Грузовые самолеты: история, особенности и перспективы развития

Введение

Самолет, сконфигурированный специально для перевозки грузов

Грузовой самолет (также известный как грузовой самолет, фрахтер, военно-транспортный самолет или грузовой реактивный самолет) – это самолет с фиксированным крылом, предназначенный или переоборудованный для перевозки грузов, а не пассажиров. Такие самолеты обычно оснащены одной или несколькими большими дверями для погрузки грузов. Удобства для пассажиров удаляются или не устанавливаются, хотя обычно в больших самолетах предусмотрены базовые удобства для экипажа, такие как камбуз, туалет и спальные места. Фрахтеры могут эксплуатироваться гражданскими пассажирскими или грузовыми авиакомпаниями, частными лицами или государственными учреждениями отдельных стран, например вооруженными силами. Самолеты, предназначенные для грузовых перевозок, обычно имеют характеристики, отличающие их от обычных пассажирских самолетов: широкое/высокое поперечное сечение фюзеляжа, высоко расположенное крыло, позволяющее грузовому отсеку находиться близко к земле, многочисленные колеса для посадки на неподготовленных площадках и высоко расположенный хвостовой стабилизатор, позволяющий осуществлять прямую погрузку и выгрузку груза. К 2015 году специализированные грузовые самолеты обеспечивали 43% от общего объема в 700 миллиардов ATK (доступных тонно-километров), в то время как 57% перевозилось в грузовых отсеках авиалайнеров. Также в 2015 году Boeing прогнозировал увеличение доли грузовых перевозок в грузовых отсеках до 63%, а специализированных грузов – до 37% от 1200 миллиардов ATK к 2035 году. Консалтинговая компания Cargo Facts прогнозирует увеличение мирового парка грузовых самолетов с 1782 до 2920 единиц в период с 2019 по 2039 год.

История

Самолеты стали использоваться для перевозки грузов в виде воздушной почты уже в 1911 году. Хотя самые ранние самолеты не были разработаны в первую очередь как грузовые, к середине 1920-х годов авиапроизводители проектировали и строили специальные грузовые самолеты. В начале 1920-х годов в Великобритании была признана необходимость в грузовом самолете для быстрой транспортировки войск и материалов для подавления племенных восстаний на недавно оккупированных территориях Ближнего Востока. Vickers Vernon, разработанный на базе Vickers Vimy Commercial, поступил на вооружение Королевских ВВС в качестве первого специализированного транспортного самолета в 1921 году. В феврале 1923 года он был использован командованием ВВС в Ираке, которое перевезло почти 500 сикхских солдат из Кингарбана в Киркук в рамках первой стратегической военно-воздушной переброски войск. "Викерс Виктория" сыграл важную роль в Кабульском воздушном мосту в ноябре 1928 – феврале 1929 года, когда были эвакуированы дипломатический персонал и их семьи, а также члены афганской королевской семьи, находившиеся под угрозой из-за гражданской войны. "Виктории" также помогли проложить воздушные маршруты для авиалайнеров Handley Page HP.42 компании Imperial Airways. Немецкая разработка времен Второй мировой войны, Arado Ar 232, стал первым специально построенным грузовым самолетом. Ar 232 предназначался для замены более ранних грузовых переоборудований Junkers Ju 52, но было построено лишь несколько экземпляров. Большинство других стран использовали грузовые версии авиалайнеров, в частности Douglas DC-3 C-47 Skytrain, который состоял на вооружении практически всех стран-союзниц. Важное нововведение для будущего дизайна грузовых самолетов было внедрено в 1939 году в пятом и шестом прототипах четырехмоторного военно-транспортного самолета Junkers Ju 90 – это был самый ранний известный пример заднего погрузочного пандуса. Этот самолет, как и большинство самолетов того времени, использовал хвостовое колесо, что приводило к заметному наклону назад при посадке. Эти самолеты ввели Trapoklappe – мощный пандус/гидравлический подъемник с центральной лестницей между трассами для транспортных средств, который поднимал заднюю часть самолета в воздух и облегчал погрузку. Подобный задний погрузочный пандус в несколько иной форме появился и на двухмоторном грузовом самолете американской конструкции Budd RB-1 Conestoga времен Второй мировой войны. Послевоенная Европа также сыграла важную роль в развитии современной авиационной грузовой и грузовой индустрии. Это произошло во время Берлинского воздушного моста в разгар холодной войны, когда западные страны предприняли масштабную мобилизацию самолетов для снабжения Западного Берлина продовольствием и припасами в режиме круглосуточного воздушного моста после того, как Советский Союз закрыл и заблокировал сухопутные коммуникации Берлина с западными странами. Для быстрого обеспечения необходимого количества самолетов в эксплуатацию было введено много устаревших моделей, особенно Douglas C-47 Skytrain. В ходе эксплуатации выяснилось, что разгрузка этих старых конструкций занимала столько же времени или даже больше, чем у гораздо более крупного Douglas C-54 Skymaster с трехколесным шасси, который было легче перемещать после посадки. C-47 были быстро сняты с вооружения, и с тех пор плоская палуба стала обязательным требованием для всех новых грузовых самолетов. В послевоенные годы было представлено несколько новых специально построенных грузовых самолетов, часто включающих некоторые "экспериментальные" функции. Например, американский C-82 Packet имел съемную грузовую кабину, а C-123 Provider ввел теперь распространенную форму заднего фюзеляжа/поднятого хвостового оперения для обеспечения более крупного заднего погрузочного пандуса. Но именно внедрение турбовинтовых двигателей позволило этому классу самолетов созреть, и даже один из его самых ранних образцов, C-130 Hercules, в 21 веке, в виде Lockheed Martin C-130J, остается эталоном, по которому оцениваются новые проекты военно-транспортных самолетов. Несмотря на то, что в течение многих лет предлагались более крупные, меньшие и быстрые конструкции, C-130 продолжает совершенствоваться, что позволяет ему оставаться в производстве. "Стратегические" грузовые самолеты стали отдельным важным классом, начиная с Lockheed C-5 Galaxy в 1960-х годах и ряда аналогичных советских разработок 70-х и 80-х годов, и достигнув кульминации в Антонове Ан-225, крупнейшем в мире самолете. Эти конструкции позволяют перевозить самые тяжелые грузы, даже основные боевые танки, на глобальные расстояния. Boeing 747 изначально проектировался по тем же спецификациям, что и C-5, но позже был модифицирован как конструкция, которая могла предлагаться как в пассажирской, так и во всегрузовой версии. "Горб" на верхней части фюзеляжа позволяет разместить кабину экипажа вне зоны выкатывающихся вперед грузовых контейнеров в случае аварии. Когда был объявлен Airbus A380, производитель первоначально принял заказы на грузовую версию A380F, предлагающую вторую по величине грузоподъемность среди всех грузовых самолетов, уступающую только Ан-225. Консультант в области аэрокосмической промышленности оценил, что A380F будет иметь на 7% большую грузоподъемность и дальность полета, чем 747-8F, но и более высокие эксплуатационные расходы. С мая 2020 года португальская Hi Fly начала выполнять чартерные грузовые рейсы на A380, перевозя медицинские принадлежности из Китая в различные части мира в ответ на вспышку COVID-19. Он позволяет перевозить почти 320 тонн груза на трех палубах. В ноябре 2020 года Emirates начала предлагать A380 mini-freighter, который позволяет перевозить 50 тонн груза в грузовом отсеке самолета.

Aircraft were put to use carrying cargo in the form of air mail as early as 1911. Although the earliest aircraft were not designed primarily as cargo carriers, by the mid 1920s aircraft manufacturers were designing and building dedicated cargo aircraft. In the UK during the early 1920s, the need was recognized for a freighter aircraft to transport troops and material quickly to pacify tribal revolts in the newly occupied territories of the Middle East. The Vickers Vernon, a development of the Vickers Vimy Commercial, entered service with the Royal Air Force as the first dedicated troop transport in 1921. In February 1923 this was put to use by the RAF's Iraq Command who flew nearly 500 Sikh troops from Kingarban to Kirkuk in the first ever strategic airlift of troops. Vickers Victorias played an important part in the Kabul Airlift of November 1928 – February 1929, when they evacuated diplomatic staff and their dependents together with members of the Afghan royal family endangered by a civil war. The Victorias also helped to pioneer air routes for Imperial Airways' Handley Page HP.42 airliners. The World War II German design, the Arado Ar 232 was the first purpose built cargo aircraft. The Ar 232 was intended to supplant the earlier Junkers Ju 52 freighter conversions, but only a few were built. Most other forces used freighter versions of airliners in the cargo role as well, most notably the C 47 Skytrain version of the Douglas DC 3, which served with practically every Allied nation. One important innovation for future cargo aircraft design was introduced in 1939, with the fifth and sixth prototypes of the Junkers Ju 90 four engined military transport aircraft, with the earliest known example of a rear loading ramp. This aircraft, like most of its era, used tail dragger landing gear which caused the aircraft to have a decided rearward tilt when landed. These aircraft introduced the Trapoklappe, a powerful ramp/hydraulic lift with a personnel stairway centered between the vehicle trackway ramps, that raised the rear of the aircraft into the air and allowed easy loading. A similar rear loading ramp even appeared in a somewhat different form on the nosewheel gear equipped, late WW II era American Budd RB 1 Conestoga twin engined cargo aircraft. Postwar Europe also served to play a major role in the development of the modern air cargo and air freight industry. It is during the Berlin Airlift at the height of the Cold War, when a massive mobilization of aircraft was undertaken by the West to supply West Berlin with food and supplies, in a virtual around the clock air bridge, after the Soviet Union closed and blockaded Berlin's land links to the west. To rapidly supply the needed numbers of aircraft, many older types, especially the Douglas C 47 Skytrain, were pressed into service. In operation it was found that it took as long or longer to unload these older designs as the much larger tricycle landing gear Douglas C 54 Skymaster which was easier to move about in when landed. The C 47s were quickly removed from service, and from then on flat decks were a requirement of all new cargo designs. In the years following the war era a number of new custom built cargo aircraft were introduced, often including some "experimental" features. For instance, the US's C 82 Packet featured a removable cargo area, while the C 123 Provider introduced the now common rear fuselage/upswept tail shaping to allow for a much larger rear loading ramp. But it was the introduction of the turboprop that allowed the class to mature, and even one of its earliest examples, the C 130 Hercules, in the 21st century as the Lockheed Martin C 130J, is still the yardstick against which newer military transport aircraft designs are measured. Although larger, smaller and faster designs have been proposed for many years, the C 130 continues to improve at a rate that keeps it in production. "Strategic" cargo aircraft became an important class of their own starting with the Lockheed C 5 Galaxy in the 1960s and a number of similar Soviet designs from the 70s and 80s, and culminating in the Antonov An 225, the world's largest aircraft. These designs offer the ability to carry the heaviest loads, even main battle tanks, at global ranges. The Boeing 747 was originally designed to the same specification as the C 5, but later modified as a design that could be offered as either passenger or all freight versions. The "bump" on the top of the fuselage allows the crew area to be clear of the cargo containers sliding out of the front in the event of an accident. When the Airbus A380 was announced, the maker originally accepted orders for the freighter version A380F, offering the second largest payload capacity of any cargo aircraft, exceeded only by the An 225. An aerospace consultant has estimated that the A380F would have 7% better payload and better range than the 747 8F, but also higher trip costs. Starting May 2020 Portuguese Hi Fly started charting cargo flights with an A380, carrying medical supplies from China to different parts of the world in the response to the COVID 19 outbreak. It allows almost 320 of cargo between the three decks. In November 2020 Emirates started offering an A380 mini freighter, which allows for 50 tons of cargo in the belly of the plane.

Важность грузовых самолетов

Грузовые самолеты использовались на протяжении многих лет, но современная важность грузовых авиаперевозок не получает должного внимания. Сегодня грузовые самолеты могут перевозить практически все – от скоропортящихся продуктов и необходимых товаров до полностью собранных автомобилей и скота. Основной рост использования грузовых самолетов связан с увеличением объемов онлайн-покупок через такие платформы, как Amazon и eBay. Поскольку большинство этих товаров производятся по всему миру, воздушный транспорт используется для максимально быстрой доставки их из точки А в точку Б. Авиаперевозки значительно увеличивают стоимость мировой торговли, осуществляя транспортировку товаров на сумму более 6 триллионов долларов США, что составляет около 35% мировой торговли в стоимостном выражении. Это помогает производителям снижать себестоимость продукции, позволяет потребителям приобретать больше товаров и обеспечивает наличие товаров на полках магазинов. Помимо важной роли в доставке и транспортировке, авиаперевозки грузов играют значительную роль в сфере занятости. Грузовые авиакомпании в США обеспечивают работой более 250 000 человек, а в августе 2023 года в американских авиакомпаниях, специализирующихся на грузовых перевозках, было занято 268 730 человек, что составляет 34% от общей численности работников отрасли.

Типы грузовых воздушных судов

Почти все коммерческие грузовые самолеты, состоящие на вооружении в настоящее время, являются модификациями или переделками пассажирских самолетов. Однако существуют еще три способа разработки грузовых самолетов.

Деривативы негрузовых воздушных судов

Многие типы самолетов могут быть переоборудованы из пассажирских в грузовые путем установки грузовой двери основной палубы с системами управления, усиления балок пола для грузовых нагрузок, а также замены пассажирского оборудования и отделки на новые облицовки, потолки, освещение, полы, дренажные системы и датчики дыма. Garuda Indonesia начнет испытания трех таких самолетов в сентябре 2019 года, перед началом эксплуатации в четвертом квартале. Garuda планирует использовать до 100 грузовых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для связи отдаленных регионов с ограниченным числом аэропортов в провинциях Малуку, Папуа и Сулавеси.

Сравнения

+ Сравнение возможностей грузовых самолетов
Объем самолета (м3) Полезная нагрузка Круизная скорость Дальность использования
Airbus A400M 270 780 км/ч (420 узлов) 6 390 км (3 450 морских миль) Военный
Airbus A300 600F 391,4 – 7 400 км (4 000 морских миль) Коммерческий
Airbus A330 200F 475 7 400 км (4 000 морских миль) Коммерческий
Airbus A380 342 14 800 км (8 000 морских миль) Коммерческий
Airbus Beluga 1210 – 4 632 км (2 500 морских миль) Коммерческий
Airbus BelugaXL 2615 – 4 074 км (2 200 морских миль) Коммерческий
Антонов Ан-124 1028 800 км/ч (430 узлов) 5 400 км (2 900 морских миль) Для военных и гражданских нужд
Антонов Ан-22 639 740 км/ч (400 узлов) 10 950 км (5 910 морских миль) Для военных и гражданских нужд
Антонов Ан-225 1300 800 км/ч (430 узлов) 15 400 км (8 316 морских миль) Коммерческий
Boeing C-17 830 км/ч (450 узлов) 4 482 км (2 420 морских миль) Военный
Boeing 737-700C 107,6 931 км/ч (503 узла) 5 330 км (2 880 морских миль) Коммерческий
Boeing 757-200F 239 955 км/ч (516 узлов) 5 834 км (3 150 морских миль) Коммерческий
Boeing 747-8F 854,5 908 км/ч (490 узлов) 8 288 км (4 475 морских миль) Коммерческий
Boeing 747 LCF 1840 878 км/ч (474 узла) 7 800 км (4 200 морских миль) Коммерческий
Boeing 767-300F 438,2 850 км/ч (461 узел) 6 025 км (3 225 морских миль) Коммерческий
Boeing 777F 653 896 км/ч (484 узла) 9 070 км (4 900 морских миль) Коммерческий
Bombardier Dash 8-100 39 491 км/ч (265 узлов) 2 039 км (1 100 морских миль) Коммерческий
Lockheed C-5 919 км/ч 4 440 км (2 400 морских миль) Военный
Lockheed C-130 540 км/ч (292 узла) 3 800 км (2 050 морских миль) Военный
Douglas DC-10 30 908 км/ч (490 узлов) 5 790 км (3 127 морских миль) Коммерческий
McDonnell Douglas MD-11 440 945 км/ч (520 узлов) 7 320 км (3 950 морских миль) Коммерческий