2011. szeptember 9., péntek

Boeing 737 MAX : Új technika, történelmi múlt - teljes áttekintés



A Boeing 737-es - bár a paletta legkisebb tagja, mégis egész kis legendát írt a közforgalmi repülés emlékkönyvébe. A jetkorszak legnagyobb példányszámú kereskedelmi gépe a maga 7000 legyártott illetve eddig rendelt 9000 példányával. Kiváló megbízhatósági adatok, és repült órák megszámlálhatatlan milliói. Idézet korábbi cikkünkből: "Pillanatnyilag  kb. 4200 darab van szolgálatban, átlagosan 1250 db repül minden pillanatban. Két és fél másodpercenként indul, vagy száll le a világon egy 737-es. A típusnak több mint 300 millió repült órája van. ...... 1000 tervezett járatból 994 indul el műszaki problémák miatti csúszás nélkül."

Ám a szép számok a repülőiparban sem elegendőek egy modell tartós piacképességéhez. Nagyon röviden összefoglaljuk, miben változott - fejlődött eddig, és miben fog változni a típus, mitől reméli a gyártó nemcsak a piaci pozíciók megőrzését, hanem azok javítását is.


A Boeing 737-es története  - Az első változatok

A Boeing a 60-as évek közepén egy rövidebb utakra használható kisebb utasgép tervein kezdett dolgozni. A 737-es felépítése nem volt megszokott, lévén a kor divatja szerint a kisebb utasgépek többnyire T vezérsíkos sárkánnyal, törzsre szerelt hajtóművel készültek. Ennek egyik előnye, hogy a gép lehet alsószárnyas - hogy a szárnyközéprész ne az utastérbe lógjon be felülről - mégis lehet alacsony, lehet akár saját lépcsővel szerelni, rövidek lehetnek a futószárak. A jetek hajtóművét közelebb lehetett szerelni a törzshöz a légcsavarosoknál, hisz az átmérő kisebb. Magába a szárnyba is építettek hajtóműveket akkoriban, ám ez bonyolulttá tette a főtartó kidolgozását a hajtóműszerelést, és a rezonancia is egyenesen az utastérbe vezetődött.
Hátsó hajtóművekkel viszont a farok súlya megnövekszik a hajtóművek és a T vezérsík miatt is. Ezt a súlyt a szárny-törzs átmenet és maga a szárny viseli, tehát ezeket a részeket is erősíteni kell a farokrész mellett. Ugyanakkor általában a használható utastér is rövidül a hajtómű ilyen elhelyezésével. A Boeing már akkor is a hatékonyságot tekintette tervezési vezérfonalnak, megoldás kellett tehát a szárnyon történő egyszerű elhelyezésre.

Boeing 707 függesztőpilon

A B707-esen ugyan már függesztett hajtóművek voltak, ami jobb súlyelosztást ad, viszont egy kisebb, alacsony gépen ez nem jöhetett szóba. Joe Sutter, a későbbi Jumbo megálmodója úgy döntött: egyszerűbb, ha elhagyják a hagyományos függesztőpilont, és közvetlenül a szárny alá kerül az akkoriban elterjedt JT8-as hajtómű.

A 737-es első generációs hajtóművének felfüggesztése

További egyszerűsítés volt a főfutó akna ajtóinak elhagyása. Ehelyett futószáron fixen rögzített és minimálisan mechanizált takarólemezek vannak, a kerekek pedig benti helyzetben belesimulnak a gép körvonalába. Ezzel ismét helyet és súlyt takarítottak meg, hiszen nincsenek ajtónyitó munkahengerek, sorrendvezérlő szelepek...stb.

Pucér kerekek, mint a világháborúban: egyszerű, könnyű és a mai napig meg is maradt

Ez a pár alapötlet és a 727-esen már bevált törzs-szekciók adaptálása, valamint a zömök, de kényelmes törzs határozta meg aztán a 737-es formáját (a magyar szakzsargon később "Kisdisznó"-ként emlegette a rövid 737-est). A gépen 6db ülés fért egy sorban 3+3 elrendezésben, magasabb osztályokon pedig 3+2 vagy 2+2 székezést alkalmaztak. Az egész repülőgép teljes hossza azonban még a Lufthansa által igényelt kis törzshosszabbítással együtt is alig lépte túl a 30 métert. Ebből lett végül a 737-200, majd a kisebb módosításokkal továbbfejlesztett 737-200 ADV melyekből több mint 1100db készült.

Az első komoly revízió bő 10 év gyártás után 1979-ben kezdődött. Ekkor már a második olajválság is figyelmeztette az iparágat: prioritást kell élvezzen a tüzelőanyag-takarékosabb gépek fejlesztése. Európa pedig már dolgozott a későbbi A320 előkészítő programjain. Az első új modell, a 737-300-as terveinek bejelentése 1980-ban történt. Ezután a 707-esek és DC-8-asok hajtóműcseréjéhez már rendelkezésre álló  CFM-56 csökkentett átmérőjű verzióját kapta meg a gép. Ez a hajtómű lett aztán a teljes 737 Classic család lelke. A talajtól való távolság (ground clearence) megőrzése érdekében a szívótorok alulról lapított, ún. "hörcsögpofa" formát kapott, a hajtóművek összes segédberendezését oldalra kellett helyezni, hogy alul kellően lapos maradhasson a burkolat. A korábbi külső sugárfordítók helyett pedig hátracsúszó, körkörös reverz került a hajtóműre. Szintén a ground clearence megtartását szolgálta, hogy a hajtóművet a szárnyak elé tolták de olyan módon, hogy a tartószerkezet egy magasságban maradt a szárnnyal. A hajtóművek +5 fokos tengelyszögben lettek beépítve.
737-300 nagyobb hajtómű, egyenes pilon, nagy áramlásterelő lap jobboldalon. Utóbbi a hajtóműgondola zavaró hatását csökkenti nagy állásszögeknél a szárny feletti áramlás számára

Minderre azért volt szükség, mert a nagy kétáramúsági fokú hajtóművek ventillátorfokozata és külső átmérője lényegesen nagyobb, mint a régi hajtóműveké, tehát a szárny és a föld közti helyen úgy kellett elhelyezni a meghajtást, hogy a hajtómű ne kerüljön túl közel a földhöz. Ebben az időben már a Boeing más típusain is inkább a közel vízszintesen előrenyúló megoldást alkalmazta, a később tervezett új típusokon nem is találkozunk többé a 707-eshez, 747-eshez hasonlóan lógatott hajtóművekkel, legfeljebb épp a belépőél síkja alá nyúlik a hajtóműpilon. A megoldás közelebb emeli a tolóerő támadáspontját a súlyponthoz, csökkenti a csavarónyomatékot nagy tolóerőnél is, ami szintén előnyös:

Boeing 767 hajtóműelhelyezés
Több változtatás is történt a 737-es sárkányán. A törzset továbbnyújtották mintegy 3m-rel. Változtattak a vezérsíkhosszon, kompozit kormányfelületeket, könnyebb ötvözeteket, és aerodinamikai módosításokat alkalmaztak. Többek között megnnyújtották a profilt úgy, hogy ezzel növelték a kritikus Mach számot, javították a gép nagysebességű tulajdonságait. Emellett változtattak a profil belépőrészén is, ami a kis sebességű tulajdonságokat javította...stb.
Lényeges változások történtek a pilótafülkében is. Négy CRT-képernyős műszerfal (EFIS) integrált digitális repülésvezérlő rendszer (DFCS és FMS), tolóerőautomata...stb. Az első 737-300-as 1984 elején repült először.
A 80-as évek végéig további változatok jelentek meg. A 737-400 már 174 fős befogadóképességgel, 36,5 méteres hosszal, ennek megfelelően farokcsúszóval jött ki.
A hajdani 200-as méretével, de annál lényegesen gazdaságosabb paraméterekkel, nagyobb terhelhetőséggel jelent meg a 737-500. Ennek ellenére a rövidítés miatt sosem lehetett olyan gazdaságos, mint a hosszabb verziók. Ez az eladásokon is látható volt.

A második revízió

A Boeing 737-esek legnagyobb vásárlója a 3000-nél is több napi járatot üzemeltető Southwest Airlines diszkontcég (jelenleg 560db 737-esből álló flottával).
Az ő felkérésükre 1993-ban indította el a gyár a következő, máig legsikeresebb generációt (Next Generation) akkor még 737-300X munkanéven.  1997-ben száll fel az első gép akkor már 737-700NG néven, miközben folyik a 600-as és a 800-as építése is. Az első 800-as még ebben az évben, a 600-as '98-ban repül. Megkezdődik az FAA és JAA típusengedélyek kiadása is (Ekkor még nem az EASA illetékes Európában) 1999-ben az NG család megkapja a hosszútávú desztinációkhoz szükséges ETOPS (Extended Operations) engedélyt.

Az NG-változatok nagyon komoly fejlesztéseket hoztak a piacra gazdaságosság tekintetében is. Ebbe gyártási hatékonyság is beleértendő: az új típusok egyharmaddal kevesebb alkotóelemből állnak. Gyorsabban készülnek az elődöknél, a gyártás pedig egy speciális futószalagon történik.
Emellett számos kedvező változás történik a típuson: kisebb fogyasztás, tovább növelt sebesség (0.78Mach), 40.000láb feletti csúcsmagasság, kedvezőbb kissebességű viselkedés, nagyobb tüzelőanyag kapacitás, új, hosszabb, karcsúbb szárnyak, ismét új profil, hatképernyős műszerfal (igazi "glass-cockpit") könnyű, LCD kijelzőkkel. EDFCS-730 néven továbbfejlesztett digitális repülésvezérlés - igény szerint különösen rossz látási viszonyok melletti (CAT IIIb) megközelítésre való felkészítéssel.  A pilóták műszerrepülés közbeni munkáját segíti a HUD, (head-up display), lehajtható átlátszó kijelző az elsődleges repülési és pályamegközelítési információkkal. 




GPS alapú megközelítésre is alkalmassá teszik a típuscsaládot, emellett a megjelenik az úgynevezett Vertical Situation Display (VSD) is.

A  VSD-vel kiegészített képernyő

Az újabb fejlesztésű CFM56-7 hajtóművekkel ismét előkerül a gondola és a föld közti "ground clearence" távolság problémája.  Az új hajtómű beépítési szögét kissé továbbemelik, és így teszik fel a módosított, de továbbra is közel vízszintesen előrenyúló pilonra. A ground clearence részben a talajon lévő szennyeződések beszívása miatt, de leginkább mégis azért lényeges, mert turbulens, oldalszeles időben előfordulhat hogy a gépet billenteni, csúsztatni kell a pályatengely megtartásához.

737-700NG - Ilyen mozdulatokra is számítani kell (Jason Whitebird fotója)
Fontos változás, hogy az eredetileg Business változatokhoz (BBJ) kínált úgynevezett blended, vagyis hajlított wingleteket végül szalagon szerelik az NG 700-800 majd a 900-as sorozat szárnyvégeire is opcióként. A Boeingtól eredetileg független cég által kifejlesztett légellenállás csökkentő kiegészítő annyira jól beválik, hogy nemcsak 737-es upgrade-csomagként árulják, de kidolgozzák a 757-767 páros szárnyvégeire is.  

Egy 737BBJ (a Global Jet Austria üzleti gépe )


A 700-as és 800-as változatokra nagy az érdeklődés, ám megintcsak a legkisebb, 600-as típus mérsékeltebb siker. Ebben tényező a korábbi 737MAX cikkben is említett regionális piac 100 férőhely körüli típusainak megkezdődő térhódítása, valamit pl. az is, hogy a repülőgép sárkányfelépítése hosszabb törzs és nagyobb felszállótömeg esetén jobb felületi terhelést, gazdaságosabb repülést tesz lehetővé. A befogadóképességhez képest ugyanakkor relatíve kisebb a homlokfelület így a légellenállás is a hosszú gépeken. Az egész légiipar a nyújtott, karcsú gépek felé halad - kevés kivétellel... Valójában modern regionális gépektől az A330/340-600, 767-400, 747-8 változatokig ezt a vonalat követik a tervezők.


B737-900
A 737-esnek is ez a tendencia adja a következő változat létjogosultságát, ez pedig a 737-900NG. A nagyobb terhelhetőségű, hosszútávú repülésekre fejlesztett változat a 900ER immár kétosztályos változatban 180, illetve két plusz vészkijárat esetén engedélyezett charter székezéssel 200-220 fővel kb. 6000km távolságot képes repülni 0.79 Mach gazdaságos utazósebességnél. A gépet az NG-ken alkalmazott hajtóműcsalád továbbfejlesztett, CFM56-7BE változata hajtja. Alacsony utaskilométer költséggel, kiváló "távolsági busszá" válik pl. chartervonalakon. A 900-as méret átkerült a MAX programba is, ahol többek közt a kiöregedő B757-esek leváltásában is szerepet kaphat.

A harmadik revízió:

Az időközben bekövetkezett válság, az utazási kedv átmeneti megtorpanása és az üzemanyagárak változása kivárásra késztette a légitársaságokat. Sokan elodázták a vásárlásokat, várták, hogy a két repülőgépgyártó nagyvállalat valamelyike új típust jelentsen be számottevő tüzelőanyag-megtakarítással. 
Eközben a Boeingot a 787-esen bevezetett új technológiák körül jelentkező problémák több nehéz feladat elé állították. Egyrészt a késések lekötötték a fejlesztőkapacitás  egy részét, nem kevés pénzt is elvittek, másrészt a gyártókapacitást is úgy kellett tervezni, hogy az óriási érdeklődés kielégíthető legyen a késések behozásával együtt. A  B777-es viszont pillanatnyilag olyan termék, amelyben jó fejlesztési potenciálok mellett még nagy eladható darabszámok vannak. E fejlesztésekkel jól kihasználható a rivális A350-es típusváltozat késésével keletkező piaci rés is. Emellett sorban áll 2000db-nyi 737-es megrendelés, amit gyorsított ütemben tejlesteni kell.  A 787-esbe fektetett pénz akkor térül meg gyorsabban, ha a többi új típuson megjelenik valamilyen hozadéka a fejlesztésnek. Ez persze részben meg is történik a 747-esen, a 777-esen és némileg a MAX programban is, de az utóbbi helyett szívesen látott volna a piac egy teljesen új gépet is, amelynek esetleges indításáról több hír is felreppent a Boeing környékéről.
Az Airbus ráadásul lépéskényszerbe hozta a Boeingot az A320 NEO bejelentésével. Az Airbus sárkánya viszont az elmúlt három évtizedben nem nagyon változott. 
Már 2006-tól folytak ugyan kísérletek különböző wingletekkel, ám ezek önmagukban csak pár százaléknyi javulást hoztak. Az újgenerációs CFMI - LEAP-X és a Pratt&Whitney GTF hajtóművek megjelenése viszont hirtelen kiváló lehetőséget adott a komolyabb eredményekre nagyobb beruházás nélkül. Végül a hajtóművek leváltása, a wingletek és a szárnytő borítás finomítása együttesen kb 15% fogyasztáscsökkenést jelent az Airbus szerint.
Erre óriási rendelésekkel reagált a piac pl. az idei Paris Airshow-n is.

737MAX

A Boeing nagyfelhasználó partnereivel szerződéseket előkészítve konzultált a frissítés, vagy az új típus kérdésében. Végül szintén a hajtóműfrissítésen alapuló fejlesztés mellett döntött. A légitársaságok ilyen irányú nyomása ugyan nem feltétlenül hat jótékonyan a technikai evolúció sebességére, ám az üzemanyagtakarékosság mellett számos egyéb ponton ad lehetőséget a takarékoskodásra. Egyrészt sem az Airbus, sem a Boeing vásárlói esetében nem igényel számottevő lépéseket a képzési, és átképzési programban, hiszen a gépek pilóta szemszögből nem sokban fognak különbözni a mostaniaktól. Másrészt a kiszolgálóeszközök, alkatrészpark, üzemeltetői és műszaki képzés szempontjából is ez tűnik a mai gazdasági helyzetben ésszerűbb döntésnek.

Ettől függetlenül a 737MAX sem csak a LEAP-X hajtóművek révén jelent előrelépést. Tüzelőanyag-fogyasztásban 4, üzemeltetési költségekben összesen 7%-kal "ígér alá" a típuscsalád a NEO konkurenciának. Az NG sárkányhoz képest viszont szintén tartalmaz a program kisebb aerodinamikai és szerkezeti finomításokat. A farokrész módosul, karcsúsodik a törzsvég, karcsúbb, áramvonalasabb burkolatokat ("csónakokat") kapnak a fékszárny mechanikái. Az újabb hajtómű mégtöbb helyet igényel, így a pilont a 787-eshez hasonlóan úgy alakították ki, hogy enyhén felfelé nyúlik.
Karcsúbb fékszárnyburkolatok, felfelé induló függesztőpilon

787-es pilonok

Emellett megszűnik a korábbi 700NG-n látható megerősített illesztőkeret az utolsó előtti utasablak mellett, ami tömegcsökkentést jelent.

 

737-700NG
737MAX-7
  
A hajtómű zajtalanabb és örvénymentesebb külső légáramát biztosító fogazott kilépőélről már írtunk előző cikkünkben, ahogyan arról is, hogy a korábban opcióként kínált Sky Interior sztenderd utastérkivitel lesz a típuson.
Utóbbi a 787-es beltérhez kissé hasonlító dizájnon kívül nagyobb kézipoggyász-tartókat a variálható, LED technológiára épülő világítást is tartalmazza, ami az energiafelhasználásra, súlyra és a karbantartásra is jótékonyan hat.

Emellett jelezte a gyártó, hogy helyenként fly-by-wire elemek is kerülnek a gépre ami elsősorban szintén a súlycsökkentés irányában hat. Szinte kizárt, hogy ez nagymértékű beavatkozást jelentene a repülőgép jól bevált vezérlési rendszerébe. A fly-by-wire lényege, hogy a parancs elektromos-elektronikus jelek formájában, könnyű vezetékeken jut el a végrehajtó elemekig, így súlyt lehet megtakarítani a hidraulikus táp és vezérlővonalakon, mechanikus vezérlőelemek mennyiségén egyszerűbb rendszereken is, pl. féklapok, csűrőspoilerek, flaperonok...stb működtetésénél.


Ezzel szemben a 777-es vagy 787-eshez hasonló, teljesen FBW vezérlésre való átalakítás nagy fejlesztési beruházást igényelne, teljesen új képzési hátteret a pilóták és az üzemeltetők számára,  hosszadalmas fejlesztési munkát kívánna, ugyanakkor elhúzódnának a típus légialkalmassági tesztjei is. Ez így együtt valóban csak egy teljesen új típus esetében érné meg.


Az idő pedig sürget, lévén az A320 NEO program pillanatnyilag előrébb tart, az átadások kettő, de a legjobb esetben is legalább egy évvel korábban fognak megkezdődni, mint a Boeingnál.





Creative Commons Licenc
Trikó Nick



Nincsenek megjegyzések: