16.10.2013 :: 10:35
Перспективы использования авиационных систем легче воздуха
Публикации последних лет о перспективах применения дирижаблей и гибридов на основе аэростатических транспортных летательных аппаратов (АТЛА), как в отечественных, так и в зарубежных специализированных изданиях, показывают неослабевающий интерес к этому виду транспорта. А противоречивость оценок эффективности и вариантов использования отражает активный научный поиск его разработчиков и потенциальных пользователей.
Наглядный пример - принятая правительством Ульяновской области с энтузиазмом в 2010 году пятилетняя программа строительства дирижаблей дискообразной формы с трёхмиллиардным бюджетом под названием «Создание аэростатических термобалластируемых летательных аппаратов. Проект представило на МАКС-2009 ОАО «Локомоскай» на основе разработок советских инженеров 80-х годов. Были подготовлены поручение Президента РФ от 24.11.2009, распоряжение Правительства Ульяновской области от 26.02.2010, заключены соглашения, выделены средства.
Локомоскай
Но спустя три года, в июле 2012, своим же решением правительство области вынуждено было отменить программу. Проект содержал значительные технические ошибки. Причину коротко можно объяснить выводами экспертов об отсутствии в мире на тот период реализованных разработок и материалов, подтверждающих возможность создания дирижаблей грузоподъёмностью 600 тонн и даже значительно меньшей.
Срыв такого масштабного проекта говорит о существующей проблеме - барьере между научной обоснованностью создания аппарата и возможностью его производственно-промышленной реализацией. Встает вопрос, возможно ли предусмотреть все трудности эксплуатации таких больших систем, достигла ли наука уровня анализа и моделирования их реального управления.
Степень сложности задачи подтверждается отсутствием практики создания таких гигантов в мире и, соответственно, опыта их эксплуатации. Сверхтяжелые грузоподъёмные АТЛА в мире существуют только в проектах, летают, в основном, их модели грузоподъемностью до 1-2 тонн.
В феврале 2013 г. в США была отменена программа по созданию самого крупного дирижабля последнего времени LEMV (Long Endurance Multi-Intelligence Vehicle), выполнявшаяся по планам Пентагона компанией Northrop Grumman и израсходовавшая 517 млн. долл. Официально причинами указаны технические и производственные проблемы, финансовые ограничения.
Long Endurance Multi-Intelligence Vehicle
Имея современные достижения в авиационных, атомных, машиностроительных отраслях, освоении космоса, наука столкнулись с трудностями, которые, казалось бы, были преодолимы в 30-е годы ХХ столетия. Рекорд дирижабля Hindenburg LZ 129 (1936-1937 г.), имевшего в длину 246 м и грузоподъемностью 120 т, современными АТЛА пока не преодолён. Однако научно-технические решения того периода, заключают эксперты, для современных условий примитивны и опасны.
Научная и псевдонаучная полемика о возможности создания АТЛА супергрузоподъёмностью 500 и 1000 т на конференциях и в интернете усиливается. СМИ и рекламодатели уверенно анонсируют научно-производственный прорыв в этом направлении. Разработчики, в поисках инвесторов, подтверждают возможности АТЛА, но достижимый в настоящее время уровень полезной нагрузки ограничивают 60-ю тоннами.
Как экономисту-транспортнику, работающему в авиации, мне интересны новые разработки и с научной, и с профессиональной точки зрения. Проблема создания и, главное, использования более эффективного вида транспорта на наших обширных территориях является прорывом и новым шагом развития авиационной отрасли. Практический интерес представляет оценка экономического эффекта внедрения АТЛА в эксплуатацию, однако, в условиях неопределенности характеристик и стоимостных показателей, результаты будут носить приблизительный характер. Одновременно, с его помощью можно получить ответ на противоречивый с точки зрения перспективы и реальности вопрос: имеет ли решающее значение подъемная «тяжеловесность» АТЛА, выступающая основным стимулом дирижаблестроения или другие аргументы не менее значимы?
Первоначально проведем аналитическую сопоставимость аппарата легче воздуха с другими транспортными средствами (ТС) по параметрам его преобладающей эффективности.
Основные преимущества АТЛА описаны в достаточном количестве в технико-экономической литературе по транспортным проблемам. Кратко сформулируем, на наш взгляд, самые значимые. Это:
- более высокая энергетическая эффективность перевозки, возникающая за счет компенсации собственного веса, на значительные расстояния, по сравнению с другими видами воздушного и некоторых видов наземного транспорта;
- требует на порядок менее затратное строительство и содержание наземной инфраструктуры, включая сооружения для начально-конечных перевозочных операций и технического обслуживания;
- имеет более высокий уровень навигационного потенциала по сравнению с возможностями других видов транспорта, позволяющий обеспечивать спрямление и оптимизацию маршрутов, доставку грузов и пассажиров в нужное место без дополнительных временных и экономических затрат на подвоз;
- экономическая выгодность совмещения перевозок: с последующим монтажом негабаритных и тяжеловесных грузов; с использованием больших внутренних пространств аппаратов для работ, в т.ч. по тематике перевозки: медицинских, исследовательских, контрольно-ведомственных, командных и т.д.;
- энергетически менее затратная функция реализации подъема, выведения на значительные высоты специализированных платформ производственного, исследовательского, военного и другого характера по сравнению с самолетной, вертолетной и ракетной техникой.
Перечисленные и иные факторы теоретической эффективности АТЛА, вместе с более высокой безопасностью и экологичностью перевозок, позволяют, по крайней мере, ставить их в один ряд с другими ТС и реализовывать интенсивную научно-экспериментальную работу по внедрению в транспортную индустрию.
Отступая от анализа, добавим, что заинтересованность в реализации преимуществ высказывают и государственные структуры, и частные инвесторы. Перспективы разработок активно обсуждались на последних международных конференциях «Логистика негабаритных и тяжеловесных грузов: Россия, Балтия и СНГ» г. Москва 2011 г., «Транспортные дирижабли для Севера» 2013 г. Анкоридж (США) и др.
Наиболее результативными проектами на настоящий момент оказались зарубежные программы. Проходит испытания и готовится к началу эксплуатации грузовой дирижабль фирмы Lockheed Martin Р-791, выполненный по заказу агентства Пентагона DARPA. В 2013 г. канадская фирма Alberta-based Aviation Capital Enterprises из г. Калгари, заключив контракт с Lockheed Martin на поставку коммерческих дирижаблей, должна профинансировать разработку, сертификацию и производство серии летательных аппаратов SkyTug, основанных на демонстраторе дирижабля гибридного типа P-791. Первый полет P-791 состоялся в 2006 г. Также в производственной эксплуатации находятся разработанные в 1997 г. немецкой фирмой Luftschifftechnik GmbH & Co KG из города Фридрихсхафена дирижабли Zeppelin NT. Серьезных результатов в проведении испытаний в 2013 г. достигли калифорнийская корпорация Аэрос, США, и британская компания Hybrid Air Vehicles. Главное, что все эти компании в той или иной степени поддерживаются госструктурами (11).
SkyTug
В России в 2012 г. было заявлено два проекта. Газета «Взгляд» от 05.09.2012 сообщила, что в проекте программы Минпромторга «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы» планируется заказ на НИОКР по разработке дирижабля грузоподъемностью до 10 т, с примерным бюджетом 450 млрд. руб. Второе, 19.10.2012 резидентом «Фонда Сколково» стала компания «ОКБ АТЛАНТ», разрабатывающая гибридный проект аэростатического транспортного ЛА «АТЛАНТ» с первоначально заявленной грузоподъемностью до 16 т, с последующим увеличением до 250 т.
Однако, до настоящего времени, по последним данным, проект программы Минпромторга не утвержден, АТЛАНТ может быть профинансирован Фондом «Сколково» на 75%, однако данных о выделении грант пока не опубликовано. Зарубежные разработки в эксплуатацию также не запущены.
Трудность реализации концепции АТЛА характеризуется не только сложностью конструкции, но и проблемами управляемости, высокой метеозависимостью навигации и непроработанностью вопроса наземного обеспечения. Нет четкого описания, что понимать под инфраструктурой воздухоплавательных аппаратов, какие требования должны предъявляться к местам стоянки и техобслуживания, условиям погрузочно-разгрузочных операций, топливо- и газозаправочным комплексам и т.д.
Эти и другие проблемы, в первую очередь отсутствие источников стабильного финансирования, говорят о том, что понимания и единодушия, как в научном, так и в авиационном сообществе о перспективах создания отечественного воздухоплавательного транспорта нет. А надвигающаяся экономическая нестабильность ставит вопросы целесообразности самих разработок и эффективности инвестиций в них.
АТЛАНТ 50
На этой стадии обсуждения логика эксплуатанта и перевозчика требует сделать попытку расчета коммерческих и экономических характеристик воздушного судна (ВС), исходя из возможного спроса и объема перевозок. Вернемся к анализу решением обратной задачи, оценкой возможной эффективности эксплуатации и попытаемся дать представление о перспективности АТЛА как нового вида ТС.
В начале анализа обозначим некоторые условия и инструментарий расчета.
Грузовые перевозки авиацией трудно прогнозируемы и менее стабильны, чем пассажирские, поэтому АТЛА мы будем рассматривать, в первую очередь, как пассажирский транспорт. Повторим, грузоперевозки, особенно крупногабаритные, требуют отдельного исследования потребности рынка в них.
Методология расчета основана на сравнении потенциала доходности и суммы возможных затрат на эксплуатацию за календарный период год с определением экономического эффекта.
В публикациях последних лет средняя стоимость экспериментального дирижабля с полезной нагрузкой 1-3т. называлась в районе 3 млн. долл. С учетом серийного производства, допускаем, что гибридный аппарат будет стоить не более 5-6 млн. долл., иначе, его конкурентоспособность из-за сроков окупаемости и величины амортизационных отчислений резко уменьшается. Стоимость сопоставимых по скорости ТС: вертолета 3-11 млн. долл., электровоза 2-3 млн. долл., комфортабельного автобуса или автофургона - до 1 млн. долл. Если учесть, что к будущим партиям необходимо прибавить расходы на НИОКР, то стоимость серии аппаратов станет критической. Далее поясним это на структуре соотношений групп расходов на эксплуатацию.
Для ответа на вопрос о востребованности перевозок на АТЛА зададим параметры его эксплуатации по следующим критериям:
- привлекательность маршрута и условия перевозки должны позволять моделировать спрос, обеспечивающий занятость кресел до 70 % и более в течение всего года (для удобства расчета выберем компоновку со 100 пассажирскими креслами);
- протяженность маршрута и уровень тарифов должны быть сравнимы с наземным видом транспорта, т.к. скорости их сопоставимы, самолеты из-за сверхскоростей пока вне конкуренции;
- реальность выполнения программы должна подтверждаться наличием аэродрома базирования, возможностью и удобством проведения погрузочно-разгрузочных операций в местах посадки и т.д.
Для наглядности допустим, что одним из оптимальных вариантов является маршрут Москва-Можайск/Бородино-Москва, имеющий протяженность 100-120 км, привлекающий расположением военно-исторического музея-заповедника «Бородинское поле», обширных дачных угодий, природных мест отдыха, а также мобильностью местного населения в поездках в Москву. Местом базирования авиаотряда АТЛА может стать бывший военный аэродром «Кубинка».
Места посадки реальны как в городе Можайске и на Бородинском поле, так и в Западном или Северо-Западном административных округах Москвы в районе от Рублевского водохранилища, вдоль поймы Москвы-реки, до метро Тушинская или Кунцевская.
Стоимость проезда электропоездом до Бородино и обратно в 2013 г. составляла 430 руб., на автомобиле 600-800 руб.
Парк воздушных судов (ВС) условно определим в 4 АТЛА. Отправление в зависимости от спроса установим с обеих сторон маршрута с часовым или меньшим интервалом. При скорости 100-120 км/ч один оборотный рейс с получасовой стоянкой составит 3 летных часа (л.ч.). В сутки одно ВС должно сделать 4 рейса, с учетом подлета от/до аэродрома налет составит 13 ч., за год 4550 л.ч., без 2-х недель на техобслуживание.
Расчет произведем в условной единице расчета, равной одному американскому доллару по курсу 32,5 руб./долл. на 01.10.2013. Конкурентоспособная цена перевозки туда-обратно для пассажира среднего достатка, на наш взгляд, составит 20 у.е. или 650 руб. При загрузке 70%, один оборотный рейс даст 1450 у.е., за сутки 7000 у.е., за год (350 дн.) 2 450 тыс. у.е.
Допускаем, что в праздничные и выходные дни цена может составить 40 у.е., при загрузке 90%. В этом случае доходы увеличатся до 2,84 млн. у.е. Также, в случае доминирования односторонней загрузке от Москвы, для удовлетворения спроса, начало перевозки возможно осуществлять с одной стороны с повышением тарифа до 30 у.е., что может довести доход до 3,0 млн. у.е. в год на одно ВС.
Расчет расходов произведем на основе данных, опубликованных в литературе, по структурам затрат в действующих авиакомпаниях. Из публикаций следует, что усредненное соотношение расходов в общем объеме имеет следующую структуру: авиатопливо 30%, аэропортовое, аэронавигационное и обслуживание пассажиров на борту - 20(10+5+5)%, техобслуживание (ТО) и содержание ВС -10%, амортизация или лизинговые платежи 10%, содержание летно-технического и наземного состава - 30 %, расходы административные, по продаже перевозок (исключая представительства) и прочие производственные -10%.
Для АТЛА минимизируем расходы на пассажиров на борту и аэропортовые и, объединяя оставшиеся, перераспределяем в соотношение:
- авиаГСМ - 35%;
- ТО, амортизация и аэронавигационные сборы - 20%;
- фонд платы труда (ФОТ), содержание летно-технического и командного персонала - 35%;
- административные, продажа и пр. производственные - 10%.
Таким образом, имея возможность определить по заработной плате (ЗП) летно-технического состава уровень расходов по ФОТ, а по часовому расходу топлива двигателями затраты на авиаГСМ для одного АТЛА, можно рассчитать примерный уровень эксплуатационных, или более современно операционных, расходов авиакомпании (воздухоплавательной фирмы) из 4-х и более ВС на год.
Первоначально произведем расчет ФОТ летно-технического и наземного состава. Все суммы на оплату труда являются условными и могут изменяться в зависимости от конкретных ситуаций. Учитывая сменность без ночных перевозок, по опыту авиакомпаний, установим для одного ВС четыре экипажа по 2 пилота. В месяц ЗП командира в среднем составит 5000 у.е., второго пилота 4500. Также для обслуживания одного ВС необходимы 2 техника с оплатой по 3500 у.е. Кроме 40 человек летно-технического состава для 4 ВС, для координационной работы необходимы диспетчер (4000 у.е.) и по одному специалисту на регистрации и посадке в начально-конечных пунктах перевозки (2000 у.е.), всего 12 чел. Сумма ЗП за год для 4 ВС составит 2 544 тыс. у.е. или 636000 у.е. на 1 ВС.
Допускаем, что АУП компании должен составлять не более 20% от работников эксплуатации. Для получения всего ФОТ общие годовые расходы по ЗП увеличиваем на необходимые отчисления, около 25-27%. Итоговая сумма за год составит для всей авиакомпании 3 847 тыс. у.е.
Из полученной суммы общие затраты на АУП (20%) после вычета отчислений составят 509 тыс. у.е. на год или 42,4 тыс. у.е. в месяц, это, примерно, 10 -12 человек.
Разделив ФОТ компании на 4 ВС получаем, что для обеспечения работы одного ВС в течение года на ФОТ всех специалистов, включая АУП, потребуется 962 тыс. у.е. или около одного миллиона.
Второй расчет произведем для определения расходов на авиаГСМ. Учитывая уровень доходов на 1 ВС до 3 млн. у.е. в год и 35%-ной доли топлива в структуре всех расходов, мы вынуждены принять лимит на топливные затраты в размере 1 млн. у.е. в год на 1 ВС. Разделив его на 4550 л.ч. получаем максимальную сумму расходов в час на ВС 220 у.е.
Стоимость авиа-керосина на 01.10.2013 в центральном регионе составляла 33-35 000 руб./т, условно около 1000 у.е./т, бензина Аи-95 - 39000 руб/т или 1180 у.е./т., ДТевро - 32000 руб./т или 970 у.е./т. Исходя из данных цен, часовой расход топлива для одного АТЛА должен составлять 220 л авиа-керосина или 185 л бензина или 215 л дизтоплива. Вышеопределенная топливная эффективность может соответствовать 4 поршневым двигателям LOM PRAHA М-337С по 250 л.с, двум дизельным RED A03 V12 мощностью по 500 л.с. и т.д. Данные примеры приведены в качестве иллюстрации, рассчитать мощность силовой установки для АТЛА с полезной нагрузкой 10-16т и установить возможность использования с таким расходом должны специалисты.
К перечисленным обязательным расходам следует отнести амортизационные отчисления, зависящие от первоначальной стоимости ВС. При стоимости АТЛА 5-6 млн. у.е. они составят 350-400 тыс. у.е. в год, если они будут отнесены к 6-й группе основных средств со сроком полезного использования до 15 лет как самолеты . Однако, в настоящий момент дирижабли без механической тяги относятся к 3-ей группе ОС со сроком до 5 лет использования, что значительно увеличивает отчисления на амортизацию. От группы ОС и стоимости аппаратов в значительной степени зависит рентабельность их эксплуатации.
Расходы на ТО и запчасти, аэронавигационное обслуживание, а также по наземному обеспечению, продаже перевозок, рекламе и маркетингу в наших расчетах должны составлять не более 350 тыс. у.е. на 1 ВС в год или 1,4 млн. у.е. на компанию. Тогда прибыль будет достигнута на уровне 5-10% от расходов, что является приемлемой величиной для привлекательности и окупаемости инвестиций. Однако это достаточно напряженная программа.
В рамках расчетных величин имеется возможность дальнейшего моделирования и оправданного изменения соотношений. Вместе с тем укажем, что расчеты дают только первоначальное представление о возможностях использования в эксплуатации АТЛА и не претендуют на единственно справедливые.
По результатам данного исследования можно сделать некоторые выводы, позволяющие коснуться перспектив нового вида транспортных средств.
Первое и самое главное, коммерчески правильно сконструированный аэростатический транспортный летательный аппарат имеет весомые перспективы занять нишу пассажирских и грузовых перевозок массового использования.
Второе. Расчеты показали, что значительных преимуществ воздухоплавательный транспорт перед другими видами не имеет, за исключением места свободного приземления. Его тихоходность не позволяет конкурировать с самолетами, т.к. он должен быть эффективнее их в 8-9 раз, чтобы расходы его 8 летных часов на преодоление 900 км были меньше расходов самолета, который тратит на это расстояние один час. Наземные виды транспорта имеют меньшую метеозависимость и также, преодолевая расстояния со скоростью 100-150 км/час, проигрывают в доставке считанные час-два. Поэтому, чтобы выиграть конкуренцию, необходимо с начала разработки АТЛА закладывать в него решения, повышающие эффективность эксплуатации и, в первую очередь, топливную и ценовую.
Третье. Проекты, ограничивающие применение АТЛА специальными грузоперевозками, патрулированием, военными задачами, не позволяют развивать промышленное производство аппаратов до объемов самоокупаемости, тем более покрытия инвестиций в НИОКР. А эффективность от минимизации наземной инфраструктуры можно определить только при использовании на единичных крупных стройках или в масштабах государства, что затрудняет получение прямых инвестиций и это демонстрирует большинство зарубежных разработок. Необходимо переходить от проектирования разовых аппаратов к программам пассажирских и грузовых перевозок, понятным и привлекательным частному бизнесу и государственным структурам.
В заключение отметим, что презентация гигантских проектов не всегда необходима и оправдана, средние и малые аппараты имеют не меньший, а в некоторых случаях и значительно больший потенциал.
Александр Алдюхов
16.10.2013 г.
Источник: Aviation EXplorer | 
