Боинг 737
Аэродинамическая схема
Боинг 737 — двухдвигательный низкоплан со стреловидным крылом и однокилевым оперением, с турбовентиляторнымидвигателями, установленными под крылом. При полной загрузке двигатели находятся на высоте 46 см над покрытием взлётной полосы.
История
Boeing 737 был разработан для рынка пассажирских самолётов сравнительно малой вместимости и малой дальности, где основную роль играли BAC 1-11 и DC-9. В этой борьбе первоначально «Боинг» был далеко позади своих конкурентов: в 1964 году, когда была начата разработка самолёта, его конкуренты уже проходили лётную сертификацию. Отдел продаж и маркетинга компании «Боинга» прогнозировал спрос на новый самолёт в 600 единиц. Чтобы ускорить процесс разработки, были заимствованы технологии, применяемые на Boeing 707 и 727 (наиболее заметно сходство фюзеляжа Boeing 737 с фюзеляжами этих самолётов), однако на статических испытаниях с 95-процентной нагрузкой одно из устройств крыла было повреждено, выявив недостаток этой конструкции. После перепроектировки появилось новое, более совершенное крыло, позволившее использовать самолёт на коротких ВПП и увеличившее крейсерскую высоту полёта. Как следствие, повысилась топливная эффективность. В целом разработка самолёта обошлась сравнительно недорого и была проведена очень быстро. Кресла в салоне размещались по 6 в ряд, что обеспечило большую вместительность, чем у конкурентов, имевших пять кресел в каждом ряду. Уже в феврале 1965 года было объявлено о завершении этапа формирования конструкции нового лайнера. В процессе разработки Boeing 737 «подрос» от изначально планируемого 60-местного лайнера до самолёта с пассажировместимостью до 103 мест. При этом сохранились и «фамильные» черты в виде 60-процентной общности конструкции с Boeing 727. В конструкции Boeing 737 использовались унаследованные от Boeing 727 элероны с приводом от двойной гидросистемы, руль направления и руль высоты, предкрылок и щитки Крюгера. От Boeing 707 была взята двойная электрическая система установки угла стабилизатора с ручным резервированием. Увеличение пассажировместимости лайнера с изначальных 60 мест произошло под влиянием авиакомпании «Люфтганза», ставшей первым заказчиком нового самолёта. 19 февраля 1965 года «Люфтганза» подписала заказ на 22 Boeing 737-100. О начале серийного производства нового лайнера было объявлено 22 февраля 1965 года. Вскоре, 15 апреля 1965 года, авиакомпания «Юнайтед Эйрлайнз» разместила свой заказ на 40 самолетов Boeing 737-200. Торжественная церемония по поводу окончания сборки первого самолета состоялась 17 января 1967 года. Картину успешного продвижения Boeing 737 портил один вопрос «политического» характера, поднимавшийся профсоюзами пилотов и другими организациями, настаивавшими на том, что такой самолет должен управляться экипажем из трех пилотов или двух пилотов и бортинженера. Такая постановка вопроса была, конечно, невыгодна авиакомпаниям, но, кроме того, малоприменима для самого самолета Boeing 737, ведь его кабина пилотов изначально проектировалась под экипаж из двух человек, а для дополнительного члена экипажа в кабине имелось лишь откидное кресло. Осенью 1965 года полноразмерный макет кабины пилотов Boeing 737 был показан представителям ассоциации пилотов авиалиний (ALPA – Air Lines Pilots Association) и федерального управления гражданской авиации (Federal Aviation Administration). Конечно, специалисты FAA не могли принять никакого решения, касающегося сертификации, на основе только простого макета, лишенного каких-либо рабочих функций. Зато пилоты United Airlines очень быстро дали знать о своём несогласии с показанной макетом концепцией двухчленного экипажа. Спустя год, для испытания распределения рабочей нагрузки на экипаж, был использован уже динамический макет кабины. И снова группа пилотов United Airlines приняла решение в пользу экипажа из трёх пилотов. В ноябре 1966 г. прошло собрание руководителей ALPA, посвящённое принятию резолюции, требующей управления самолётом Boeing 737 в любых условиях экипажем только из трёх пилотов. За месяц до этого в Boeing начались ежегодные переговоры сUnited Airlines относительно закупок самолёта, и вопрос с количеством членов экипажа 737 вскоре стал главным. Однако, в это же время Boeing получила от федерального управления гражданской авиации письменное уведомление о том, что FAA предварительно разрешает использование на самолёте экипажа из двух человек, с принятием окончательного решения по результатам программы лётных испытаний. Очевидно, что до завершения этих споров ситуация, складывавшаяся вокруг Boeing 737, отпугивала многих потенциальных заказчиков. Зато это в особенности помогло компании Douglas поднять продажи своих стандартных и удлинённых вариантов DC-9 нескольким небольшим американским региональным авиакомпаниям. В январе 1967 года первый прототип самолёта Boeing 737, получивший регистрационный номер N73700, был подготовлен к первому полёту и последующей программе лётных испытаний и сертификации. 8 апреля 1967 года, спустя год после получения первой сотни заказов на новый лайнер, состоялось первое пробное руление самолёта. На следующий день, 9 апреля 1967 годав 13 часов 15 минут, на аэродроме Boeing Field состоялся первый полет самолета Boeing 737-100 с бортовым номером N73700. Командиром первого экипажа был Брайан Вайгл, помощник директора по летной эксплуатации. Вторым пилотом стал С.Л. «Лью» Вэллик младший, старший летчик-испытатель компании Boeing. Первый полет продлился два с половиной часа. 8 августа 1967 года поднялся в небо первый Boeing 737-200, предназначавшийся авиакомпании United Airlines, однако, как и первые пять построенных самолетов, до передачи заказчику он сразу же присоединился к программе летных испытаний и сертификации. Вместе с первым N73700 они налетали более 1300 часов летных испытаний, включая, впервые в сертификационной программе, выполнение заходов на посадку в метеоусловиях, соответствующих второй категории ИКАО (CAT II). Следующий построенный самолет вообще был принесен в жертву программе испытаний. Самолет No3 никогда не поднимался в небо, а предназначался для испытаний на вибрационную устойчивость и разрушающие перегрузки, в результате которых доказал прочность конструкции Boeing 737 и точность инженерных расчетов. В 1967 году количество заказанных самолётов достигло значения в 141 единицу. В декабре 1967 года оба типа Boeing 737-100 и -200 одновременно получили сертификаты типа и были готовы для эксплуатации в авиакомпаниях. Первые построенные самолеты, участвовавшие в программе испытаний, были, наконец, переданы своим новым владельцам для переучивания и подготовки экипажей. Огромный объем проведенной программы испытаний можно оценить по количеству изменений, внесенных в конструкцию самолета на основе полученных данных. Например, изначально Boeing 737 оснащался механизмом реверса тяги со створками, как на Boeing 727.
Однако, в процессе испытаний такой механизм в конфигурации Boeing 737 оказался малоэффективным, и для его замены был разработан и испытан другой тип дефлектора. На первых построенных самолетах старый тип реверса заменили на новый, ставший с тех пор стандартным. Кроме того, для закрытия ниши основных стоек шасси после их уборки или выпуска изначально предполагалось использовать специальные надувные створки, накачиваемые для закрытия ниши давлением от пневмосистемы. После испытаний на прототипе от таких створок отказались. Более серьезной проблемой, выявленной в ходе испытаний, оказалось повышенное лобовое сопротивление, превышавшее расчетные значения особенно сильно на крейсерском режиме полета. Фактически, сопротивление оказалось на 5 % больше ожидаемого, что приводило к потере скорости полета в 55 км/ч. К счастью, значение подъемной силы тоже оказалось превосходящим расчетное, а наличие более мощных двигателей JT8D-9 с ограниченной тягой позволило даже увеличить эксплуатационную массу самолета. Благодаря этому удалось достичь всех заявленных характеристик самолета. Однако для долгосрочного решения проблемы была начата серия испытаний в аэродинамической трубе. Спустя десять месяцев эти испытания привели к аэродинамическим изменениям в конструкции уже серийных самолетов, а для модернизации уже выпущенных за этот период и эксплуатируемых машин предназначались специальные комплекты для доработки.
Boeing 737-100 был введён в эксплуатацию в западногерманской авиакомпании «Люфтганза» в феврале 1968 года.
После передачи первого серийного самолета заказчику работа над прототипом N73700 переключилась на разработку изменений конструкции, которые позволили бы эксплуатировать Boeing 737 на взлётно-посадочных полосах (ВПП), не имеющих прочного искусственного покрытия. Изменения коснулись механизации крыла, была улучшена тормозная система и установлены пневматики шин с низким давлением. Кроме того, для защиты нижней части фюзеляжа и воздухозаборников двигателей от повреждения камнями и прочими посторонними предметами были установлены специальные дефлекторы. Сертификация использования самолета на гравийных ВПП была намечена FAA на февраль 1969 года. В апреле и мае прототип N73700 успешно продемонстрировал представителям авиакомпаний и правительственного агентства свои способности по работе с ВПП без жесткого покрытия. В таких возможностях самолета были, в особенности, заинтересованы такие авиакомпании, как Wien Consolidated, Nordair и Pacific Western. Эти перевозчики уже планировали использовать свои Boeing 737 для полетов в небольшие отдаленные населенные пункты своих обширных маршрутных сетей Аляски и северной Канады, где зачастую инфраструктура аэропортов была минимальной, а ВПП не имели прочного покрытия. Способность Boeing 737 выполнять рейсы в далекие малонаселенные районы стала одним из его неоспоримых преимуществ.
Изначально окончательная сборка Boeing 737 осуществлялась на новом заводе в Boeing Field, неподалеку от Сиэтла. Крыло и фюзеляж самолета производились на уже существовавшем Заводе №2 (Plant 2). Хвостовая часть собиралась на заводе Boeingв Вичита. Большая часть производства других частей конструкции Boeing 737, например шасси и почти всех элементов интерьера салона, была передана сторонним подрядчикам. В 1967 г. завод в Вичита стал ответственным за сборку фюзеляжей для всех моделей 737. После сборки готовые фюзеляжи по железной дороге перевозились уже на сборочную линию. Кстати, такой практики придерживаются и по сей день. В 1970 году, после крупной реорганизации в компании по причине финансовых проблем, вся деятельность по окончательной сборке самолетов была переведена немного южнее – на завод Boeing в Рентоне. К этому времени были построены уже 271 Boeing 737.
Модификации -100 и -200 узнаваемы благодаря сигарообразной гондоле двигателя, почти полностью встроенной в крыло от его передней до задней кромки. На первых моделях Boeing 737 использовались двигатели Pratt and Whitney JT8D с малой степенью двухконтурности. Также эти модели легко узнать по плавному изгибу верхней кромки киля. Было поставлено всего лишь 30 самолётов модификации 737-100. Boeing 737-200 с удлинённым фюзеляжем стал гораздо более популярным и производился до 1988 года. Первым заказчиком этой модификации стала американская авиакомпания United Airlines. После выпуска 135 самолётов Boeing разработал принципиально новый, более эффективный механизм реверса, но такое усовершенствование обошлось Боингу в 24 миллиона долларов.
В начале 1980-х Boeing 737 подвергся первой серьёзной реконструкции. Самым большим изменением стало использование двигателей CFM International CFM56 вместоJT8D. CFM56 — турбовентиляторный двигатель с высокой степенью двухконтурности. Он значительно больше в диаметре, поэтому был подвешен под крылом на пилонах, а от принципа встроенного двигателя отказались. Но маленький клиренс самолёта (черта, заимствованная у Boeing 707) в этом случае создавал проблему, поэтому было решено агрегаты, расположенные обычно cнизу двигателя, разместить по бокам от секции компрессора. С этим связана необычная «расплющенность» гондолы. В то же время, кабина 737 была усовершенствована до уровня Boeing 757 и 767. Первая модель самолётов новой серии Classic — 737-300 была введена в эксплуатацию в 1984 году. В дальнейшем это поколение пополнилось самолётами 737-400 и 737-500.
К 90-м годам Boeing 737 уступил технологическое превосходство А320. В 1993 была запущена программа 737-X, или NG (Next Generation — Новое поколение).
К дополнительным преобразованиям относятся также опциональные вертикальные законцовки крыльев — «винглеты» («Winglets»), существенно сокращающие расход топлива и улучшающие взлётно-посадочные характеристики. Появилась возможность установки «винглетов» и на самолёты, изначально ими не оснащённые, в том числе ранних типов. В 2001 путём удлинения фюзеляжа был создан самолёт Boeing 737-900, который на самом деле вмещает пассажиров больше, чем Boeing 707 и выступает в одном классе с Boeing 757. За одну неделю заказов на 737-900 поступило больше, чем на все семейство 757 за весь 2004 год. В 2005 году Boeing 737 потерял одну из своих главных отличительных черт — дополнительные «надбровные» окна, расположенные поверх основного лобового окна, в кабине пилотов. В 60-х такие стекла являлись требованием Федерального управления гражданской авиации США при лётной сертификации по улучшению обзора при больших углах крена. Однако сегодня это не требуется, и Boeing предлагает заказчикам самолётов эту опцию на выбор. В июле 2005 Boeing объявил о начале работ по созданию варианта 737-900ER (Extended range — увеличенная дальность), ранее известного под обозначением 737-900X. 737-900ER по размерам аналогичен 737-900, но на нём установлена дополнительная пара дверей. Пассажировместимость увеличена до 215, на 26 больше, чем у 737-900. Первый самолёт планируется поставить в первой половине 2007 года. Первый оператор — Lion Air с заказом на 30 самолётов. Также было объявлено о работах над самолётом 737-700ER. По размерам он опять же схож со своим прототипом, но на нём установлены дополнительные топливные баки и увеличен максимальный взлётный вес. Первый заказчик — японская All Nippon Airways. Боинг уже намекнул, что следующим большим проектом после Boeing 787 будет самолёт для замены семейства 737, хотя не совсем ясно, будет ли разработана новая конструкция в течение ближайших 7—10 лет. Тем не менее, такой самолёт сегодня обозначается как 737RS. 13 февраля 2006 года Boeing поставил 5000-й самолёт — Boeing 737-700. Он стал 447-м самолётом этого семейства в составе флота Southwest Airlines.
