Винт превращается в крыло
В научной среде считается за правило: развивая выдвинутую кем-то идею, указывать автора и источник. К сожалению, в технике, тем более военной, заимствования используются без "копирайта", и лишь иногда (причем далеко не сразу) разработчики признаются: да, вот этот узел "содран" оттуда-то... С другой стороны, технические идеи, как правило, "носятся в воздухе", и решающим все-таки становится, не кто первый сказал, а кто первым сделал. В данном случае первыми, конечно, были фантасты - писатели и кинематографисты. Страницы книг и экраны телевизоров и кинотеатров заполонены универсальными роботами, способными перемещаться во всех мыслимых средах - по земле и под землей, в воде и воздухе, вакууме и плазме - и решать там чаще разведывательные, реже боевые, еще реже - какие-то другие задачи.
А вот на уровне технического решения первыми здесь, похоже, были московский инженер, кандидат технических наук Андрей Кириллов и заслуженный изобретатель СССР Валерий Шаповалов. В своих статьях, "Един в двух лицах" и "Боевые роботы - в воздухе и на земле", они предложили концепцию дистанционно пилотируемого аэромобиля, способного как летать, так и длительное время двигаться по земле, и указали его возможные конструктивные особенности, а также описали предполагаемую тактику применения. Напомним, что в качестве наиболее предпочтительного варианта они рассматривали самолет, крыло которого на земле укладывается вдоль фюзеляжа.
Очень может быть, что в недрах американских авиастроительных фирм десятилетиями вызревали аналогичные идеи. Однако именно на 2002 финансовый год Министерство обороны США выделило 13 млн. долл. на создание армейского беспилотного вертолета, и фирма "Боинг" предложила свой проект, названный "Дрэгонфлай". Что же он собою представляет?
Для начала, надо сказать, что американская армия поставила перед беспилотным вертолетом, призванным действовать в глубине территории противника, очень жесткие требования: скорость - 450 миль в час (примерно 720 км/ч), дальность - 2500 миль (приблизительно 4 тыс. км), продолжительность полета (скорее, выполнения задания) - до 30 ч! Цифры, надо сказать, для нынешних вертолетов ЛЮБОГО класса запредельные...
Сотрудники корпорации "Боинг" (точнее, вошедшей в ее состав фирмы "Сикорски Эйркрафт") предложили не чистый геликоптер, а комбинированный аппарат. Взлетать он должен как вертолет, под действием вертикальной тяги несущего винта (НВ). Правда, по причинам, о которых чуть ниже, диаметр ротора НВ и, соответственно, его подъемная сила ограничены, и с полным взлетным весом "Дрэгонфлай" поднимается в воздух как самолет короткого взлета; по мере выработки топлива вертолетные качества возвращаются к нему в полной мере.
А дальше, после разгона до определенной скорости, двухлопастный несущий винт встает поперек фюзеляжа и превращается... в крыло. Всё, перед нами - "чистый" самолет, достаточно скоростной и, благодаря малой площади крыла, способный долго лететь на малых высотах, в плотном и бурном воздухе. При посадке, естественно, все происходит в обратном порядке.
Опять-таки, идея останавливаемого ротора не нова. Еще в начале 1960-х с ней выступала американская же фирма "Хьюз", но дальше моделей дело не пошло. Уж слишком не схожи лопасти несущего винта и самолетные крылья! Слишком большим получалась нагрузка на НВ, сложной - трансмиссия, передающая вращение на ротор. Да и как сохранить устойчивость аппарата в момент перехода с самолетного режима на вертолетный и обратно?
Сейчас предложены пути решения этих проблем. Большая нагрузка на винт, приводящая к немедленному падению при любых отказах, не страшна беспилотнику, да и надежность агрегатов за последние 40 лет значительно повысилась. От сложной трансмиссии на "Боинге" просто отказались, применив реактивный привод ротора: часть реактивной струи маршевого двигателя отбирается и по газоводам подается в концы лопастей, где выбрасывается через многочисленные малогабаритные сопла (судя по снимкам - по 4 на лопасть). Другая часть той же струи создает горизонтальную тягу, а также парирует реактивный момент ротора и обеспечивает управление по курсу на вертолетном режиме. На самолетном же - все идет в хвостовое сопло, создавая тягу. То есть, отметим, перед нами все-таки не вертолет, а винтокрыл.
Кстати, если самый большой в мире аппарат такого класса - отечественный Ка-22 - оснащался механическим приводом НВ, то второй по размерам - английский "Жиродайн" - имел как раз реактивный привод ротора...
С переходными режимами, справедливо считают американцы, справится современный автопилот. Но мало ведь обладать совершеннейшими "мозгами", нужно еще превратить управляющие импульсы компьютера в механическое воздействие. И потому "Дрэгонфлай" получил переднее и заднее горизонтальное оперение, причем огромное: по размаху и то и другое вполне сопоставимы с крылом-ротором! Так что в самолетной конфигурации аппарат имеет схему "триплан".
Еще замечание: разрабатывавшаяся с середине XX в., схема "триплан" к 1980-м гг. была отлажена советскими аэродинамиками, стала основной для отечественных истребителей поколения "4+", использована во многих (к сожалению, нереализованных) проектах самолетов буквально всех классов, предложенных нашими КБ на грани 80-х - 90-х гг.
В начале нынешнего года "Боинг" строил два экспериментальных образца "Дрэгонфлая", предполагаются их испытания на армейском полигоне в Аризоне. Честно говоря, вызывает определенные сомнения способность аппарата 6-метровой длины достичь требуемых военными характеристик (на уровне лучших сегодняшних боевых самолетов), но главное здесь - показать принципиальную возможность полета такой машины.
Дело в том, что многократные неудачи подорвали доверие конструкторов (а тем более - заказчиков) к вертикально взлетающим аппаратам экзотических (да вообще любых) схем. В конце концов, повторяющиеся катастрофы "похоронили" упомянутые "Жиродайн" и Ка-22; даже после длительных доводок и испытаний продолжают "биться" серийные американские конвертопланы V-22 "Оспрей". 10 лет назад выведены из эксплуатации советские "вертикалки" Як-38, прекращены работы по Як-141, и только британский "Харриер" остается в строю и в серии, но современным боевым самолетам он не конкурент.
Меж тем, нужда в вертикально взлетающих машинах есть, и чем дальше - тем она будет острее. Войны новой эпохи немыслимы без воздушного транспорта, не требующего гигантских аэродромов, и, к сожалению, "классический" вертолет, хотя его совершенствование продолжается, - не решает проблемы. Неслучайно заложена возможность вертикального взлета в новейшем американском многоцелевом истребителе JSR, несмотря на катастрофы, продолжается производство того же V-22. Так, может, именно винтокрыл-трансформер "Дрэгонфлай" прервет череду неудач "вертикалок"?
Читатель вправе спросить, делается ли у нас что-либо подобное? Разберем вопрос по порядку. Во-первых, о беспилотниках. Общей ситуации с ними была посвящена статья "Симметрия и асимметрия". Вывод - беспилотные летательные аппараты у нас создаются, но что с ними делать, заказчик представляет смутно.
Беспилотными вертолетами в нашей стране долгое время занимались только моделисты и студенческие КБ. И небезуспешно - так, в СКБ Московского авиационного института в начале 1990-х был построен аналог американского "Cypher" - вертолета с кольцевым фюзеляжем, в проеме которого размещен несущий винт. Однако комплекс проблем, стоящих перед создателями винтокрылых беспилотников, заслуживал приложения сил, больших, нежели силы студенческих КБ.
С конца 1980-х этой тематикой занялось КБ имени Н.И. Камова, и очень скоро на испытания вышел Ка-37. В общем, он походил на обычный вертолет соосной схемы, только уменьшенный, поскольку человека в него сажать не требовалось. 280-кг аппарат может работать 4 ч, правда, на удалении всего 50 км от наземного пункта управления, но - лиха беда начало.
Следующим шагом должен был стать футуристического облика Ка-137 - по-прежнему соосной схемы, но со сферическим корпусом, верхнюю часть которого отвели под двигатель, нижнюю, сменную, - под целевую (разведывательную) аппаратуру. Несколько раз этот шарик с пропеллерами (сначала - макет, потом - натурный аппарат) показывали на аэросалонах, но в воздух он, к сожалению, так и не поднялся.
Что же касается комбинированных летательных аппаратов с высокими летно-тактическими характеристиками - увы, мы имеем лишь проекты Кириллова и Шаповалова. Но горько, что дальше дело не пошло... От нескольких работ, начинавшихся в середине 1990-х, остались только названия.