Почему Россия тридцать лет не может найти замену Ан-2 — и сможет ли вообще?

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

L-410, двухмоторный самолет чешской разработки. Это один из тех самых самолетов малой авиации, возрождение которой так регулярно ставят в задачу отечественному авиастроению / ©Wikimedia Commons

Те, кто успел застать советскую эпоху основательно, прекрасно знают, что такое «малая авиация». Это самолет Ан-2, на котором вы летите куда-то, куда слишком долго и неудобно добираться по дороге. Люди чуть помладше уже не застали такого общественного транспорта в европейской России. Но и они успели прыгнуть с Ан-2 с парашютом – благо, это долго было самым дешевым вариантом подобного прыжка. Те, кто еще чуть помладше, могли не столкнуться уже ни с тем, ни с другим.

Но страной правят не те, кто моложе 30, а те, кто старше 60 – так исторически сложилось в большинстве стран мира, и эта ситуация вряд ли изменится. Один из таких людей, президент России, недавно заявил: «В конце концов, уже нужно заменить Ан-2. Это самолёт небольшой вместимости, на девять мест – самолёт «Байкал», уральское КБ его сделало, в Улан-Удэ он должен производиться, девять мест. В 2021 году опытный образец должен быть готов, а в 2024 году должна начаться серия, самолёт должен полететь в первом квартале… Следующий по линейке – L-410, это уже 19 мест, и L-610 – это 44 места».

Зачем вообще нужна малая авиация?

В 1958 году одна провинциальная газета писала:

«Каждый день с посадочной площадки около Сталиногорска [ныне Новомосковск Тульской области – N.S.] в 12 часов 45 минут поднимается десятиместный пассажирский самолет. Расстояние до столицы он преодолевает за час с небольшим. При этом стоимость билета не больше стоимости проезда от Сталиногорска до Москвы по железной дороге».

Биплан Ан-2, как мы видим, уже тогда летал довольно медленно – но весьма дешево.

Понятно, что это была эра страшной технологической и транспортной отсталости. Но 62 года технического прогресса сделали свое дело. Разумеется, в наши дни житель Новомосковска и мечтать не может добраться до столицы за час небольшим. Ведь туда целых 224 километра – а малая авиация в столицу больше не летает. Поэтому сегодня путешествие в Москву занимает у новомосквича (рязанца, тверича и так далее) как минимум вдвое больше времени, чем в пятидесятые годы.

Ан-2 на земле, виден выхлоп двигателя / ©Wikimedia Commons

Время нельзя повернуть вспять, и теперь использовать малую авиацию для рейсов в столицу жители близких к ней регионов больше не могут. Понятно, от этого наши современники никогда не увидят подобных скоростей попадания в столицу.

Но это не означает, что малая авиация теперь совершенно бесполезна. Есть две задачи, которые в России трудно решить большими самолетами: отдых выходного дня (он же «воздушный автобус») и перелеты в азиатской части страны.

Возьмем типичную ситуацию: жителю условной Тулы захотелось на выходных посетить с туристическим визитом условный Ярославль. Благо, там достаточно уникальных памятников, о которых не так много кто знает. Смешные 462 километра (это по шоссе, по прямой — 407 км) – но вот проехать их на машине быстрее четырех часов законным образом невозможно (а незаконным – сложно). Реальное время в пути для большинства будет пять часов. И что это за визит выходного дня такой – десять часов в пути? Развлечение на любителя, прямо скажем.

Есть и более острые примеры. От Тулы до Астрахани 1142 километра по воздуху и 1300 по дорогам. На машине это дюжина часов – даже если вы точно знаете, где стоит каждая камера. На выходные не метнешься, иначе половину из них проведешь в пути, а остальные – отсыпаясь.

В теории это вообще не должно быть проблемой. Давно изобретен самолет, на котором легко достижима любая точка европейской России. Но вот в реальной жизни большие самолеты не летают по маршруту Тула-Ярославль или Тула-Астрахань. Слишком большой турпоток нужен, чтобы имело смысл регулярно гонять по нему авиалайнер. Да что там: в Туле и аэропорта-то нет, рейсы авиалайнеров оттуда просто не окупятся, населения не сильно больше полумиллиона. И таких областных центров в России немало. Житель Липецка или Белгорода точно так же отсечен от турполета в астраханский кремль, как и туляк.

Околовоенный вариант самолета. Хорошо видна механизация крыла и общая архаичность бипланной конструкции, не рассчитанной на высокие скорости / ©Wikimedia Commons

А вот малая авиация не требует большого турпотока и поэтому легко способна закрыть проблему. Малые самолеты могут взлетать с поля бывшего тульского аэропорта – и даже с худших взлетных полей. Даже Ан-2 пролетел бы от Тулы до Ярославля за 2,5 часа – вдвое быстрее пяти часов на машине.

А ведь малая авиация может быть куда быстрее Ан-2. В 1938 году в СССР прошел госиспытания легкий пассажирский самолет САМ-10 – крейсерская скорость 311 километров в час. От Тулы до Ярославля он долетел бы за 1,5 часа. Даже если мы приплюсуем дорогу от летного поля – которое может быть куда ближе к городу, чем «большой» аэропорт – до центров этих городов, то дорога займет не более трех часов. В 8 утра субботы вышел из дома, в 11.00 осматриваешь достопримечательности. Ночевка в отеле – и в воскресенье до трех дня продолжаешь осваивать чужое городское пространство, а уже в 18.00 попадаешь в свою квартиру.

Кстати, современная малая авиация (самолет на пару десятков мест) может летать и на 400 км/ч – и тогда дорога от центра Тулы до центра Астрахани субботним утром займет у вас всего четыре часа. Вполне терпимо для «туризма выходного дня».

Легко видеть, что это потенциально емкий рынок пассажирских перевозок – но без малой авиации его просто не освоить. Личное авто не может заменить ее для огромного числа маршрутов. Тем более этого не сделают пассажирские автобусы.

Про азиатскую часть России все еще более ясно. Там кроме зимников часто вообще нет нормальных сухопутных дорог. А зимники, как ни крути, большую часть года не работают вовсе: снега нет. Авиалайнер ради десяти человек не погонишь, да и крупный аэропорт в каждом селении выйдет слишком уж дорого.

Из этого ясно, что сама малая авиация стране нужна. Осталось только понять, какая.

Какой самолет малой авиации нам нужен?

При СССР в этой сфере царил двенадцатиместный Ан-2 – самолет, который, честно говоря, не был хорошим выбором даже в 1948 году, когда его запустили в большую серию. Его мотор в тысячу лошадиных сил – это двигатель от И-16 и И-153, советских истребителей предвоенных лет. Чтобы мотор был живучим при простреле, его охлаждение сделано только воздушным. От этого цилиндры выставлены поперек воздушного потока, и аэродинамика самолетов с таким мотором – не самая лучшая.

Один из вариантов ТВС-2ДТС, которого хотели сделать преемником Ан-2. Наиболее заметное отличие – замена двигателя внутреннего сгорания от И–16 на газотурбинный американский / ©V.V. Kuzmin

Наконец, это расчалочный биплан – то есть у него два крыла, между которыми в воздушный поток выставлены соединения. На этом фоне мотор начинает казаться сущей мелочью, не правда ли? В итоге «кукурузник» летает на 190 км/ч, и даже на этой очень скромной скорости весьма прожорлив.

Очевидно, что это был неоптимальный выбор. Сравним его с САМ-10 от 1938 года – на десять лет более «старой» конструкцией. Ан-2 – биплан с мотором воздушного охлаждения, САМ-10 – моноплан (одно крыло) с мотором водяного охлаждения. От этого его аэродинамика радикально лучше.

САМ-10 1938 года. В остекленной сверху и боков кабине размещались один пилот и пять пассажиров. Несколько шокированное его скоростными параметрами, руководство настояло на отказе от убираемого шасси, поэтому на фото оно в обтекателях, исходно отсутствовавших в проекте. Легко видеть, что это моноплан чистых аэродинамических форм, без подкосов, второго крыла, расчалок и тому подобного. Почему в 2020 году мы не можем сделать массовый легкий самолет сходной, нормальной аэродинамики? / ©Wikimedia Commons

Он брал пять пассажиров (при одном пилоте), а Ан-2 —12 пассажиров при двух пилотах. Дальность у них одинаковая, но скорость различается: у моноплана она на две трети выше. За счет лучшей обтекаемости ниже и расход топлива на километр полета. САМ-10 меньше, поэтому взлетно-посадочная полоса ему требуется тех же размеров, что и Ан-2, хотя обычно бипланам она нужна покороче.

Почему выбрали Ан-2, понятно: конструктор Александр Москалев не умел выстраивать отношения с начальством и, вдобавок, перешел дорогу большому человеку Яковлеву, отчего в крупную серию его самолеты не могли пойти в принципе.

Но вернемся в 2020 год. Яковлев и интриги советского авиапрома умерли – то есть, нам ничто не мешает выбрать конструкцию лучше, чем Ан-2. Какой она должна быть?

САМ-10, вид сбоку / ©Wikimedia Commons

До 2019 года на этот вопрос в России отвечали просто: это должен быть полимерный Ан-2. Не мудрствуя лукаво, в СибНИА просто взяли планер Ан-2, переделали его на современные материалы, поставили туда американский газотурбинный мотор на 1100 лошадиных сил – и посчитали, что вот это вот, под названием ТВС-2ДТС, можно ставить в серию.

В 2019 году до Минпромторга внезапно дошло, что это сомнительный вариант. Нет, дело не в том, что пассажирский самолет с максимальной скоростью бюджетного автомобиля вдруг показался плохой идеей. Поумнеть помогли США с их санкциями. Они раз за разом налагали запрет на поставки материалов для российского авиапрома, включая лайнер МС-21. До наших властей дошло то, что было очевидно еще много лет назад: использование импортных материалов и двигателей в авиации – очень плохая идея. Их могут просто прекратить поставлять в любой момент.

Еще одна вариация на тему ТВС-2ДТС, на этот раз без расчалок, для некоторого снижения сопротивления воздуха / ©Wikimedia Commons

Тогда созрело решение делать иной самолет «Байкал» – с более широким использованием дюраля, и при этом моноплан, а не биплан. За счет этого скорость ожидают в 310 км/ч – почти на уровне легкого самолета САМ-10 1938 года, что очень хорошо. Да и масса будет примерно на четверть меньше, чем у ТВС-2ДТС.

Минусы тоже ожидаются: у моноплана меньше площадь крыльев, а значит ему потребуется более длинная взлетно-посадочная полоса. Мотор будет отечественным – газотурбинный ВК-800, на 800 лошадиных сил. Вариантов машины будет два: базовый, двухмоторный, на 19 пассажиров, и дополнительный, одномоторный, на 9 пассажиров.

К сожалению, это не лучший проект самолета малой авиации. Что с ним не так?

Чем «Байкал» хуже САМ-10 и вообще легкой авиации 1930-х годов

Одномоторная версия «Байкала» должна иметь мотор на 800 лошадиных сил (89 л.с. на пассажира) – а одномоторный САМ-10 имел мотор на 250 лошадиных сил, 50 л.с. на пассажира. Из этого видно, что конструкция 82-летней давности требовала заметно более слабого мотора. Правда, фюзеляж его был уже – благо, представление о комфорте в ту эпоху было более скромным.

Один из вариантов самолета «Байкал».

Считается, что у серийного V-образное шасси заменят на нормальное, но оно все равно останется неубирающимся / ©Wikimedia Commons

Но, какой бы не была причина, суть проста: новый легкий самолет просто трудно назвать дешевым. Разработчик утверждает, что он будет стоить 120 миллионов рублей – под пару миллионов долларов, или 0,2 миллиона доллара на одно пассажирское место. Причины дороговизны не только в большей мощности мотора: он еще и газотурбинный, то есть в 2-3 раза дороже аналогичного по мощности двигателя внутреннего сгорания, которым оснащался, например, тот же АН-2. Опять-таки, на новых самолетах по два пилота – таковы требования безопасности. Однако два пилота означают и вдвое большие траты на их заработную плату – с соответствующими экономическими последствиям.

Сравним новый «Байкал» с бразильским Embraer E-175: тот стоит 45 миллионов долларов, но мест в нем 78-88 (в зависимости от конфигурации салона). Стоимость на одно пассажирское место – 0,51-0,58 миллиона долларов. «Байкал» кажется дешевле, но только пока мы не вспомним, что экономическая отдача от самолета зависит от количеству пассажирокилометров в единицу времени, а не от числа пассажирских мест. (Чтобы получить пассажиро-километры в единицу времени, надо умножить число пассажиров на скорость самолета).

Что это значит? Да то, что Embraer E-175 на своей крейсерской скорости в 797 км/ч за час полета дает в 2,57 раза больше пассажирокилометров в расчете на одно пассажирское кресло. Ведь он банально быстрее летает. И вот оказывается, что малая авиация в плане расходов на материальную часть очень близка к большой. Только та летает в разы быстрее, отчего потребителю психологически куда проще выбрать именно «Эмбраер», а не будущий «Байкал».

Подкосы под крылом позволяют снизить массу машины, и поэтому их можно видеть и на весьма популярных цесснах. Но они заметно снижают скорость и топливную эффективность, из-за чего экономичность таких решений далеко не очевидна / ©Wikimedia Commons

Еще одна большая проблема: топливо. Embraer E-175 последних модификаций «ест» менее 3,5 литров на одно пассажирское кресло на 100 километров пути. Это порядка 28 грамм на пассажиро-километр. Девятиместный «Байкал» не сможет тратить 250 грамм керосина на километр: это невозможно чисто технически. Подкосы и неубирающееся шасси на этом моноплане будут создавать заметное аэродинамическое сопротивление, которое исключает настолько высокую топливную эффективность.

Можно ли тут что-то улучшить? Ну конечно же, можно. Достаточно взять принципы проектирования самолета САМ-10 из 1930-х: обойтись без подкосов под крылом, а также предусмотреть уборку шасси. То есть сделать аэродинамику «Байкала» более чистой, снизить сопротивление воздуха и за счет этого поднять скорость.

Еще один рендер «Байкала» / ©Wikimedia Commons

Более того: в общем-то, нельзя сказать, чтобы эти принципы в малой авиации были известны только в 1930-х, а потом вдруг прочно забылись. L-410, тот самый, что глава государства упомянул «следующим в линейке» за «Байкалом» – именно такой, как САМ-10. У него тоже нет подкосов под крылом и его шасси точно так же убирается. За счет этого крейсерская скорость машины может быть выше 400 км/ч. Нельзя ли ограничиться именно им?

Увы, нет. И дело не только в том, что L-410 требует взлетно-посадочной полосы в полкилометра, заметно длиннее, чем «Байкал». Проблема еще и в стоимости: она в районе 7 миллионов долларов, вчетверо выше, чем ожидаемая «байкальская». Да, за счет 19 мест и более высокой скорости чешская конструкция за час полета даст ~7700 пассажиро-километров – а «Байкал» только ~2800. Но разница по пассажиро-километрам в час всего в 2,75 раза – сильно меньше, чем разница в цене.

19-местный L-410 аэродинамически выглядит намного лучше 9-местного «Байкала». Но он не сможет полностью его заменить: для коротких взлетно-посадочных полос и не загруженных линий Крайнего Севера иногда и 19-местный самолет слишком велик / ©Wikimedia Commons

Вывод: все разрабатываемые у нас самолеты малой авиации весьма дороги. При таких ценах им будет очень сложно конкурировать за кошельки «туристов выходного дня».

Среди требований к «Байкалу» – стоимость летного часа не выше 30 тысяч рублей. То есть, чтобы окупить ее, за час полета пассажир за каждые сто километров должен отдать более 1100 рублей. Заплатить 24 тысячи за полет на выходные в Астрахань и обратно захочет явно не каждый. В советское время полет на самолетах малой авиации стоил намного, намного меньше.

Почему так дорого?

Откуда такие цены? Три главных компонента цены авиаперевозки – это топливо, зарплата персонала и необходимость «отбить» стоимость самого самолета. Самолет с подкосами и неубирающимися шасси не будет особенно экономичным по топливу – даже несмотря на то, что летает в разы медленнее крупных авиалайнеров. Самолет с девятью пассажирами и двумя пилотами не может быть экономичным и по затратам на персонал.

Наконец, третья важнейших частей летного часа – это стоимость самого самолета. «Байкал», напомним, еще в 2019 году планировали производить по 1,8 миллионов долларов (120 миллионов рублей) за штуку при массе не более 4,8 тонн. «Сухая» масса – порядка трех тонн. То есть за тонну его веса придется заплатить 0,6 миллиона долларов.

Как хорошо видно на примере L-410, самолет, требующий короткой взлетно-посадочной полосы, вполне может иметь убирающиеся шасси и не нуждаться в подкосах под крылом / ©Wikimedia Commons

Семиместный автомобиль Tesla Model X весит за пару тонн, имеет намного большую мощность моторов на тонну веса, сделан в основном из алюминиевых сплавов, содержит весьма дорогую литиевую батарею, несет намного более продвинутую радиоэлектронную «начинку». Но при этом он не стоит ни 0,6, ни даже 0,2 миллиона долларов. В расчете на тонну веса (или на пассажиро-место) он дешевле «Байкала» в десять и более раз.

Что именно делает малые самолеты наших дней настолько чудовищно дорогими?

Основных причин здесь две. Во-первых, ничтожно малые серии. «Байкал» будут делать на довольно крупном заводе, но ничтожными сериями в десятки самолетов в год. Tesla Model S строится десятками тысяч в год. Во-вторых, подход к производству: конструкторы Tesla приложило огромные усилия к снижению трудоемкости производства своих машин, они широко используют алюминиевые литые части крупных размеров.

В малой авиации, скажем честно, такие же инженерные усилия в снижение трудоемкости производства не вложены. Вообще, авиастроение в плане проектирования остается такой же консервативной отраслью, как автомобилестроение до прихода туда Маска: движение вроде бы есть – но существенного прогресса нет.

В тех же 1930-х ничего такого не было. Молодая авиаиндустрия была рассчитана на массовое производство – и У-2 по цене на единицу веса слабо отличался от типичных советских легковушек. И даже САМ-10 при массовом выпуске не стоил бы больше У-2 в расчете на одно пассажирское место. Сходная ситуация была с Ан-2: он вовсе не был безумно дорог, благо, собирали его серией аж в 18 тысяч машин.

Малая авиация в России: в конце тоннеля только тупик?

В принципе, все эти проблемы решаемы. Ничто не мешает перепроектировать «Байкал» под убирающееся шасси и крылья без подкосов, как самолеты 1930-х или L-410. Теоретически, ничто не мешает испытать и сертифицировать его газотурбинные двигатели под пропан-бутан, который примерно вдвое дешевле авиакеросина – и тем самым снизить стоимость билетов.

Тем более, что в России уже много лет как предложено так называемое авиационное сконденсированное топливо – АСКТ (ТУ 39-1547-91), то есть все те же пропан-бутановые смеси для авиамоторов. Причем специалисты из авиационной индустрии прямо указывают: наибольший экономический смысл такое топливо будет иметь как раз для малой авиации, включая нишу Ан-2.

Среди прочего, его удельная теплота сгорания на 5% выше, чем у авиакеросина, то есть при равном по массе запасе горючего дальность самолета с ним возрастет. Еще один важный плюс этого топлива: оно дает минимум нагара, что значительно удлинит жизненный цикл работающих на нем моторов. Кстати, испытания подобного топлива на вертолетах, проведенные в нашей стране еще в 1980-90-х годах, это вполне подтвердили.

Нет никаких препятствий и к тому, чтобы делать «Байкалы» не десятками в год, а хотя бы сотнями – поменяв технологию производства в сторону меньшей трудоемкости и меньшей цены. Можно делать массовой серией и под пропан и L-410. Это также заметно снизит цену билетов для пассажиров.

Салон L-410 / ©Wikimedia Commons

При массовом производстве таких самолетов цены на их билеты можно приблизиться к цене билета на междугородний автобус. В принципе, это абсолютно реально. Расход топлива на пассажиро-километр у Embraer-175 и типичного пассажирского автобуса почти одинаковый. И технически такой топливной экономичности можно добиться и для малой авиации, для самолетов на 9-19 пассажирских мест. Все, что нужно для сближения стоимости автобусной и авиаиперевозки – падение цены «Байкала» до нескольких сот тысяч долларов.

Однако вернемся в реальность: на практике ничего этого не будет. Чтобы малая авиация заменила собой дальние междугородные пассажирские автобусы, нужна единая государственная политика в рамках целой отрасли.

Во-первых, нужно разрешить создание аэродромов для малых самолетов фактически в городской черте. Как у тех аэропортов-реликтов советских времен, что еще можно увидеть в Туле (правда, в основном заброшенными). Только тогда путь от них до центров соответствующих городов будет занимать разумные 30-40 минут. Во-вторых, нужно заменить «авиационный» порядок посадки на такие самолеты на «автобусный». Никаких «прибытий в аэропорт за два часа» – достаточно зарегистрироваться за 5-10 минут до отправления.

В-третьих, нужно полностью переработать проекты создаваемых самолетов малой авиации. Их конструкция должна иметь меньшее аэродинамическое сопротивление (без подкосов и неубирающегося шасси) – не хуже, чем у САМ-10 /L-410. А также быть приспособлена для массового производства и использования пропана.

Сделать все это можно – но для этого нужно, чтобы государство порвало с инерцией мышления «малая авиация – только для труднодоступных районов». И взглянуло на эту отрасль принципиально иначе, как Маск в свое время смог взглянуть на электромобилестроение. Но будем реалистами: маски редко родятся, и далеко не каждой стране вообще достанутся.

Очень сомнительно, что в нашем государственном аппарате завалялся один лишний для решения проблем именно малой авиации. Имеющиеся руководители госведомств, отвечающих за малую авиацию, никогда не пойдут на настолько амбициозную и масштабную программу технологических изменений, что смогла бы придать малой авиации экономический смысл.

Ну, а наши частные компании, по понятным причинам, в принципе не способны к реализации такого «воздушного автобуса».

Наблюдаемые в окружающей действительности проекты развития малой авиации, напротив, предельно инерционны. Это либо «Ан-2, только из полимеров», как ТВС-2ДТС, либо попытки заменить его чем-то похожим, но без импортных компонентов.

Поэтому реальный путь развития этой отрасли в России будет совсем иным, чем мы описали выше. Более массовый и емкий рынок «воздушных автобусов» так никогда не будет закрыт малой авиацией. Визит в Астрахань, если вы не житель столиц, никогда не станет «поездкой выходного дня» и всегда будет настоящей экспедицией.

А «Байкал» доделают – и он даже будет выпускаться, десятками штук в год, как и L-410. Но летать ему придется в основном на «северах». Там, где просто нет нормальных автомобильных дорог. И, в силу его дороговизны и плохой аэродинамики, билеты на него будут либо стоить запретительно дорого, либо, как и сегодня, субсидироваться государством. Замена Ан-2 – такая же массовая, как и сам древний «кукурзник» – так никогда и не будет создана.