3.3. Аналіз факторів, що впливають на економічність літака

На підставі формул (3.1) і (3.2) можна вивести наступний вираз:

де а – собівартість тонно-кілометра, у.о./т∙км; А – видатки на експлуатацію літака протягом однієї льотної години, або собівартість однієї години льотної експлуатації, у.о./год; m_ком – комерційне навантаження, т; V_р – швидкість літака по розкладу, км/год; k_к – коефіцієнт комерційного навантаження, або коефіцієнт завантаження. [3]

Аналізуючи формулу (3.23), при незмінній, або мало змінній собівартості однієї години льотної експлуатації А, можна зробити наступні висновки:

• чим вища рейсова швидкість польоту, тим менша собівартість тонно-кілометра і тим вища економічність, або транспортна ефективність літака;

• чим більше комерційне навантаження, тим менша собівартість тонно- кілометра і, як наслідок, вища економічність літака.

Величина рейсової швидкості V_р визначається згідно формули (3.3а), тобто

Користуючись цією формулою, для літака, розглянутого у попередньому підрозділі, побудовано графік залежності рейсової швидкості від дальності польоту для різних значень крейсерської швидкості без врахування зустрічного вітру, оскільки умови польоту усереднено (див. рис. 3.1).

Аналізуючи формули (3.3а) і (3.23), а також побудований графік, можна зробити наступні висновки:

• чим більша крейсерська швидкість польоту, тим більша величина рейсової швидкості, тим менший негативний вплив зустрічного вітру і тим вище, згідно формулі (3.23), економічність літака;

• чим більша дальність польоту, тим більша величина рейсової швидкості, тобто тим більше величина рейсової швидкості наближається до значення величини крейсерської швидкості і, як наслідок, тим вища економічність літака (якщо при збільшенні дальності польоту комерційне навантаження залишається незмінним).

Ці висновки мають велике значення з точки зору доцільності проектування літаків для польотів з великим навантаженням на велику дальність (від 3000 до 5000-6000 км), що мають великі розміри.

Для дослідження, як змінюється собівартість тонно-кілометра при перевезенні одного і того ж комерційного навантаження на різні відстані, потрібно продовжити розрахунок, розпочатий у попередньому підрозділі, стосовно чотирьох комерційних навантажень: 24393, 30000, 35000 і 41263 кг.

При встановленій злітній масі літака (m₀ = 142,539 т) і середній кілометровій витраті палива (q_км = 6,09 кг/км) комерційному навантаження 24393 кг відповідає максимальна дальність польоту L = 5544 км, комерційному навантаженню 30000 кг – L = 4624 км, комерційному навантаженню 35000 кг – L = 3803 км, комерційному навантаженню 41263 кг – L = 2774 км. При польоті на меншу дальність з таким же комерційним навантаженням, злітна маса літака відповідно зменшується за рахунок зменшення необхідного для такого польоту запасу витрачаємого палива.

При польоті на більшу дальність злітна маса літака зберігається сталою і рівна максимально допустимій, а дальність збільшується за рахунок збільшення запасу палива при відповідному зменшенні комерційного навантаження.

Максимальний запас палива визначається місткістю паливних баків, що визначає максимально можливу дальність літака – перегоночну дальність, при якому максимальне комерційне навантаження обмежується максимально допустимою злітною масою літака.

Дальність польоту з максимально можливим комерційним навантаженням (41263 кг), яке обмежується максимально допустимою посадочною масою, складає 2774 км.

Результати розрахунків по дослідженню залежності собівартості тонно- кілометра від дальності польоту при сталому комерційному навантаженні зведені у

табл. 3.10, рахуючи, що V_кр = 740 км/год, С_п = 1000 у.о. за одну тону, середня кілометрова витрата палива незмінна для усіх дальностей польоту, і видатки на експлуатацію літака, крім вартості палива на політ, сталі (прийняті з попереднього підрозділу), тобто А₁ = А_{а. л} + А_{а. дв} + А_то + А_{з. п} = 241,43 у.о./год.

По даним табл. 3.10 побудовано графік залежності собівартості тонно-кілометра від дальності польоту літака для різних комерційних навантажень, значення яких попередньо прийняте (див. рис. 3.2).

Аналізуючи дані табл. 3.10 та криві зображені на рис. 3.2 можна сказати, що при дальностях польоту, менших розрахункової дальності (L = 3800 км), економічність літака погіршується, але до дальностей рівних 1000-2000 км – незначно. На підставі цього можна зробити висновок, що проектований літак може бути достатньо економічним не тільки при застосуванні на великі дальності, а й при середніх і навіть малих дальностях польоту.

Продовжуючи аналіз факторів, що визначають економічність літака, розглянуто вплив на собівартість тонно-кілометра крейсерської швидкості польоту. Для цього було продовжено розрахунок економічності проектованого літака стосовно польоту на сталу дальність (L = 3803 км) з незмінним комерційним навантаженням (m_ком = 35000 кг) для різних крейсерських швидкостей.

Результати розрахунку зведені у табл. 3.11, по яким побудовано графік залежності собівартості тонно-кілометра від крейсерської швидкості (рис. 3.3).

Розглянувши криву, зображену на рис. 3.3 можна зробити висновок, що найкраща економічність досягається при польоті з крейсерською швидкістю, яка більша за швидкість, що відповідає найменшим витратам палива.

На підставі цього можна зробити висновок, що при експлуатації великого вантажного літака на дальностях, менших максимальної, при збереженні висоти польоту економічно вигідно не зменшувати запас палива, а здійснювати політ з більшими крейсерськими швидкостями, тобто більш важливим є якомога більше скорочення тривалості польоту ніж економія палива у польоті. Це потрібно враховувати при плануванні польоту. Наприклад, якщо вітер на різних висотах має різний напрямок, то більш доцільно виконувати політ на меншому ешелоні висоти з попутним вітром при додатковому збільшенні крейсерської швидкості, навіть якщо витрата палива зросте за рахунок підвищених питомих витрат палива.

Розглянемо вплив висоти польоту на собівартість тонно-кілометра. Найвигідніший політ з точки зору отримання найбільшої дальності польоту відповідає режиму, близькому до польоту при максимальній аеродинамічній якості на максимально можливій (оптимальній) висоті. Ця оптимальна висота буде збільшуватися по мірі облегшення літака за рахунок випрацювання палива (див. рис. 3.4). Тому найвигідніший профіль польоту літака, представляє собою політ з неперервним набором висоти, як це зображено на рис. 3.5. [3]

При польотах на дальність, меншу ніж максимальна і при сталих його параметрах, економічність літака буде змінюватись в залежності від крейсерської швидкості польоту, як показано на рис. 3.3. Якщо розглянути залежність собівартості тонно-кілометра від крейсерської швидкості для різних висот польоту можна зробити висновок, що при польотах на відстань, меншу за максимальну

дальність польоту для визначеного комерційного навантаження, економічно вигідніше зменшувати висоту польоту при одночасному збільшені крейсерської швидкості. У цьому випадку велика витрата палива на горизонтальній ділянці польоту за рахунок підвищених питомих витрат палива двигунами компенсуються зменшенням витрати палива на набір висоти і зниження (планування). [3]

Загальна тривалість польоту при цьому скорочується за рахунок того, що більшу частину шляху літак проходить з підвищеною крейсерською швидкістю, що значно перевищує швидкості набору висоти і зниження. Таким чином, чим менша дальність польоту, тим на меншій висоті економічно вигідніше виконувати його.