В 1903 году, 110 лет тому назад, совершили первый полет на своем аэроплане «Флайер-1» братья Райт. Так началась эра покорения пятого океана — воздушного. Об этом многим известно. А вот о том, что в том же году вертолет американца У. Пиккеринга впервые поднял в воздух живое существо — кролика, известно не так широко.
С тех пор два вида воздушного транспорта — самолеты и вертолеты — развиваются параллельно. Пока на первом месте по-прежнему самолеты. Однако долгое время находившиеся в тени вертолеты могут в ближайшие десятилетия взять реванш.
Правда, для этого, похоже, им придется стать вертостатами.
Наследники «Урагана»
Помните?.. «Внезапно в машинном отделении что-то загрохотало, широкие лопасти, висевшие по бокам лодки, развернулись в огромные крылья, «Ураган»… взмыл в воздух и перелетел через ревущий водопад, освещенный спектром лунной радуги!»
Вот так в романе Жюля Верна «Властелин мира» действует универсальное транспортное средство, совместившее в себе, благодаря гению изобретателя Робура, свойства автомобиля, корабля, подводной лодки и, наконец, летательного аппарата. Фантастика эта до сих пор так и не стала реальностью. Хотя попыток создать, например, самолет-субмарину или летающий автомобиль предпринималось немало.
Причин тому много. А главная, пожалуй, та, что попытка примирить между собой противоречивые требования, например, самолета и субмарины приводят к тому, что комбинированный агрегат и летает плохо, и ныряет неважно…
Поэтому, наверное, в последние десятилетия требования к трансформерам стали скромнее. И сейчас конструкторы хотят «всего лишь» создать гибрид вертолета и самолета. Называют такие конструкции кто — вертостатом, кто — конвертопланом…
Современный автожир на стоянке.
И здесь дела движутся не очень быстро. Скажем, для того чтобы довести до ума, начать выпускать малыми сериями конвертоплан «Оспри», американцам понадобилось более четверти века.
Тем не менее, они не успокоились на достигнутом и попробовали подойти к решению проблемы с другого конца. Если «Оспри» — это попытка научить самолет взлетать и садиться по-вертолетному, то разработчики программы Transformer собираются научить летать армейский джип.
А на очереди еще задача научить вертолет, не теряя своих качеств, летать с самолетными скоростями. Попытки эти тоже начались не вчера, но самолеты вертикального взлета и посадки (СВВП) тоже так толком и не прижились в армии, а уж тем более — в гражданской авиации. Капризные они слишком… На режимах взлета и посадки требуют прямо-таки ювелирного управления.
И это при том, что, например, на вертикально взлетающей модификации американского истребителя F-35 соединенный с двигателем вентилятор вертикального старта и посадки весит более двух тонн — больше, чем сам реактивный двигатель! При этом большую часть полета он выключен, и самолету приходится возить его как бесполезный груз.
«Чтобы преодолеть эту проблему, Агентство перспективных исследований DARPA недавно запустило проект СВВП Х-Рlапе, — сообщил журналистам куратор программы Ашиш Багай. — Мы хотим бросить вызов традиционным авиационным технологиям и выйти за известные границы сразу в четырех областях: скорости, эффективности управления, эффективной дальности и полезной нагрузке», — добавил он.
И далее сообщил, что работа движется с трудом — уж очень необычной является задача конструкторов. Ведь им, по сути дела, требуется создать принципиально новый летательный аппарат, совмещающий в себе достоинства самолета и вертолета, но при этом лишенный их недостатков! Причем на все про все разработчикам дается всего 42 месяца. После этого Х-Plane должен выйти на летные испытания и показать в горизонтальном полете скорость до 550 км/ч. Что из этого получится, покажет время.
Многоцелевой винтокрыл
А пока суд да дело, две именитые фирмы — Sikorsky и Boeing — решили построить общими усилиями скоростной многоцелевой винтокрыл.
Гибрид выглядит несколько необычно. Два соосных винта на небольшом расстоянии друг от друга поддерживают машину в воздухе, при этом вперед аппарат летит не за их счет, а с помощью заднего толкающего винта. Получился модернизированный автожир, который уже показал скорость 486 км/ч.
Обычные компоновочные схемы вертолетов имеют принципиальные ограничения, которые препятствуют наращиванию их скорости.
КПД несущего винта по определению ниже, чем у неподвижного крыла самолета. Поэтому классическому вертолету не видать больших и безопасных (без сильнейшей вибрации) крейсерских скоростей.
Скорее всего, винтокрыл S-97 будут использовать для оперативного заброса небольшой группы бойцов в тыл противника, поддержки их огнем при выполнении боевой задачи и столь же быстрой транспортировки назад.
А потому винтокрыл, среди прочего, будет иметь и довольно приличное вооружение — блоки неуправляемых ракет или ПТУР, а также подвижную турель с пулеметом М2НВ (калибра 12,7 мм с 500 патронами). Летные характеристики предполагаются такие — крейсерская скорость 426 км/ч, дальность 1300 км.
Варианты компоновки новых летатательных гибридов.
Вертолет еще поборется…
Демонстрационный образец S-97 должен появиться к 2017 году, так что прогнозировать его судьбу пока сложно. Тем более что и конструкторы традиционных вертолетов не сидят сложа руки.
Например, сотрудники немецкого аэрокосмического центра DLR экспериментируют с модифицированными вертолетными лопастями, которые должны снизить вибрации и увеличить маневренность и скорость вертолетов. Ноу-хау новой лопасти заключается в подаче сжатого воздуха через крохотные отверстия вдоль передней кромки.
Лопасти несущего винта вертолета вызывают возмущение воздуха в момент, когда лопасть движется в направлении, противоположном направлению движения вертолета. Поэтому вблизи задней кромки лопасти образуется так называемый срыв потока воздуха, снижающий скорость машины и ее устойчивость.
Подача воздуха из отверстий в передней кромке может уменьшить турбулентность и существенно повысить характеристики лопастей в экстремальных режимах. Для этого новая лопасть имеет 42 отверстия диаметром 3 мм для выпуска сжатого воздуха, а также 74 датчика, которые 6000 раз в секунду измеряют изменения давления воздуха. В настоящее время немецкие ученые тестируют метровую лопасть в трансзвуковой аэродинамической трубе института DLR в Геттингене, которая способна имитировать полет на скорости от 1000 до 2700 км/ч.
Израильская компания Urban Aeronautics также занимается разработкой проекта скоростного летательного аппарата вертикального взлета и посадки. Только они взяли за основу беспилотник AirMule и добились успехов в его совершенствовании.
Как ожидается, вариант нового грузового беспилотника получит 1600-сильный двигатель и может быть использован военными в качестве транспортного средства для быстрой доставки боеприпасов и продовольствия на поле боя.
Дизайн аппарата необычен. На нем два вентилятора: один спереди, другой сзади, а также горизонтальный стабилизатор в задней части корпуса. Оси вентиляторов расположены параллельно; благодаря их работе и создается подъемная сила. Для того чтобы лететь горизонтально, беспилотник будет просто наклоняться вперед или назад, в результате этого вентиляторы обеспечат ему не только подъемную силу, но и движение в заданном направлении.
Взлетный вес аппарата составляет 1400 кг, при этом он способен перевозить груз массой до 635 кг, развивать скорость до 180 км/ч, совершать полеты на высоте до 3700 м и находиться в воздухе до 5 часов.
В. ВЕТРОВ
Подробности для любознательных
«ВЕРТУШКА» В ВОЗДУХЕ
Как уже говорилось в самом начале, в 1903 году вертолет американца У. Пиккеринга отправил в полет кролика. Однако это была вовсе не первая конструкция летательного аппарата подобного типа…
Говорят, первый проект вертолета (геликоптера) в Европе появился на страницах рукописи «Атлантический кодекс» Леонардо да Винчи где-то между 1487–1490 годами. В качестве движителя он предлагал использовать большую пружину или мускульную силу человека.
Наш знаменитый соотечественник Михаил Ломоносов в 1754 году создал «аэродинамическую машину» — модель вертолета. При испытаниях модели он убедился, что для полета мощности пружины недостаточно, не говоря уж о мускульной силе.
Тем не менее, идея использовать мышцы человека для полетов существовала почти до конца XIX века. В 1782 году французский художник и артист Жан Бланшар пытался таким образом поднять в воздух вертолет собственной конструкции. Даже в нынешнем веке некоторые изобретатели все еще не оставляют этой идеи. Но пока на практике она привела лишь к созданию летательных аппаратов гибридной схемы. Так голландец Ван Гекк использовал несущие винты для увеличения подъемной силы воздушного шара.
Англичанин Джордж Кейли заметил способность винта самостоятельно вращаться в набегающем потоке воздуха и создавать подъемную силу. В наше время это называется авторотацией и используется при аварийной посадке вертолета, а также при проектировании автожиров.
Тот же Кейли первым предложил устанавливать два несущих винта вертолета рядом, а в качестве силовой установки он, подобно Александру Можайскому, пытался использовать паровую машину. И тоже потерпел неудачу.
В 60-х годах XIX века идея «ввинчивания в воздух» нашла себе новых многочисленных сторонников во Франции. Энтузиасты вертолета Понтон д'Амекур, Габриэль де ла Ландель и Гаспар Турнашон напечатали «Манифест воздушного движения», в котором предположили, что подобные летательные аппараты весьма пригодятся, например, при спасательных операциях.
Гражданская война в Северной Америке в 1861–1865 годах вызвала повышенный интерес к созданию новых видов вооружений. Генерал северян Митчелл, бывший до войны университетским профессором, предложил тогда построить «паровую летательную машину».
Она должна была иметь два соосных несущих винта диаметром по 6 м, сигарообразный фюзеляж длиной 10 м и паровой двигатель мощностью 40 л.с. Однако первый военный геликоптер так и не поднялся в воздух — слишком слабой оказалась для него паровая машина.
В 1871 году во Франции попытался построить военный вертолет и русский изобретатель А.Н. Лодыгин.
Его «Электролет» предназначался для перевозки пассажиров и грузов, разведки и нанесения бомбовых ударов. Машина имела несущий и толкающий воздушные винты, фюзеляж обтекаемой формы. Однако поднять ее в воздух с помощью электродвигателя мощностью 300 л.с. тоже не удалось — слишком маломощны и тяжелы были аккумуляторы того времени.
Лишь с появлением новых средств управления, таких, как первые варианты автомата перекоса, а также более мощных поршневых двигателей внутреннего сгорания французы Ш. Ренар, П. Корню и братья Дюфо создали вертолеты, которые все же смогли оторваться от земли. А в 1908 году двухвинтовой вертолет Поля Корню с двигателем «Антуанетта» поднял в воздух и человека. Так началась эра винтокрылых машин.
М. ДМИТРИЕВ
Рисунки автора