Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2013 № 07

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.

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.

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

«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.