Сергей Мусский - 100 великих чудес техники

В ОКБ Антонова уже много лет используют композиционные материалы для постройки различных летательных аппаратов: от самолетов до дирижаблей. И «Руслан» не исключение. Помимо композиционных материалов, при его создании использовались новые высокопрочные стали, алюминиевые сплавы с повышенным коэффициентом вязкости, детали, изготовленные методом порошковой металлургии. В результате их применения в различных частях конструкции удалось более чем на две тонны снизить массу самолета.

6-7 мая 1987 года на Ан-124 был побит державшийся четверть века мировой рекорд дальности и продолжительности полета по замкнутому маршруту, установленный на реактивном бомбардировщике B-52H.

При взлетной массе в 455 тонн самолет Ан-124 ровно в 7 часов утра 6 мая стартовал из Москвы в направлении на юго-восток, к Каспийскому морю, от которого он вдоль границы СССР пошел на восток. От Камчатки самолет повернул на север, где от залива Креста полетел на запад над льдами Северного Ледовитого океана. Пройдя Мурманск, самолет свернул на юг и от Черного моря вернулся в Москву. За 25 часов 30 минут он пролетел расстояние в 20151 километр. Экипажем в полете руководил летчик-испытатель Владимир Терский.

В Книге рекордов Гиннесса есть несколько упоминаний и о «Руслане». Одна из статей – «Крупнейшая коммерческая грузовая перевозка»: «Рекорд был установлен опытно-конструкторским бюро под руководством О.К. Антонова и британской чартерной компанией "Эйр фойл": 10-14 января 1991 года они на самолетах «Ан-124» перебросили по воздуху из Барселоны, Испания, в Нумеа, Новая Каледония, три трансформатора весом 43 тонны каждый и прочее оборудование общим весом 133,485 тонн. Советская государственная авиакомпания «Аэрофлот» на самолете «Ан-124» по заказу фирмы "Релог Острэлиа" в ноябре 1989 доставила из Хельсинки, Финляндия, в Мельбурн, Австралия, моноблочную ротационную печатную машину весом 55 тонн. Общий полезный груз составил 122 тонны».

21 декабря 1988 года в СССР начались испытания нового гигантского шестидвигательного самолета Ан-225 «Мрия» («Мечта»), также созданного в ОКБ Антонова под руководством генерального конструктора П.В. Балабуева.

Модифицированный вариант Ан-124, имеющий рекордный размах крыла в 88,4 метров, был построен, в первую очередь, для транспортировки советского орбитального корабля многоразового использования «Буран».

При стартовой массе более 500 тонн самолет может доставлять груз в 250 тонн на расстояние 4000 километров с крейсерской скоростью 800 километров в час. Он имеет удлиненный фюзеляж, позволяющий вмещать 1190 кубических метров полезного груза. Грузовая кабина вмещает до восьмидесяти легковых автомобилей.

Неудивительно, что Ан-225 быстро стал автором множества рекордов. 22 марта 1989 года самолет поднял груз весом 156,3 тонны на высоту 12410 метров. Экипаж из семи человек возглавлял капитан Александр Галуненко. Полет проходил по замкнутому маршруту Киев – Ленинград – Киев без посадки на расстояние 2100 километров в течение 3 часов 47 минут. В ходе этого полета было установлено 109 мировых авиационных рекордов!

13 мая 1989 года на своей «спине» самолет впервые транспортировал советский орбитальный корабль многоразового использования «Буран». Продолжался полет 13 часов 13 минут.

Самолет «Вояджер»

Этот летательный аппарат был сконструирован для длительного путешествия. Поэтому ему и дали имя «Вояджер» – «путешественник».

Рекордный полет американских пилотов на «Вояджере» не может не вызывать восхищения. Самолетом управляли летчик-испытатель Дик Рутан и 34-летняя летчица спортивной авиации Джина Йигер. Девять суток и четыре минуты они находились в воздухе, приземлившись на авиабазе Эдвардс в США 23 декабря 1986 года, откуда и начинали свой перелет.

За девять суток «Вояджер» покрыл расстояние в 40 тысяч километров. Специалисты утверждали, что он мог пролететь еще 500 километров.

Человек во все времена стремился покорить новые рубежи. Первый в мире рекорд дальности полета был установлен в начале XX века бразильцем Альберто Сантос-Дюмоном, который пролетел на летательном аппарате собственной конструкции… 220 метров. Своеобразным предшественником «Вояджера» можно считать АНТ-25, разработанный советским авиаконструктором Андреем Николаевичем Туполевым. На нем были установлены фантастические по тем временам чкаловские рекорды, которые дали мощный импульс развитию советской науки. Советским пилотам, которые в 1937 году совершили беспосадочный перелет из СССР через Северный полюс в Америку, рукоплескал весь мир.

Путешествие «Вояджера» привлекло внимание и Пентагона. Его представитель вспомнил, что предыдущий мировой рекорд полета по прямой был установлен в 1962 году на бомбардировщике ВВС США B-52. Тогда американская «летающая крепость» взлетела в Токио и приземлилась на базе ВВС США в Испании, пролетев более двадцати тысяч километров.

Наиболее яркими представителями экспериментальных самолетов из композиционных материалов стали два самолета конструктора Берта Рутана: административный самолет фирмы «Боинг» Бичкрафт «Старшип-1» и рекордный дальний самолет Рутан «Вояджер». Первый из этих самолетов выпуска 1983 года был спроектирован с помощью ЭВМ, при этом в качестве основного материала конструкции был использован углепластик с повышенными техническими показателями.

По схеме самолет Бичкрафт «Старшип-1» был двухдвигательным самолетом-«уткой», причем разнесенное вертикальное оперение располагалось на концах крыла, одновременно выполняя функции концевых шайб.

В 1981 году Рутан начал работать над самолетом «Вояджер», который предназначался для кругосветного беспосадочного перелета. Скромная гостиная дома Берта Рутана в городке Мохаве, штат Калифорния, превратилась в штаб по подготовке полета и служила этой цели целых пять лет. Вместе с ним работали его брат Дик и Джина Йигер, в прошлом чертежница-конструктор. А в ангаре № 77 на местном аэродроме все это время не было отбоя от добровольцев. Многие местные жители изъявили желание помочь в строительстве летательного аппарата.

Предметом особой гордости братьев было то, что они претворили в жизнь свою затею на собственные средства, не получив от правительства ни цента. Но было бы ошибкой подозревать их в полном бескорыстии. Создав фирму «Вояджер эйркрафт инкорпорейтед», Рутаны наметили программу возвращения своих денег и даже получения прибылей за счет показательных полетов и рекламы. Так, например, компания «Мобил ойл корпорейшн» предоставила для двигателей «Вояджера» новое синтетическое масло, взамен приобретя право использовать изображение самолета на рекламных проспектах своей продукции.

Первый испытательный полет, выполненный в июне 1984 года Диком, продолжался 30 минут. Максимальное же расчетное время полета самолета без посадки было 14 суток, протяженность – 45060 километров. Но абсолютный рекорд дальности – полет без посадки и без дозаправки – состоялся через два года.

Дальность полета зависит, прежде всего, от отношения веса топлива к взлетному весу самолета. Масса пустого самолета «Вояджер» была всего 840 килограммов при массе горючего в 4052 килограмма. Взлетная масса составляла 5137 килограммов. 72 процента взлетного веса «Вояджера» составляло топливо! Для сравнения, у современных дальних пассажирских самолетов относительный вес топлива доходит примерно до 40 процентов, у АНТ-25, чуда 1930-х годов, он составлял 52 процента. Недаром в американской печати его окрестили «летающим бензобаком».

Повышение запаса топлива представляет особенно трудную проблему именно для небольших самолетов. Ведь у них не хватает внутреннего объема для размещения такого большого запаса горючего. На «Вояджере» объемы для топлива удалось увеличить за счет применения двухбалочной компоновочной схемы. Кроме традиционных емкостей, прежде всего в крыле, а также в фюзеляже и горизонтальном оперении, были использованы дополнительные емкости этих двух балок.

Другой важнейшей задачей было снижение веса пустого самолета. Уменьшению веса конструкции способствовало применение новейших композиционных материалов с высочайшими характеристиками. Так, основной использованный углепластик в пять-десять раз прочнее стали и намного легче обычных алюминиевых сплавов. Примененная двухбалочная компоновка также способствовала уменьшению веса конструкции, так как эти балки, как говорят, «разгружали» крыло (снижали изгибающий момент по крылу от аэродинамических сил за счет нагружения крыла моментом в противоположную сторону, вниз, от сил веса балок с содержимым). Уменьшился вес силовой установки, оборудования, снаряжения. Все это способствовало и уменьшению потребной тяги или мощности двигателей, а значит, их веса и расхода топлива.

Другим способом увеличения дальности полета является улучшение аэродинамики самолета. Это позволяет выбрать менее мощный и вместе с тем более легкий двигатель с меньшим расходом топлива. Поскольку «Вояджер» тихоходный самолет, то значительную долю аэродинамического сопротивления составляет так называемое индуктивное сопротивление, обусловленное вихреобразованием на концах крыла и снижающееся при увеличении размаха крыла. Для борьбы с ним на самолете было установлено чрезвычайно длинное крыло с удлинением 33,8 (отношение размаха к средней хорде – ширине), в то время как у современных пассажирских самолетов удлинение крыла, как правило, не превышает 10.