Boeing RC-1 , сокращение от «Resource Carrier 1», представлял собой конструкцию огромного грузового самолета , предназначенного для перевозки нефти и полезных ископаемых из северных районов Аляски и Канады , где не было незамерзающих портов. Он был оптимизирован только для миссий на короткие расстояния, доставляя грузы в места для погрузки на корабли, поезда или трубопроводы. В зависимости от роли конструкцию называли «Brute Lifter» или «Летающий трубопровод».
Базовая конструкция имела прямоугольное крыло размахом почти 500 футов (150 м), приводилось в действие 12 двигателями Pratt & Whitney JT9D и имело 56 колес в основных стойках шасси. В общей сложности 2 300 000 фунтов (1 000 000 кг) груза перевозилось в двух подкрыльевых отсеках и фюзеляже. RC-1 был бы примерно в два раза больше по размеру и массе, чем Ан-225 «Мрия» , самый большой из построенных самолетов, но нес бы примерно в пять раз больше полезной нагрузки. [а]
RC-1 был разработан в начале 1970-х годов. Быстрый рост цен на авиационное топливо после 1973 года сделал проект нерентабельным.
Концепция RC-1 берет свое начало от неофициального вопроса, заданного инженеру Boeing Марвину Тейлору. Друг, который работал в сфере разведки нефти, спросил Тейлора о возможности транспортировки сырой нефти с недавно открытых месторождений Норт-Слоуп на Аляске на нефтеперерабатывающие заводы на юге. Предварительные расчеты Тейлора показали, что стоимость такой системы во много раз превышает рыночную цену нефти. [1]
Серия судебных запретов на Трансаляскинскую трубопроводную систему , наложенных в апреле 1970 года, создала возможность того, что нефть с этих месторождений окажется в затруднительном положении. Среди множества предлагаемых потенциальных решений компания Boeing приступила к гораздо более серьезной оценке концепции воздушных перевозок. Сразу было замечено, что два важных фактора ранее не были полностью учтены. [1]
Во-первых, самолет, летящий из Аляски в Калифорнию, будет пролетать прямо над одними из наиболее развитых морских путей . Если перегрузить топливо как можно раньше на какой-либо другой вид транспорта — в танкеры или трубопроводы — количество сжигаемого топлива будет значительно уменьшено. Что еще более важно, это позволило самолету вернуться за другим грузом быстрее, чем если бы он летел до Калифорнии, а это означает, что один самолет мог доставить больше груза за заданное время. Это было замечено в более ранних исследованиях, но полное воздействие не было оценено по достоинству. [1]
Это естественным образом привело ко второму вопросу, касающемуся скорости вылета самолета. В первоначальных расчетах они предполагали, что частота вылетов будет такой же, как у коммерческих самолетов, таких как Боинг 747 , выполняющих длительные многочасовые полеты от нефтяных месторождений на Аляске до Калифорнии. Однако частота вылетов коммерческих самолетов зависит от предпочтений клиентов относительно того, в какое время они хотят летать, а не от фактических возможностей самолета. Учитывая гораздо более короткие маршруты и круглосуточную работу, казалось возможным количество вылетов порядка 18-20 рейсов в день. Это значительно сократило количество самолетов, необходимых для обеспечения того или иного уровня обслуживания. [1]
Учитывая эти две концепции, оказалось, что существующие модификации грузовых самолетов, таких как 747, приведут 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. Первым из них считалась адаптация существующих грузовых самолетов 747F, в которой из-за малой дальности полета из крыльев было удалено реактивное топливо (вместо этого использовались баки в фюзеляже и хвосте). При уменьшении нагрузки на крылья груз можно было перевозить по пролетам или в крыльевых баках. Благодаря этим изменениям в середине лета 1970 года компания Boeing представила план, согласно которому нефть могла поставляться по цене от 1,50 до 2,00 доллара за баррель (что эквивалентно 9,08–12,11 доллара в долларах 2023 года). Нефтяные компании не были заинтересованы в этом. [1] В то время баррель продавался примерно за 3 доллара [2] (что эквивалентно 18,17 доллара в долларах 2023 года).
В 1970 году премьер-министр Канады Пьер Трюдо начал проект «Великие равнины» для изучения экономического развития запада и севера Канады. Перед Проектом была поставлена задача рассмотреть только «общую картину» разработок, которые были в пределах возможностей существующих технологий. [3]
В рамках этого проекта рассматривались к разработке известные полезные ископаемые и потенциальные месторождения нефти и газа на Канадском Арктическом архипелаге . Доставка продукции оказалась огромной проблемой; Морские пути были свободны ото льда лишь несколько месяцев в году, и строительство железнодорожной станции даже до ближайшей подходящей береговой точки все равно потребовало бы прокладки сотен миль железных дорог по тундре . [b] Трубопровод должен был пересекать как сушу, так и воду, и его строительство также считалось чрезвычайно трудным. [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 послужило толчком к разработке окончательной концепции RC-1. [5] Для перевозки руды, которую невозможно просто закачать в резервуары самолета, команда начала рассматривать возможность использования разгрузочных капсул, которые будут загружаться «автономно» по бокам аэропортов. Затем капсулы будут доставлены в самолет для полета к железнодорожной станции. Там их высадят и опустошат в поезда, пока самолет будет лететь обратным рейсом, взяв с собой набор уже опорожненных капсул с предыдущего самолета. Когда они изучили эту концепцию, стало ясно, что автономная погрузка значительно сокращает время обработки любого груза, включая нефть. Кроме того, специальные капсулы позволяли им перевозить любые грузы на одном и том же 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 усложнит задачу. Вначале было замечено, что его можно было бы загрузить намного быстрее, если бы вместо этого груз поместили под крылья; грузовые контейнеры можно было подъехать к любой стороне самолета одновременно. Как только это было рассмотрено, стало очевидным еще одно важное преимущество; за счет размещения контейнеров ближе к шасси общее количество груза, которое можно было перевозить, было резко увеличено. Это позволило разместить шасси на крыльях, как в традиционных конструкциях, вместо сложных систем, установленных на фюзеляже, которые обычно встречаются на тяжеловесах. Это привело к дальнейшей модификации: по обе стороны каждой грузовой платформы разместили по два комплекта шасси, всего было восемь комплектов основных стоек шасси, что еще больше распределило нагрузку. [5]
Использование такого количества шасси на стреловидном крыле могло бы вызвать серьезные проблемы при попытке самолета развернуться на земле. Для этого можно было использовать управляемые стойки шасси, но только ценой дополнительной сложности. Более простым решением было просто использовать прямое крыло, чтобы шасси располагалось на одной линии. Однако это ограничило бы конструкцию более медленными скоростями ниже примерно 0,7 Маха (см. Волновое сопротивление ). Это было вполне приемлемо для рейсов на короткие расстояния, где время полета было настолько коротким, что добавленная скорость практически не повлияла на время полета туда и обратно. Ограничив скорость, ненамного превышающую скорость пропеллеров, инженеры получили возможность выбрать крыло, предназначенное исключительно для обеспечения высокой подъемной силы на малых скоростях. Результат был больше похож на крыло авиалайнера 1930-х годов, чем на современный реактивный самолет. [5]
Последним соображением, особенно в рамках проекта «Великие равнины», было использование метана в качестве топлива вместо топлива для реактивных двигателей. Из соображений аэродинамического контроля фюзеляж RC-1 должен был быть очень большим, но при этом почти ничего не вмещать. Это оставило огромное пространство для топливных баков, и использование метана, водорода или других легких видов топлива было естественным. Поскольку канадская группа также была заинтересована в использовании RC-1 для перевозки сжиженного природного газа , использование его в качестве топлива для самолетов (природный газ в основном представляет собой метан) было очевидным выбором. Метан горит намного чище, чем топливо для реактивных двигателей, и значительно продлит срок службы двигателя, а также уменьшит необходимость в обслуживании. Это также устранило бы необходимость доставлять топливо на северные объекты: они могли бы просто производить топливо на месте. [5]
Чтобы соответствовать мощности и экономичности 48-дюймового (1,2 м) нефтепровода, то же самое рассматривается для трубопровода Аляска и трубопровода Маккензи-Вэлли , системе требовалось 50 самолетов (около 15 из них были запасными), каждый из которых перевозил около 8000 самолетов. баррелей нефти и летать 24 часа в сутки. [6] Стоимость каждого самолета оценивалась в 72 миллиона долларов (что эквивалентно 398 миллионам долларов в долларах 2023 года), а стоимость полета составляла от 1 до 1½ центов за тонно-милю. [7]
Проект был в восторге от предложения RC-1, после чего последовало несколько широко разрекламированных историй о нем. Их особенно интересовало, каким образом это позволило им добиться гибкости рынка; RC-1 может достигать трубопроводов в Кокрейне, Онтарио , любой из существующих трубопроводов в Альберте или в любой точке между ними. Если бы требования рынка изменились, они могли бы просто отправить газ в другое место, избегая тем самым циклических колебаний цен, наблюдаемых между различными точками трубопроводной сети. [3]
В рамках проекта также изучались танкеры и грузовые суда, способные круглый год плавать в Северном Ледовитом океане и Гудзоновом заливе [7] , а также новый северный глубоководный порт для поддержки этих судов, называемый «Нортпорт». Это вызвало значительную обеспокоенность в городе Черчилль, Манитоба , в то время единственном крупном порту в Гудзоновом заливе. Черчилль был связан с югом железной дорогой Гудзонова залива , но его порт был слишком мелким, чтобы принимать рассматриваемые ледоколы с глубоким корпусом. Нортпорт, расположенный либо в заливе Честерфилд , либо даже в заливе Репалс , должен был соединиться с Черчиллем новой железнодорожной линией, [4] но он также заменил бы Черчилль в качестве полезного торгового порта. RC-1 облегчил бы эти опасения; строительство аэропорта в Черчилле обошлось гораздо дешевле, чем строительство нового порта и железной дороги, соединяющей его.
Проект также рассматривал несвязанные проекты, в том числе огромные рыбные фермы в прериях, питаемые из огромных подземных водоносных горизонтов с теплой водой, и круглогодичные «овощные фабрики» в Арктике. [3]
После внесения этих изменений компания Boeing вновь была готова представить новую конструкцию RC-1 разработчикам нефтяных месторождений Прадхо-Бэй . К этому времени SS Manhattan предприняло несколько успешных попыток форсировать транзит Северо -Западного прохода в 1969 и 1970 годах, но «танкер-ледокол» считался слишком рискованным, чтобы рассматривать его для непрерывных операций. В 1972 году компания Boeing смогла предложить RC-1 в качестве замены, позволяющей 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 компания Boeing вложила около 500 000 долларов собственных средств в серию исследований RC-1. Учитывая интерес как со стороны Канады, так и со стороны США, проект Great Plains Project был уверен, что сможет собрать группу компаний, желающих профинансировать 15 миллионов долларов, необходимых для полного исследования проекта. [3]
История в виде нефтяного кризиса 1973 года положила конец этим планам. Примерное удвоение цен на авиакеросин в период с 1973 по 1974 год [10] сделало RC-1 неконкурентоспособным по сравнению с трубопроводным. Никакой дальнейшей работы над дизайном, судя по всему, не проводилось. Месторождения Аляски в конечном итоге будут обслуживаться Трансаляскинской трубопроводной системой . [11]
RC-1 в первую очередь предназначался для полетов на короткие расстояния, на дальность от 500 до 1000 миль (от 800 до 1610 км), с быстрым разворотом на концах. Это уменьшило потребность в высоких крейсерских скоростях.
Концепция низкой скорости позволила отказаться от некоторых особенностей, обычно присущих реактивным самолетам, в частности от стреловидного крыла . При использовании обычного прямоугольного крыла сопротивление на высокой скорости было значительно увеличено (см. Волновое сопротивление ), но подъемная сила на низкой скорости также была значительно увеличена. Кроме того, прямоугольная форма в плане позволяла сделать сдвоенные лонжероны крыла цельными, и все двигатели, шасси и груз можно было прикрепить непосредственно к лонжерону. При стреловидном крыле это создавало бы значительные крутящие нагрузки в месте соединения крыльев с фюзеляжем. [12]
В большинстве других аспектов конструкция была относительно похожа на другие грузовые самолеты того времени. Фюзеляж был большим и примерно размером с широкофюзеляжный авиалайнер (хотя по длине он казался узкофюзеляжным) с Т-образным хвостовым оперением на конце. Дюжина двигателей была равномерно распределена по крыльям: по четыре двигателя на каждой стороне на внешних секциях и по два между грузовыми отсеками и фюзеляжем. [12]
Для снижения взлетно-посадочной нагрузки на самолете использовалось массивное шасси с 56 колесами. Большинство колес располагалось на восьми опорах по шесть колес на каждой, по четыре в стороны, расположенных вдоль нижней части крыльев для распределения нагрузки. В носовой стойке использовалась одна опора с восемью колесами, размером с основное шасси Боинга 747. Для полностью развернутого шасси требовалась взлетно-посадочная полоса шириной 400 футов (120 м), но если самолет был разгружен, внешнее шасси можно было поднять, чтобы обеспечить посадку на существующие коммерческие взлетно-посадочные полосы. Это было полезно для переправки и служебных рейсов. [12]
Груз перевозился в контейнерах, установленных на крыльях, каждая из которых состояла из цилиндра диаметром 26 футов (7,9 м) и примерно такой же длины, как полуприцеп . Этот размер был выбран, чтобы позволить им перевозить стандартные грузовые контейнеры размером 8 на 8 футов (2,4 на 2,4 м) в расположении 2 на 2, как и 747F. Каждый самолет будет нести четыре таких контейнера, по два с каждой стороны, по одному спереди и позади двух лонжеронов. Цилиндры соединялись с аэродинамическими обтекателями во время подготовки на земле, в зависимости от того, будут ли они располагаться в передней или задней части крыла. Само крыло имело «заглушку», которая фиксировалась на гондолах. В результате объединения на крыле получилась одна обтекаемая капсула длиной около 150 футов (46 м), примерно такой же длины, как у 707 . Капсулы могли перевозить около 2000 баррелей нефти или 500 000 фунтов (230 000 кг) другого груза. [12]
Погрузка контейнеров осуществлялась на ряд параллельных железнодорожных путей, по два пути по обе стороны от самолета. Передняя и задняя половины контейнеров располагались в конце гусениц погрузчиков, причем контейнеры находились ниже линии крыльев. Самолет выруливал на позицию между рельсами, а затем погрузчики поднимали гондолы в положение для фиксации на лонжеронах. Затем они направлялись к самолету для спаривания. [12]
Чтобы достичь необходимой скорости вылетов, необходимой для реализации концепции «летающего трубопровода», компания Boeing спроектировала аэропорт вокруг самолета. Это включало три параллельные взлетно-посадочные полосы, которые будут работать одновременно. Самолеты приземлились на двух внешних взлетно-посадочных полосах, а затем вырулили по большим оперативным перронам на обоих концах взлетно-посадочных полос. Здесь они сбросили грузовые капсулы и забрали пустые для обратного полета. По две такие перегрузочные станции располагались на обоих концах, чтобы поддерживать необходимую скорость вылета. [13]
После разгрузки вес самолета был настолько уменьшен, что взлет с подветренной стороны можно было выполнить с легкостью, что сэкономило время и топливо, необходимые для выруливания к наветренному концу средней взлетно-посадочной полосы. В случае очень сильного ветра центральная взлетно-посадочная полоса будет использоваться в качестве рулежной дорожки для возврата самолета на концы двух внешних взлетно-посадочных полос для взлета. Это позволит снизить количество боевых вылетов. Аналогично, в конце погрузочного маршрута самолет будет приземляться с подветренной стороны, загружаться и взлетать с противной стороны ветра. [13]
Пустой вес составлял 985 000 фунтов (447 000 кг), что почти вдвое больше, чем у Антонова Ан-225 , самого большого и тяжелого самолета, который был построен, - 285 000 кг (628 000 фунтов). [14]
Данные Тейлора, 1973 г.
Общие характеристики
Производительность