Содержание

Близнюк В., Васильев Л., Вуль В. и др.
«Правда о сверхзвуковых пассажирских самолетах»

Экономические характеристики сверхзвуковых самолетов

    Общим критерием экономической эффективности транспортного средства, как известно, являются приведенные затраты на перевозки, представляющие сумму текущих или эксплуатационных затрат (себестоимости перевозок) и единовременных капитальных вложений (или первоначальной стоимости основных фондов), приходящихся на единицу транспортной работы — на 1 т*км, 1 пасс.*км .
    Благодаря высокой технической скорости, СПС обладают самой высокой часовой производительно стью (произведение технической скорости на максимальное количество пассажиров или максимального веса коммерческой нагрузки на техническую скорость) по сравнению с любыми транспортными средствами:

Маршрут из Москвы Ж.д. Самолет Коэффициенты
L, км Т,ч L, км Тдтс, Ч Тстс, Ч K*дтс K*стс
Владивосток 9300 178 7420 10,5 5,3 17,00 33,60
Хабаровск 8536 161 6790 7,5 3,8 21,50 42,36
Бишкек 3784 73,5 3210 5,2 2,7 14,10 27,20
Душанбе 4690 83 2900 4,8 2,4 17,30 34,60
Ашхабад 4630 88 2770 4,7 2,4 18,70 36,70
Новосибирск 3190 61 2890 4,2 2,3 14,50 26,50
Ташкент 3370 58 3000 4,4 2,4 13,20 24,16
Алма-Ата 4030 68 3250 5,3 2,8 12,83 24,30
Тбилиси 2510 40 2000 3,5 1,8 11,42 22,20
Баку 2660 42 12,00 23,30
Ереван 2880 51 14,60 28,33
Симферополь 1460 21 1400 2,5 1,3 8,40 16,00
Адлер 1940 31 12,40 23,80
Киев 872 12 690-870 1,5 8,0 10,00
Рига 922 16 10,66 13,30
Санкт-Петербург 650 8 5,33 6,00

* Коэффициенты К показывают, во сколько раз поездка на дозвуковом (ДТС) и сверхзвуковом (СТС) самолете быстрее поездки по железной дороге.

    Экономическая эффективность СПС, как и любого транспортного средства, будет определяться величиной затрат на разработку, стоимостью самолета в серийном производстве, установленным сроком службы, потребностями рынка, изменением общей экономической ситуации и связанными с этим ценами на труд, топливо и другими затратами. Такие оценки достаточно условно проводятся по разделам: затраты на проектирование и разработку (НИОКР), затраты на серийное производство, оценка стоимости самолета в серийном производстве, прямые эксплуатационные (операционные) расходы, косвенные эксплуатационные расходы, оценка возможности возврата капиталовложений, оценка текущих платежей (cash-flow). Во многом такие оценки носят сравнительный и вероятностный характер, однако они дают возможность разделить реальные и надуманные цифры по экономическим характеристикам СТС
    Первые расчеты по оценке экономичности самолета Ту-144 были выполнены в 1960 году под руководством В.И. Близнюка и В.И. Козловского. Чтобы дать представление о том, при каких условиях принимались решения по самолету, приведем некоторые исходные данные:
    1. Срок службы — 25000 летных часов
    2. Годовой налет — 2400 летных часов (9 часов в день)
    3. Капитальный ремонт — через 3200 часов. Продолжительность ремонта 60 дней.
    4. 400-часовое обслуживание. 7 раз в год. Продолжительность — 3 дня каждое.
    5. 100-часовое обслуживание. 24 раза в год. Продолжительность — 1 день каждое.
    6. 50-часовое обслуживание. 32 раза в год. Продолжительность — 0,5 дня каждое.
    Общее время технического обслуживания составляло 121 день.
    Оценка требуемого количества самолетов проводилась по плановым показателям количества пассажиров на воздушном транспорте, определенных Госпланом СССР. В 1975 году планировалось перевезти в среднем 110 млн. человек (отметим высокую точность этих прогнозов!) при средней дальности перевозок 1000 км. Вес одного пассажира с багажом в этих расчетах принимался на уровне 110 кг. Предполагалось, что примерно 20% всех пассажиров в 1975 году будут летать на самолете Ту-144. Расчетами было доказано, что эту транспортную задачу можно выполнить, используя 65 сверхзвуковых самолетов (М=2) или 136 дозвуковых самолетов (М=0,75).
    Оценка массы пустого самолета производилась методом сравнения с конструктивным аналогом, в качестве которого принимался пассажирский самолет Ту-104 и военный самолет Ту-22. Были получены следующие результаты: вес пустого самолета — 72 770 кг (в том числе вес крыла — 16 300 кг, оперения — 4500 кг, шасси — 6500 кг, управления — 2200 кг, фюзеляжа — 8800 кг), СУ — 15 700 кг, топлива — 58 000 кг, оборудования — 10 250 кг. )
    На базе полученного веса пустого самолета (72 770 кг) и известных статистических данных по величине удельной трудоемкости в человеко-часах на 1 кг веса пустого самолета по формуле Т=ф Кф α Gпуст (где Кф — коэффициент трудоемкости по количеству выпущенных изделий, α — коэффициент влияния а самолета), было определено, что при производстве 65 самолетов Ту-144 средняя трудоемкость составит 280 000 человеко-часов.
    По средней трудоемкости и средней стоимости часа была определена прямая заработная плата. При плановой стоимости одного часа 57 копеек расходы на заработную плату на производство одного самолета составили 123 000 рублей. По существующей структуре производственных затрат (доля зарплаты составляла в то время менее 10%) определялась стоимость планера с оборудованием в производстве. Для дальнейших расчетов считалось, что средняя стоимость планера самолета Ту-144 с оборудованием при выпуске 65 самолетов (в течение 5 лет, с 1975 по 1980 г.) составляет 1 500 000 рублей.
    Оценка стоимости двигателя НК-144 проводилась методом сравнения с конструктивными аналогами. Напомним, что в 60-е годы стоимость реактивного двигателя типа Д-20 (для самолета Ту-104) составляла 50 000 рублей. С учетом увеличения тяги, значительного конструктивного и схемного усложнения двигателя НК-144 его стоимость принималась равной (по согласованию с институтом экономики азиационной промышленности) 100 000 рублей.
    Общая стоимость самолета Ту-144 в серийном производстве (в ценах 1974 года) прогнозировалась на уровне 2 млн. рублей. Для сравнения укажем, что стоимость самолета Ту-154 в это же время оценивалась на уровне 984 000 рублей. Общая стоимость затрат на производство 65 самолетов Ту-144 должна была составлять 130 млн. рублей, а 136 самолетов Ту-154 (обеспечивающих ту же транспортную производительность) 138 млн. рублей.
    Примерно те же результаты были получены методами линейной аппроксимации при постатейном анализе стоимости основных составляющих стоимости самолета (см. таблицу).

Составляющая Дозвуковой самолет Сверхзвуковой самолет Коэффициент
Материалы 0,125 5* 0,625
Зарплата 0,1 3 0,3
Накладные расходы 0,275 2,5 0,685
Двигатель 0,25 2 0,5
Готовые изделия 0,25 1,5 0,375
Относительная стоимость самолетов 1 2,485

* Учитывается стоимость обработки титана и снижение коэффициентов использования материалов.

    Одновременно по методике Авиатранспортной ассоциации (АТА) в редакции июня 1966 года были определены прямые и косвенные эксплуатационные расходы прямым расчетом.
   Полученные результаты приводятся в таблице:

Показатели М=0,75 (на базе Ту-154) М=2,0 (типа Ту-144]
Стоимость планера руб. 834 000 1 500 000
Стоимость двигателя руб. 50 000 125 000
Стоимость самолета руб. 984 000 2 000 000
Срок службы планера л.ч 25000 25000
Межремонтный срок планера л.ч 3200 3200
Ресурс двигателей ч 1200 1200
Межремонтный ресурс двигателей ч 300 300
Амортизация планера руб./ч 80 172
Амортизация двигателя руб./ч 126 442
Техобслуживание планера руб./ч 86 144
Техобслуживание двигателя руб./ч 18 60
Зарплата руб./ч 82 130
Расход топлива кг/ч. 5300 24100
Стоимость топлива руб./ч 238 1085
Прямые расходы руб./ч 630 2033
Прочие прямые расходы (4%) руб./ч 25,2 81,4
ВСЕГО ПРЯМЫЕ РАСХОДЫ руб./ч 655,2 2114
Косвенные расходы (35%) руб./ч 226 741
Себестоимость летного часа руб./ч 881,2 2885,2
Себестоимость перевозки т-км. руб. 0,151 0,2
Себестоимость перевозки пасс.-км при коэффициенте загрузки 0,65 коп. 16,6 22,2

    Можно видеть, что при сохранении этих показателей сверхзвуковой самолет даже на трассах малой дальности позволяет обеспечить приемлемую экономичность при незначительном увеличении стоимости билетов. Для примера в таблице приведен один из расчетов, выполненный для маршрута, имеющего дальность 3200 км.

Показатели Дозвуковой самолет Сверхзвуковой самолет
Техническая скорость км/ч. 813 1600
Время полета ч 4,74 2
Стоимость самолето-часа руб./ч 881,2 2885,2
Стоимость рейса руб. 4176 5770
Количество пассажиров чел. 100 100
Коэффициент загрузки % 75 75
Стоимость кресла руб. 56 77

    Напомним, что реальная цена билетов на подобных трассах в СССР составляла 48 рублей. При внедрении дозвукового самолета типа Ту-154 требовалось увеличить стоимость билета на 17%, а при внедрении СПС требовалось увеличить стоимость билетов на 30-40%. При этом по всем проведенным независимыми исследователями анализам ожидалось увеличение количества пассажиров как за счет эффекта новизны, так и из-за новых возможностей, которые предоставлял СПС. Эти возможности в наибольшей степени могли быть реализованы на трассах, проходящих в восточном и западном направлении. Высокая скорость СПС позволяла использовать разницу в поясном времени, при этом пассажир, вылетающий, например, из Хабаровска в 8 часов утра, прилетал в Москву тоже в 8 утра. Выполнив все свои дела, он мог вернуться в Хабаровск в этот же день. При этом существенно возрастала возможность дневного использования сверхзвуковых самолетов по сравнению с дозвуковыми самолетами.
    Аналогичные расчеты выполнялись в это время по самолету «Конкорд», в которых использовалось сравнение с самолетом «Боинг-707». По мере развития программы широкофюзеляжных самолетов и появления дополнительных данных в этих анализах стали использоваться данные по самолету «Боинг-747».
    Одновременно в начале 70-х годов большую известность получил метод расчета экономических характеристик, предложенный известным противником сверхзвуковых самолетов Бо Лунбергом (Швеция). Он представлял собой модифицированный метод расчета характеристик путем малых приращений, когда изменение каждого переменного на определенном отрезке считается линейным. Лунберг принимал за базу долю определенных затрат в общей себестоимости, определял коэффициенты влияния (известный фактор «процент на процент») и затем сравнивал дозвуковые и сверхзвуковые самолеты. Структура всех уравнений, выведенных Лунбергом, имеет следующий вид: (постоянные расходы, не связанные с типом самолета) + (амортизационные отчисления) + (расходы на техобслуживание и текущий ремонт) + (страховые расходы) + (затраты на топливо и другие расходуемые материалы) + (заработная плата экипажа) + (заработная плата бортпроводников) + (расходы на бортовое обслуживание и питание). Определенным достоинством метода является то, что удается достаточно наглядно выявить наиболее сильно действующие факторы и, главное, оценить влияние временных факторов.
    Например, уравнение эксплуатационных расходов для самолета Ту-144 при использовании реальных данных самолета-аналога Ил-62 имеет вид:

Э14462 = 0,21 + 0,125 Ц14462 + 0,47 ЦНК-144Д-30 + 0,23 G144/G62 + 0,12 Р14462 + 0,06 З14462,

    где: Ц — цена планеров самолетов, двигателей;
    G — расход топлива;
    Р — стоимость ремонта;
    3 — заработная плата.
    Нижние индексы определяют принадлежность к самолетам и двигателям.
    Относительный характер показателей позволяет использовать уравнение при значительных изменениях ситуации. В частности, Лунберг использовал его в кризисных ситуациях, когда одновременно изменялись цены на материалы, заработная плата, цена топлива и т.д.
    Приводя такие подробные данные, мы хотели показать, что все решения по сверхзвуковому самолету Ту-144 принимались с учетом экономических показателей. Более того, если бы все основные макроэкономические показатели экономики нашей страны сохранились на все время создания самолета Ту-144, как это было во времена внедрения реактивных самолетов, проблемы экономичного применения нового вида транспорта, вероятнее всего, не возникло.
    Основные экономические проблемы сверхзвуковых самолетов первого поколения связаны с длительным циклом создания и внедрения самолетов. К сожалению, мы не имеем подробных данных по изменению стоимости разработки по самолету Ту-144. Воспользуемся для наглядности данными по самолету «Конкорд». В таблице приведено изменение стоимости программы самолета «Конкорд» до 1970 года:

Годы Стоимость программы, ф. ст. Примечание.
1962 150 млн. Ожидалось, что примерно 100 млн. ф. ст. будет вложено авиакомпаниями.
1964 275 млн. Получен аванс от двух авиакомпаний 50 млн. ф. ст.
1966 500 млн. Включены расходы на сертификацию самолета в 1971 го и 80 млн. ф. ст. на доработки после проведения сертификационных испытаний.
1968 700 млн. Без затрат на стоимость инструмента для первых серийных самолетов.
1969 750 млн. Исключая все непредвиденные расходы.
1969 750 млн. Исключая все непредвиденные расходы.
1970 800 млн. На той же расчетной базе.

Примечание. Указанные расходы были распределены между Великобританией и Францией в пропорции 50:50.

    Из таблицы следует, что расходы на разработку сверхзвукового самолета увеличивались в среднем на 70 млн. ф. ст. в год и за 7 лет увеличились почти в четыре раза. В чем же дело? Никогда за все время существования авиации финансовые органы западных стран не допускали таких ошибок и никогда так не ошибались самолетостроительные фирмы. Попробуем разобраться. Первая и очевидная причина — значительная инфляция, что способствовало повышению стоимости программы на 28%. 40 млн.ф. ст. добавил финансовый кризис в Великобритании в 1967 году. Аналогичный кризис во Франции в 1968 году добавил еще 40 млн. ф. ст. Но это дает суммарно не более 150 млн. ф. ст. Две трети прироста стоимости программы самолета «Конкорд» дали работы, связанные с перепроектированием и значительным изменением конструкции, необходимыми для решения возникших технических провеем. Образовался замкнутый круг затрат — новое конструктивное решение — новое производство — новые затраты в новых экономическх условиях (увеличение стоимости топлива и электроэнергии) — дополнительные испытания, который удалось разорвать только в 1973 году. Наиболее затратными оказались работы по двигателю «Олимп-593», применение новых материалов планера для решения задач термо- и усталостной прочности, изменение формы крыла для получения заданных взлетно-посадочных характеристик, увеличение длины самолета при увеличении количества посадочных мест, увеличение объемов топливных баков для выполнения требований по АНЗ (резервам топлива). Достаточным слабым, но часто используемым утешением служит то, что общие ежегодные затраты на проект сверхзвукового пассажирского самолета составляли не более 0,12% бюджета каждой страны. Защищая проект самолета «Конкорд» от нападок, министр экономики Великобритании Ведгвуд Бенн философски заметил: «Мы тратим более 5% нашего бюджета на фундаментальную науку, при этом результаты мы видим один раз в столетие. 0,12% — небольшая плата за то, что мы научились проектировать и изготовлять сверхзвуковые пассажирские самолеты, нашли новые материалы, разработали новые вычислительные средства и будем применять эти знания в будущем!» И с министром нельзя не согласиться.
    Абсолютно те же процессы происходили по программе Ту-144. К началу пассажирских перевозок в 1975 году полностью изменились все экономические показатели, определяющие экономическую эффективность программы, но самое главное, не удалось достичь тех техническх показателей, которые были заложены в расчеты экономических характеристик.
    Резко возросли затраты на производство и стоимость самолета. В 1973 году стоимость первых самолетов Ту-144 составляла уже 28 млн. рублей, со следующим распределением по составляющим:

По технологическим элементам % По видам работ %
Планер 52 Изготовление деталей и узлов 12
в том числе: материалы 10,3 Изготовление фюзеляжа 19
зарплата 8,5 Изготовление крыла 24
спецоснастка 12,9 Изготовление деталей силовой установки и монтаж двигателей 10
спецрасходы 3,1 Самолетные системы 8
Цеховые и заводские расходы 17,2 Общая сборка 15
Двигатели 20,9 Испытания всех видов 12
Готовые изделия 9,8
Прибыль завода-изготовителя 17,3

    В таблице приведены расчетные данные экономических характеристик самолета Ту-144, которые были согласованы специалистами при определении тарифов маршрута Москва-Алма-Ата:

№№ Характеристика Ту-144 ГосНИИГА Ту-144 ОКБ Ту-144ФВ Ту-144Д «Конкорд»
1 Амортизационный срок службы, ч 25000 30000 30000 30000 30000
2 Амортизация планера, руб. 1400 1000 900 800 1950
3 Амортизационный срок двигателей (3 ремонта), ч 1400 1000 900 800 1950
4 Амортизация двигателя, руб. 1333 1333 1333 1066 1147
5 Амортизация самолета, руб. 2733 2333 2333 1866 3097
6 Текущий ремонт, руб. 500 350 325 290 465
7 Часовой расход, т 38 36 26 20 20
8 Цена топлива (за тонну), руб. 80 70 70 70 70
9 ГСМ, руб 3040 2520 1820 1400 1400
10 Зарплата ЛПС, руб. 120 120 94 94 94
11 Косвенные расходы, руб. 560 392 392 392 392
12 Прочие расходы, руб. 310 152 145 105 151
13 Себестоимость самолето-часа, руб. 6759 5867 5009 4193 5599
14 Затраты на рейс (2 часа), руб. 13518 11734 10018 8386 11198
15 Количество мест 100 110 130 130 100
16 Стоимость места 135 106 77 64 111

    Очень близкие данные можно получить по методу Лунберга, если использовать данные таблицы па самолету Ту-144 и фактические отчетные данные по самолету Ил-62. Получим, что эксплуатационным расходы самолета Ту-144 будут не более чем в 2,64 раза превышать эксплуатационные расходы по самолету Ил-62. Полная расчетная стоимость самолето-часа самолета Ил-62 составит 1600 руб./ч, самолету Ил-86 — 2781 руб./ч, Ту-144 — 4271 руб./ч.
    Напомним, что реальная стоимость билетов при пассажирских перевозках на самолете Ту-144 составляла 68 рублей, что было примерно на 30% выше, чем на дозвуковом самолете (48 руб). Т.е при установлении стоимости билетов специалисты сознательно ориентировались на дальнейшее развитие сверхзвуковой авиации и получение заданных технических характеристик по ресурсам и топливной экономичности, что было вполне реально.
    Давайте помечтаем. Вот какими могли быть показатели самолета типа Ту-144Д, если бы он сегодня регулярно летал по трассе Москва-Хабаровск, дополняя по расписанию самолет типа Ту-204-200:

Показатели Ту-144Д Ту-204-200
1 Этап эксплуатации развернутая развернутая
2 Техническая скорость, км/ч 1930 830
3 Время полета, ч 3,21 7,46
4 Стоимость часа, руб. 51870 24026
5 Стоимость рейса, руб. 166503 179233
6 Количество пассажиров, чел. 121 140
7 Стоимость одного места, руб. 1376 1280
8 Стоимость билета, руб. 4400 4400
9 Прибыль на час полета, руб. 934 418
10 Прибыль при годовом использовании 2000 ч, руб. 1 868 000 836 000
11 Прибыль при годовом использовании 3000 ч, руб. 2 802 000 1 254 000

    Приведенные цифры разбивают базовую позицию противников СПС — сверхзвуковой самолет не является (как они считают: «по определению») убыточным. За счет высокой часовой транспортной производительности можно в полном объеме компенсировать возрастание расхода топлива и стоимости самолета. Но как любая техническая система, он требует значительного периода доводки и развития.
    Конечно, реальная эксплуатация СПС наталкивается на множество дополнительных ограничений и проблем. Безусловно, наиболее сложной проблемой является влияние ограничений по интенсивности звукового удара. При неправильном выборе трассы можно полностью свести на нет преимущества сверхзвуковой скорости. Но при правильном выборе (а точнее, при планировании трасс с учетом воздействия звукового удара) все преимущества можно сохранить. По нашей оценке, при планировании трасс должно быть обеспечено не менее 90% возможного сверхзвукового участка. Другой ряд ограничений связан с работой аэропортов. В ряде аэропортов вводятся «ночные» ограничения в виде запретов на взлеты с 11 часов вечера и до 8 утра и посадки с 11 вечера до 6 утра, что, конечно, снижает возможности использования самолета. Но в реальных условиях, там, где дозвуковой самолет может выполнить 2 рейса в день (длительность полета 6-8 часов), сверхзвуковой самолет всегда сможет выполнить 4 рейса.
    В начальный период разработки СПС многие оптимисты ожидали получить такую же картину, которая была в СССР и во всем мире при переходе с поршневой авиации на реактивную. Но все забыли, что при этом одновременно изменялся уровень комфорта для пассажиров и технические показатели. Популярность реактивных самолетов была так велика, что они завоевали рынок практически мгновенно, без серьезной конкуренции со стороны поршневых самолетов. Напомним, что изменение стоимости билета было очень значительным. Например, билет Париж—Нью-Йорк стоил 536 долларов на реактивном самолете и 279 — на поршневом. Из этой классической ситуации можно извлечь только один опыт: технические достижения, как минимум, не должны менять достигнутый уровень комфорта для пассажиров. Именно это подтверждают и результаты опроса пассажиров, выполненного в рамках исследований группы восьми — большинство отрицательных отзывов о самолете «Конкорд» относились к узкой кабине, и привыкшие к полетам на широкофюзеляжных самолетах пассажиры требовали сохранения того же комфорта.
    Сегодня для реализации экономических возможностей сверхзвукового самолета нужно выполнить гигантскую работу: необходимо создать двигатель нового поколения, часовой расход топлива которого не более чем в три раза превышает расход современных дозвуковых двигателей с большой степенью двухконтурности равной тяги, внедрить новые технологии производства самолетов, двигателей и оборудования, которые обеспечат стоимость СПС в серийном производстве не более чем в два раза, чем у современных дозвуковых самолетов. Должна быть создана развитая инфраструктура технического обслуживания и ремонта СПС. Наконец, необходимо провести исследования по возможности применения более дешевых альтернативных топлив. По всем указанным направлениям Россия, несомненно, имеет солидный научный задел.

<< Влияние внедрения самолета Ту-144 на авиационную транспортную систему Новый этап эволюции - самолет Ту-160 >>

Рейтинг@Mail.ru Топ-100