Про самолёт МС-21: разбор, что это вообще⁠⁠1

МС-21 расшифровывается как магистральный самолёт двадцать первого века. Именно на него рассчитывает большинство российских авиакомпаний в ближайшие годы. Но главный вопрос настоящего — когда будет получена государственная сертификация, после которой возможны лётные испытания и только потом постановка на регулярные рейсы. Сертификацию ждём со дня на день. А пока рассказываем, что это за лайнер и куда он нас увезёт на крыльях из новейших композитных материалов. Ведь доля пластика у него в конструкции — 30 процентов. И это рекорд для самолётов такого класса.

МС-21 — первый в своём классе самолёт с крылом из композитных материалов, представитель нового поколения. Также в этом классе Airbus А320 и Boeing 737-800. Именно их, как предполагается, будут заменять на МС-21 российские авиакомпании. И именно их новый лайнер должен превзойти по некоторым своим параметрам. В комплексной программе развития авиатранспортной отрасли Российской Федерации до 2030 года запланировано производство корпорацией «Иркут» 270 самолётов МС-21.

Первый МС-21 во время полёта над Байкалом. Фото: корпорация «Иркут»

Первое рождение

В начале 1990-х российской авиации понадобился новый лайнер на полторы сотни пассажиров, который бы занял в наших авиакомпаниях нишу между ближнемагистральным 120-местным Як-42 и среднемагистральным 210-местным Ту-204. Так родился МС-21 на 160 пассажиров.
Первоначально это был совместный проект Опытно-конструкторского бюро имени А. С. Яковлева и Авиационного комплекса имени С. В. Ильюшина. Он родился под именем Як-242 в апреле 1993 года. В ОКБ Яковлева прошла защита эскизного проекта самолёта нового поколения для замены в производстве Як-42. Проектом руководил Владимир Дмитриев, первый заместитель генерального конструктора бюро.

В отличие от прежних реактивных лайнеров Як-40 и Як-42, которые имели по три двигателя в хвостовой части, Як-242 предлагался с двумя двигателями под крылом. Для него были выбраны самые современные на тот момент двигатели ПС-90 в варианте А12 с тягой 12 000 кгс. Однако из-за недостатка финансирования развитие проекта затормозилось.

Схемы к проекту Як-242. Фото: из книги А. Артемьева «Крылья сверхдержавы»

В 1990-е авиаотрасль в России ушла в крутое пике и по показателям пассажиропотока, и по производству авиатехники. Если в 1990 году в РСФСР было перевезено 94 миллиона пассажиров, то в 1999 году все авиакомпании России едва перевезли лишь 20 миллионов человек — самый низкий показатель с 1970-х. Заметно выросла разве что доля международных рейсов. Но в целом ситуация была катастрофической.

Показатели производства тоже красноречивы: в 1992 году был сделан 81 гражданский самолёт и 337 вертолётов, в 1996 году все авиазаводы России произвели 5 самолётов и 65 вертолётов. Причиной было прежде всего снижение спроса на полёты — пассажиры обеднели, следовательно и перевозчики перестали зарабатывать. Авиакомпаниям нечем было платить производителям, а у государства для этого не хватало средств.

Авиакомпании продолжали летать в основном на советских самолётах. Новые модели были бы экономичнее, но за них надо было платить — а старые при приватизации достались практически бесплатно или были доступны на рынке по низким ценам.

При этом рынок был фактически закрыт для импорта. Пошлина на гражданские самолёты была установлена в размере 20 процентов, также надо было платить 18 процентов НДС, что увеличивало стоимость импортной техники на 41,6 процентов — это фактически запретительный уровень. Только три российских перевозчика в 1990-е смогли позволить себе «иномарки» — но исключительно потому, что договорились об отмене для них таможенных пошлин. Хотя низкая себестоимость эксплуатации и интерес пассажиров к ним окупали затраты.

У «Аэрофлота» были полученные перед самым концом СССР Airbus A310, парк которых компания затем увеличила за счёт подержанных, а в 1997 году заключила договор о лизинге 10 новых Boeing 737-400 и двух Boeing 777-200ER. «Трансаэро» начинала с арендованных Ту-154 и покупки Ил-86, в 1993 году приобрела подержанные Boeing 737-200, в 1995 году взяла в лизинг новые 757-200, а в 1997-м — и новейшие 737-700.

Добиться льготы удалось и авиакомпании «Сахалинские авиатрассы». В 1994 году она приобрела в лизинг подержанный Boeing 737-200 и в 1996 году получила освобождение от пошлин для него и ещё двух аналогичных самолётов. Другие авиакомпании не обладали лоббистскими возможностями, да и позволить себе покупку новой техники в принципе не могли.
В 1993 году была запущена государственная программа развития гражданской авиационной техники России до 2000 года. Однако она была основана на ошибочных оценках потенциального спроса, включала слишком много проектов при недостатке финансирования. Так что заметных результатов достигнуто не было, хотя её и продлевали на 2001 год.

Второе рождение

У сменившей её программы «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002–2010 годы и на период до 2015 года» было важное отличие: в неё включили конкурсы проектов, которые должны были получить финансирование из бюджета. И в середине 2002 года Российское авиационно-космическое агентство, в чьё ведение тогда входила авиация, объявило два тендера — на проекты регионального и ближне-среднемагистрального авиалайнеров.

Сборка МС-21 в корпорации «Иркут». Фото: страница сообщества МС-21 «Магистральный самолёт XXI века» во ВКонтакте

ОКБ имени Яковлева вспомнило про свой среднемагистральный Як-242 1993 года и в партнёрстве с «Ильюшиным» решило развивать этот проект. Для конкурса его назвали более звучно — магистральный самолёт двадцать первого века, МС-21. Их конкурентом стал Ту-234 конструкторского бюро «Туполев» — дальнемагистральная версия Ту-204, которая позже выпускалась под обозначением Ту-204-300.

Авторы проекта МС-21 получили поддержку промышленно-финансовой группы, в которую входили научно-производственная корпорация «Иркут», авиазаводы в Смоленске, Ульяновске и Воронеже и Национальный резервный банк. А ещё проект впервые поддержала лизинговая компания «Ильюшин Финанс Ко.», заявив о готовности продавать новую машину. Дело в том, что в условиях плановой экономики СССР организацию поставок эксплуатантам от производителей брало на себя государство. В рыночных условиях кто-то должен был финансировать приобретение.

Представленный на конкурс проект МС-21 включал сразу несколько версий по длине: на 132 пассажира, а также на 156 мест и на 174. Также предлагался грузовой вариант — на 17 тонн. Дальность в зависимости от модификации должна была составлять от 4500 до 5500 километров.

Монтаж кабины МС-21. Фото: корпорация «Иркут»

МС-21 с самого начала планировали выпускать с несколькими моделями двигателей — с проектируемыми российскими ПС-12 (вместо ранее предлагавшихся ПС-90А12), с франко-американскими CFM-56 7B26 и с американо-британскими IAE V2527. Это обычная практика: многие авиакомпании имеют свои предпочтения по производителям моторов — и самолёты делают под покупателей.

Итоги конкурса были подведены 21 июня 2003 года и объявлены в августе на авиасалоне МАКС в Жуковском. Лучшим ближне-среднемагистральным назвали МС-21. Причём за него единогласно проголосовали все 16 членов комиссии. (Среди регионалов был выбран проект корпорации «Сухой» RRJ-75, сейчас известный как Суперджет 100.)

Победители получили финансирование на подготовку производства и сертификацию из бюджета, примерно по 150 миллионов долларов. Правда, по оценкам того времени, на запуск серийного производства нужно было в четыре раза больше. И деньги разработчикам предстояло искать самостоятельно. Общая стоимость проекта МС-21 оценивалась в 7–8 миллиардов долларов, а первый полёт был запланирован на 2015 год.

Сроки сдвинулись вправо

В 2008 году изменился главный исполнитель: КБ Ильюшина решило сосредоточиться на военно-транспортных самолётах, и головным разработчиком стала корпорация «Иркут».

По состоянию на 1 сентября 2018 года, по оценкам Счётной палаты РФ, общий бюджет проекта МС-21 составил 438 млрд, которые планировали израсходовать с 2008 по 2025 годы. На момент оценки было потрачено 158,3 млрд. Стоимость постепенно увеличивалась из-за необходимости создавать новые производства для замещения импорта комплектующих, попавших под санкции. Предполагается, что общие затраты на проект составят примерно 500 млрд рублей. То есть примерно 8 млрд долларов. Это вполне обычная стоимость для подобных проектов в мире.

Первый опытный МС-21 выкатили (выкатка — общепринятый термин для такого события) 8 июня 2016 года, а первый полёт он совершил 28 мая 2017 года.

Выкатка МС-21 8 июня 2016 года. Фото: корпорация «Иркут»

Сегодня испытания и сертификация длятся довольно долго. В 1970-е — 1990-е производители укладывались в год и даже меньше. Из новейших типов рекордсмен по скорости ввода в эксплуатацию — Airbus A350. Он вышел на регулярные рейсы 15 января 2015 года, через полтора года после первого полёта 14 июня 2013 года.

Первый полёт МС-21 28 мая 2017 года. Фото: Denis Fedorko / wikimedia

МС-21 создан буквально с чистого листа — это, безусловно, удлиняет процессы. Но нельзя отрицать, что сроки сдвигались и неоднократно. Предполагалось, что поставки авиакомпаниям начнутся в 2019 году, потом — в 2020-м, потом говорили про 2022 год. Сейчас начало регулярных рейсов на МС-21 намечено на 2024 год. И даже то, что ввод в эксплуатацию его китайского аналога COMAC C919, который взлетел впервые в мае 2017 года, ожидается в конце 2022-го, не оправдание. Почему МС-21 задержался?

Сдвиг сроков вправо, а попросту говоря, задержки в исполнении планов, довольно типичная ситуация в такой сложной отрасли, как авиастроение. Производители самолётов зависят от поставщиков комплектующих. А новейшие технологии не всегда получается реализовать по графику. В случае с МС-21 сыграла свою роль и большая политика.

Санкции как двигатель

Для снижения массы и достижения лучших характеристик обшивка крыла, оперения и некоторых деталей фюзеляжа МС-21 выполнена из композитного материала вместо традиционных алюминиевых сплавов. Это первый самолёт такого класса с долей композитов в конструкции около 30 процентов. Для сравнения у A320 из композитов оперение, предкрылки, закрылки, гондолы двигателей, обтекатели центроплана — оценочно, меньше 10 процентов основных структур.

Перелёт первого МС-21 из Иркутска в Жуковский. Фото: корпорация «Иркут»

Композитными называют материалы из нескольких компонентов. К ним можно отнести, например, железобетон — армированный металлом цемент, или фанеру — проклеенные слои шпона. Но сейчас под композитами чаще всего понимают пластик, армированный волокном, стеклянным или углеродным. Углеволокно обеспечивает очень высокую прочность готового материала при небольшой массе — по этим параметрам углепластик превосходит алюминиевые сплавы. Для МС-21 из углепластика изготовлены панели облицовки крыла, которые крепятся на алюминиевые детали каркаса, заменяя алюминиевые листы. Это не очень значительно снизило массу крыла — его углепластиковые детали весят примерно на 300 килограммов меньше алюминиевых аналогов. Но высокая прочность композитов позволила придать крылу более выгодные с точки зрения аэродинамики размеры. Проще говоря — оно тоньше и уже, чем полностью металлическое. По цвету неокрашенных углепластиковых панелей такое крыло называют «чёрным».

Изготовитель крыла — российская компания «АэроКомпозит». Первоначально она планировала использовать импортное сырьё: волокно и пропитку американского производства. В сентябре 2018 года компания попала в санкционные списки, поскольку поставляет детали и для военных самолётов. В результате для первых опытных МС-21 композитные детали сделали из импортных материалов, а далее пришлось разрабатывать свои.

Их смогли предложить российские предприятия — в частности, дочерняя компания «Росатома» UMATEX и другие. В июле 2021 года на очередной, шестой по счёту, МС-21 на авиазаводе в Иркутске было установлено крыло российского производства. Кстати, этот МС-21 с бортовым номером 73361 считается первым серийным экземпляром.

Санкции осложнили и ситуацию с двигателями. Первоначально была договорённость с двумя поставщиками. Большинство МС-21 планировалось оснастить PW1431G американской компании Pratt & Whitney. Этот вариант получил обозначение МС-21-300. Самолёт с бортовым номером 73361 именно такой. Версия МС-21-310 с российскими двигателями ПД-14 была запланирована для государственных заказчиков: специального лётного отряда, Министерства обороны, Министерства внутренних дел и Министерства чрезвычайных ситуаций, которые также планируют приобрести МС-21.

Первый полёт МС-21 с двигателями ПД-14 в декабре 2020 года. Фото: корпорация «Иркут»

Первые МС-21 взлетели с двигателями PW просто потому, что испытания ПД-14 на тот момент ещё не были завершены. PW1431G — самые мощные модели семейства PW1000G. Их ближайшие родственники — один из вариантов силовой установки для A320neo, а версией диаметром и тягой поменьше оснащают Airbus A220 и второе поколение семейства самолётов Е175 и E195 от Embraer.

Первый МС-21-310 полетел в декабре 2020 года. Двигатель ПД-14, как и его американский коллега, тоже представитель целого семейства. В него входят несколько версий ПД-14, а также ПД-18, ПД-10 и ПД-8 — последний предназначен для перспективного обновлённого SSJ, в котором по примеру МС-21 импортные комплектующие будут замещены российскими.

Одноклассники

По сочетанию вместимости и дальности МС-21 относится к наиболее распространённому классу реактивных пассажирских самолётов — среднемагистральным авиалайнерам. В последние 40 лет именно такие машины, вместимостью в среднем 150–180 пассажиров и с дальностью полёта от 3500 до 5000 километров, выполняют больше всего рейсов и доминируют в авиапарке большинства авиакомпаний. И производят их больше всех. Самый популярный реактивный самолёт в мире — Boeing 737-800. C 1997 по 2021 год выпущено 5172 штук 737-800 и его версии для VIP-перевозок BBJ2. Второе место занимает одноклассник и конкурент Airbus A320, выпуск которого начался в 1987-м, а в 2020-м был сделан 4752-й представитель этой модели.
Сейчас их заменили в производстве более современные модификации с более экономичными двигателями соответственно: Boeing 737-8 семейства MAX и Airbus A320neo (New Engine Option).

Boeing и Airbus выпускали и выпускают семейства из нескольких моделей разной длины и вместимости. Но 737-800 и A320 стали более популярными, чем их версии большей (Boeing 737-900ER и A321) и меньшей (737-700, 737-600, A319 и A318) вместимости. Так что не случайно и среди версий МС-21 для старта выбрали именно среднюю.

МС-21-300 и МС-21-310 на авиасалоне МАКС-2021 в Жуковском. Фото: Объединённая авиастроительная корпорация

По проекту предусматривается три варианта МС-21 по длине — кроме МС-21-300 ожидаются укороченный на 8,5 метра МС-21-200, который благодаря меньшей массе имеет увеличенную дальность, и удлинённый на 4,4 метра МС-21-400, который может перевозить до 230 человек.

По обеим дополнительным версиям готова конструкторская документация. Но для МС-21-400 необходимо крыло увеличенной площади и двигатели ПД-14М, которые пока в работе. Сроки появления МС-21-200 зависят от интереса авиакомпаний. Судя по опыту конкурентов, укороченные версии пользуются меньшим спросом, чем удлинённые.

В СССР представителем этого класса был Ту-154, который также стал бестселлером советского авиапрома — было построено 1026 штук. Его должен был заменить Ту-204, но этого не случилось по экономическим и отчасти политическим причинам.

МС-21 — фактически преемник Ту-204. Но так случилось, что МС-21 будут выпускаться параллельно с Ту-214. Различных версий Ту-204 и Ту-214 пока выпущено около 90 штук, и в соответствии с упомянутой выше программой развития авиатранспортной отрасли до 2030 года должно быть сделано ещё 70 Ту-214. Это связано с тем, что их производство на авиазаводе в Казани можно увеличить быстрее, чем запустить с нуля выпуск МС-21 — так что 214-е станут временным решением для авиакомпаний и помогут им дождаться МС-21.

Когда меньше значит лучше

При проектировании МС-21 были учтены новейшие тенденции на рынке авиалайнеров. В первую очередь это означает повышение экономичности. Для самолёта выбрали композитное крыло — снижение массы не только достоинство само по себе, но и возможность уменьшить его толщину и хорду. Тогда при том же размахе крыло обеспечивает лучшее аэродинамическое качество — отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению. Эта характеристика имеет физический смысл — сколько километров пролетит по горизонтали самолёт при выключенных двигателях за время, пока он снижается на один километр. У МС-21 этот параметр равен 18,2, это примерно на 10 процентов больше, чем у аналогов от Airbus (16,3) и Boeing (15,0). Это снижает расход топлива. Конструкторы даже не использовали законцовки крыла, которые устанавливают на самолёты для снижения завихрений и сопротивления воздуха.

МС-21-300 возле ангара. Фото: корпорация «Иркут»

Академик РАН Сергей Чернышев, генеральный директор Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), где проходят испытания МС-21, в интервью «Российской газете» пояснил: «Законцовки добавляют аэродинамическое качество. Однако их установка — это дополнительный вес. Устанавливать концевые крылышки или нет — это всегда вопрос многодисциплинарной оптимизации. На данном этапе создания семейства самолётов МС-21 аэродинамические характеристики базовой компоновки и без этих „крылышек“ достаточно хорошие».

Экономичность — это то, что имеет значение для авиакомпаний. Однако у МС-21 есть и другие преимущества — их могут оценить пассажиры.

И больше тоже лучше

Когда-то Airbus, проектируя свой первый узкофюзеляжный А320, учёл проблемы лидера рынка того времени Boeing 737 и сделал самолёт более широким. Это обеспечило комфорт пассажирам и дало возможность размещать груз и багаж в контейнерах.
МС-21 спроектировали ещё более просторным. Максимальная ширина фюзеляжа у него 4,06 метра, это на 0,3 метра больше, чем у Boeing 737, на 0,11 метра больше, чем у А320, и на 0,1 метра больше, чем у китайского C919. Ширина салона МС-21 — 3,81 метра (у аналогичных Boeing, Airbus и COMAC салон имеет ширину 3,54 м, 3,70 метра и 3,73 метра соответственно), и авиакомпании-заказчики могут ставить более просторные кресла или увеличить величину прохода. При демонстрации МС-21 на авиасалоне МАКС-2019 в Жуковском в проходе специально поставили стандартную тележку, чтобы посетители могли убедиться в том, что вполне могут с ней разойтись.

Компьютерная модель компоновки салона МС-21. Фото: корпорация «Иркут»

Большая ширина салона позволит авиакомпаниям варьировать компоновку, например, ставить более широкие кресла: в них можно менять позу, что компенсирует ограничение пространства между рядами.

Конструкторы салона постарались использовать возможность и для решения другой проблемы пассажиров — размещения ручной клади. Размеры верхних полок позволяют не укладывать стандартные чемоданы «кабинного размера», а ставить их вертикально. Так что есть место для ручной клади каждого пассажира, а не для троих из четверых. У Airbus A320 такие полки сейчас доступны как опция, а Boeing 737 в принципе не может быть оснащён подобными из-за недостатка места.

Ещё одна авиатенденция — стремиться к более комфортному давлению в салоне. Раньше минимальное давление было эквивалентно атмосферному давлению на высоте 2400 метров над уровнем моря. В МС-21 оно соответствует высоте 1800 метров. Как и в самых современных дальнемагистральных Boeing 787, Airbus A380 и A350 и некоторых новых бизнес-джетах. Так пассажиры, особенно дети и люди в возрасте, чувствуют себя комфортнее — меньше вероятность, что заложит уши. Кстати, минимальное давление в салоне достигается только на максимальной высоте полёта. Если самолёт летит ниже, то и давление в салоне выше. А ещё способность создавать на больших высотах комфорт для пассажиров говорит о повышенной прочности конструкции фюзеляжа — он выдерживает больший перепад давлений.

Размеры иллюминаторов также увеличены. А пилотам лучший обзор обеспечивают гнутые стёкла кабины.

Вид из кабины пилотов МС-21. Фото: страница сообщества МС-21 «Магистральный самолёт XXI века» во ВКонтакте

В багажно-грузовом отсеке можно размещать контейнеры — как и в семействе А320. Это важное преимущество перед Boeing 737, который на контейнеры не рассчитан. А ведь они обеспечивают более быструю загрузку и разгрузку — то есть ускоряют оборот самолёта, что важно авиакомпаниям. Пассажиры тоже в выигрыше — сохранность багажа повышается.

Так когда?

Сборка МС-21, цех корпорации «Иркут». Фото: Объединённая авиасторительная корпорация

Пока сертифицирован только МС-21-300 с американскими двигателями. Он рассчитан на 175 пассажиров, хотя при таких размерах теоретически в нём можно разместить и 211 человек в одноклассной компоновке с максимальной плотностью кресел (шаг 28–29 дюймов, то есть 71,12–73,66 см). Сертификация МС-21-310 с двигателями ПД-14 ожидается в ближайшие месяцы. Скорее всего, он будет сертифицирован на 211 пассажиров.

В ноябре 2022 года компания «Спектр-Авиа» в Ульяновске окрасила в цвета авиакомпании «Россия» самолёт МС-21-300 с бортовым номером 73054. Это один из шести летающих экземпляров МС-21. Всего же группа «Аэрофлот», в которую входит «Россия», должна получить до 2030 года 210 МС-21-310 из 270, заказанных «Иркуту» по комплексной программе развития авиатранспортной отрасли Российской Федерации до 2030 года. Её российское правительство приняло 25 июня 2022 года.

МС-21 в ливрее авиакомпании «Россия» — самолёт будет использоваться для обучения экипажей. Фото: страница Aviation Today во ВКонтакте

Окрашенный в цвета «России» МС-21-300 пока пассажиров возить не будет — его «Иркут» планирует использовать для обучения экипажей авиакомпании. А на регулярные рейсы этот тип не выйдет раньше 2024 года. Тогда и станет ясно, оправдываются ли ожидания конструкторов и заказчиков от новинки.

Предварительные характеристики разных модификаций МС-21

Источник