що надзвукові повітряні перевезення захоплять світ. Тому Boeing запропонував CX-HLS як військовий вантажний літак, сектор, який все ще використовувався для реактивних літаків з високою вантажопідйомністю. Однак контракт виграв Lockheed C-5 Galaxy, який згодом став ще одним культовим літаком.

У 1958 році компанія Pan Am звернулася до Boeing з проханням створити пасажирський реактивний літак, більш ніж удвічі більший за 707, сподіваючись зменшити вартість місць у своєму флоті на 30%. Оскільки макети CX-HLS виглядали сумісними, а конструкція ще не використовувалася, згідно з обговоренням на Quora , CX-HLS послужив натхненням для майбутнього 747-100 як пасажирського чотиримоторного реактивного лайнера.

Що робить 747 хорошим вантажним судном?

Авторство: Shutterstock

Згідно з публікацією в журналі Airways Magazine, Boeing 747-100, будучи оригінальним варіантом 747, був розроблений лише з трьома вікнами з кожного боку . Для цих ранніх пасажирських варіантів скорочена верхня палуба мала використовуватися як зона відпочинку з обмеженою кількістю місць, в основному для екіпажу. Однак, за даними Aircraft Spotting, авіакомпанії пізніше почали використовувати верхню палубу для пасажирських місць преміум-класу, тому Boeing запропонував варіант з десятьма вікнами з кожного боку.

Між 747-100 та запропонованим CX-HLS є багато спільних елементів, але, незважаючи на натхнення з нього, 747 був навмисно розроблений як пасажирський літак, і багато елементів, такі як конфігурація крила, розташування двигунів, конфігурація носа та конфігурація крила до фюзеляжу, були оптимізовані для цієї мети.

Технічні характеристики Boeing 747-100 та 747-8
747-100	747-8
Діапазон	4620 морських миль	7 730 морських миль
Крейсерська швидкість	490 вузлів (907 км/год)	504 вузли (933 км/год)
Типова місткість	366	495
Вантаж	6 190 кубічних футів	6 345 кубічних футів
Довжина	231 фут 10 дюймів	250 футів 2 дюйми
Розмах крил	195 футів 8 дюймів	224 фути 7 дюймів
Максимальна злітна вага	750 000 фунтів	987 000 фунтів
Місткість палива	48 445 галонів США	63 034 галонів США
Злітна дистанція	10 650 футів	10 200 футів
Силова установка	4 турбовентиляторні двигуни Pratt & Whitney JT9D 4 турбовентиляторні двигуни Rolls-Royce RB211 4 турбовентиляторні двигуни General Electric CF6 (43 500–51 600 фунтів тяги кожен)	4 турбовентиляторні двигуни GEnx-2B67 (66 500 фунтів сили кожен)

Одним із аспектів CX-HLS, що залишився, є піднята кабіна пілотів, яка залишала двері відкритими для вантажних варіантів літака, дозволяючи використовувати всю довжину фюзеляжу для вантажу. Переміщення польотної палуби та невеликої кабіни вище також дозволило створити великі носові двері, які досі можна побачити на 747-F. У теоретичному військовому контексті ці двері дозволяли б заносити та виводити транспортні засоби прямо, тоді як піднята кабіна за польотною палубою могла б перевозити близько 70 військовослужбовців для керування та розвантаження транспортних засобів.

Чому б не використовувати повноцінну верхню палубу?

Авторство: Shutterstock

У всіх варіантах 747 верхня палуба змінювалася. Вона була подовжена у випадку моделей 747-100BSR SUD (розтягнута верхня палуба), які випускалися для виконання надзвичайно щільних регіональних маршрутів японської авіакомпанії Japan Airlines. Подовжений 747-8 також має довшу верхню палубу, що відповідає доданій перед крилом розетці фюзеляжу.

Протягом багатьох років Boeing кілька разів розглядав можливість розтягування верхньої палуби на повну довжину літака, але так і не зробив цього кроку. З точки зору аеродинаміки та конструкції, це було б досить складним завданням, і Boeing виявив, що додавання «горба» для кабіни пілотів та короткої палуби «С» не надто негативно вплине на аеродинаміку, згідно з поширеною думкою на Quora:

«Аеродинамічна конфігурація 747 дуже схожа на конфігурацію 707. Крило 747 має трохи більшу стрілоподібність, ніж у 707, і приблизно таке ж співвідношення сторін. У крило 747 також вбудовано покращену конструкцію аеродинамічного профілю. Той факт, що «горб» був вбудований у конструкцію, не зашкодив аеродинаміці конструкції».

Іншим фактором було те, що однією з цілей Boeing під час проектування літака було його легке переобладнання у вантажний літак, і існує багато вантажних варіантів та конверсій. Причина, чому варіант 747-100BSR SUD міг обійтися подовженими верхніми палубами, полягала в тому, що цей варіант проводив дуже мало часу в крейсерському польоті, оскільки був спеціалізований для короткомагістральних перельотів. Додавання лише «горба» дозволило 747 залишатися аеродинамічно придатним для далекомагістральних перельотів, водночас забезпечуючи корисність вантажного літака:

«Палуба «C» призначалася для кабіни пілотів. Завдяки розташуванню кабіни над палубою «A», можна підняти всю ніс, що забезпечує повний доступ до палуб «A» ТА «B» для безпрецедентного завантаження вантажу. Це була вагома причина, чому вантажна версія була такою «ефективною», і головний її плюс. Розширення палуби «C» далі, ніж це було зроблено, вимагало б розробки абсолютно нової конструкції та інструментів, необхідних для виробництва».

Наскільки життєздатним був Airbus A380?

Щоб зрозуміти, як міг би себе показати Boeing 747 з повною верхньою палубою, достатньо звернути увагу на Airbus A380, який є найбільшим у світі пасажирським авіалайнером, а також єдиним у світі повнорозмірним двопалубним реактивним авіалайнером. Порівнюючи кількість поставок, за даними Airbus, було продано лише 254 літаки A380 , тоді як за всю свою довгу історію було продано 1574 літаки Boeing 747 у всіх варіантах.

Для комерційного пасажирського літака великою перевагою є величезна пасажиромісткість, що добре для авіакомпаній, які обслуговують щільні маршрути між вузлами. Клієнти також люблять A380 за його просторий салон, і A380 пропонує одні з найрозкішніших комерційних салонів, не пов'язаних з його класом. Є кілька суттєвих недоліків такого розміру та ваги, головним з яких є нижча паливна економічність .

Ефективність використання палива залежно від відстані та кількості пасажирів
Літак	Пасажири	Відстань	Ефективність використання палива на людину
А380	554 пасажирів	11 000 км	3,16 л/100 км/пас.
Б747-400	487 пасажирів	10 147 км	3,16 л/100 км/пас.
Б747-8	467 пасажирів	11 000 км	2,82 л/100 км/пас.

У випадку з 747-8 його ефективність значно покращується завдяки використанню сучасніших двигунів та аеродинамічних удосконалень, серед іншого. Ще одним фактором, який слід враховувати, є розмах крил, і A380 обмежений у цьому відношенні, маючи можливість використовувати лише певні виходи на посадку, достатньо широкі для його розміщення. Розмах крил A380 на 16% більший, ніж у 747-8, і для аеропортів, де простір біля виходів на посадку обмежений, а заміна дорого коштує, це може бути досить суттєвим.

Boeing може завдячувати домінуванню у вантажних перевезеннях Boeing 747

Авторство: Shutterstock

Boeing вже давно є домінуючим виробником у сфері авіаперевезень, і гнучкість 747, здатність обслуговувати як комерційні пасажирські, так і вантажні ринки, може бути однією з головних причин успіху Boeing. За даними Air Insight, Boeing має 90% частки ринку літаків у галузі авіаперевезень США. Фактично, найновіший варіант 747-8 мав більше поставок як вантажний 747-8F, ніж як пасажирський літак.

Boeing також пропонує інші хороші вантажні літаки цьому сектору, зокрема 777F та 748F, які продаються дуже добре, а вантажний літак 777X, як очікується, буде сертифікований протягом наступних кількох років. Тим не менш, Airbus прагне почати конкурувати в цьому секторі, і вже на горизонті з'явиться A350F. Ці нові вантажні літаки не можуть з'явитися досить швидко, оскільки попит у секторі авіаперевезень різко зріс за останні роки, і, за прогнозами Boeing, він зросте ще на чотири відсотки в найближчі десятиліття.

У таких умовах вантажні авіакомпанії прагнутимуть отримати якомога більше від решти вантажних літаків 747, а 747-8F, завдяки своїй дальності польоту та можливостям носового завантаження, буде на вагу золота. Це показує, що одне розумне рішення, як-от те, що прийняв Джо Саттер, головний інженер, відповідальний за проектування Boeing 747, може мати величезний вплив на майбутнє компанії та навіть цілої галузі.