Евгений Ружицкий - Европейские самолеты вертикального взлета

Позже исследования были продолжены в ЦАГИ, где был разработан проект транспортного СВВП, использующего поворотное крыло большого размаха с четырьмя ТВД и соосными воздушными винтами диаметром 5,8 м, как на Ту-95. Размах крыла был увеличен, что обеспечило большее удлинение и увеличение аэродинамического качества. Кроме того, крыло было снабжено более развитой механизацией для исключения срыва потока.

В 1961 – 1962 гг. на кафедре «Проектирование и конструкция вертолетов» под руководством И.П. Бра- тухина был выполнен оригинальный проект АВВП по схеме «летающее крыло». АВВП имел несущий корпус в виде прямоугольного в плане крыла с удлинением 0,5 и аэродинамическим профилем с относительной толщиной 14%. В носке крыла была расположена кабина для экипажа и пассажиров, а в хвостовой части – двухкилевое вертикальное оперение и закрылок вдоль задней кромки крыла. Размах крыла – 4 м, нагрузка на крыло – 72 кгс/м^, АВВП имел взлетную массу 2500 кг, полезную нагрузку – 500 кг. Диапазон скоростей от 0 до 250 км/ч.

Предусматривалась установка двух ГТД мощностью по 300 л.с. Четыре подъемных вентилятора диаметром 2,5 м были установлены горизонтально с перекрытием в общем кольцевом канале и разнесены по высоте в плоскости крыла в центральной его части. При взлете вентиляторы нагнетают воздух под крыло и создают воздушную подушку под центропланом, что обеспечивает полет на режиме висения на небольшой высоте. Спереди и сзади воздушная подушка ограничивается отклоненными предкрылком и закрылком центроплана. На верхней поверхности крыла располагаются управляемые жалюзи, которые прикрывают общий канал вентиляторов и обеспечивают управление машиной по продольной оси и по крену. Трансмиссия состояла из редукторов, приводивших вентиляторы и воздушные винты. Были изготовлены демонстрационные модели АВВП и продувочные модели для аэродинамических исследований. Один из вариантов АВВП экспонировался на ВДНХ в 1968 г., а затем на международной студенческой выставке за рубежом.

Подобный проект АВВП «Иналет-8», также использующий подъемный вентилятор и устройство для образования воздушной подушки при взлете, разрабатывался на кафедре «Конструкция и проектирование самолетов». От первого проекта он отличался рядом усовершенствований: несущий корпус имел заостренную носовую часть с кабиной для экипажа и пассажиров и был снабжен консолями трапециевидной формы в плане, что позволяло увеличить аэродинамическое качество и повысить крейсерскую скорость полета до 360 км/ч, а максимальную до 500 км/ч. Вместо четырех в кольцевом канале был размещен один подъемный 12-лопастный вентилятор диаметром 3,6 м, воздух от которого направлялся в кольцевой канал на нижней поверхности несущего корпуса, снабженной дефлектором для образования воздушной подушки. Силовая установка должна состоять из двух ГТД мощностью по 600 л.с., приводящих подъемный вентилятор и два толкающих воздушных винта на пилонах над несущим корпусом.

В кабине могут размещаться один или два летчика в носовой части на рядом расположенных креслах и 6-7 пассажиров за ними или грузы массой до 700 кг. Предполагается, что АВВП «Иналет-8» сможет использоваться как административный и многоцелевой для санитарных перевозок, воздушного патрулирования и фоторазведки, поисковых и спасательных работ, ледовой разведки. Взлетная масса АВВП при вертикальном взлете 3100 кг, при взлете с коротким разбегом 3700 кг, масса пустого снаряженного 2000 кг, длина АВВП 10,8 м, размах крыла 12 м, высота 3,7 м, площадь крыла 26,14 м2 .

Ми-30

МВЗ им. М.Л. Миля Проект многоцелевого СВВП

В 1972 г. в МВЗ им. М.Л. Миля под руководством М.Н. Тищенко была начата инициативная разработка проекта-предложения транспортно-пассажирского вертолета-самолета Ми-30 с поворотными винтами. В соответствии с принятой у нас терминологией он сначала назывался вертолетом-самолетом, но потом в МВЗ он получил новое специальное название – винтоплан.

Главной задачей проектирования вертолета-самолета Ми-30 считалось обеспечение летно-технических характеристик, в первую очередь скорости и дальности полета, превосходящих характеристики обычных вертолетов. В МВЗ Ми-30 рассматривался как перспективная замена наиболее распространенного многоцелевого вертолета Ми-8 и предназначался для грузопассажирских перевозок (19 пассажиров или 2 т груза). Расчетная скорость полета составляла 500 – 600 км/ч, дальность – 800 км, взлетная масса – 10,6 т.

В качестве силовой установки предполагалось использовать два ГТД ТВЗ-117, расположенных над фюзеляжем, которые должны были приводить с помощью трансмиссии два поворотных несуще-тянущих винта диаметром 11 м в гондолах на концах крыла.

В исследованиях по программе Ми-30 активное участие принял ЦАГИ, и вскоре совместными усилиями МВЗ и ЦАГИ началась постройка аэродинамического стенда для испытаний модели поворотного винта. Конструкторы МВЗ спроектировали экспериментальную радиоуправляемую летающую модель винтоплана для изучения в полете переходных режимов, устойчивости и управляемости аппарата.

В ходе разработки было признано целесообразным увеличить грузоподъемность Ми-30 до 3 – 5 т и пассажировместимость – до 32 чело век, поэтому проект винтоплана был переработан под установку трех форсированных двигателей ТВЗ-117Ф, диаметр несуще-тянущих винтов увеличился до 12,5 м, а взлетная масса – до 15,5 т.

Проект винтоплана Ми-30

Схемы винтопланов Ми-30С и Ми-30Д

К началу 80-х годов в МВЗ был проработан ряд компоновок и возможных схем и конструкций агрегатов Ми-30 и проведены аналитические исследования проблем аэроупругости системы винт-крыло и динамики ее конструкции, а также аэродинамики и динамики режимов полета, характерных для преобразуемых винтокрылых аппаратов.

В августе 1981 г. было принято постановление о разработке вертолета с преобразуемой несущей системой (винтоплана) Ми-30, соответствующее техническое предложение было представлено на рассмотрение институтов МАП и военных заказчиков. Военные одобрили разработку, но потребовали оснастить винтоплан более мощной силовой установкой. Расчетная масса при этом увеличилась до 30 т.

В процессе последующей разработки тип силовой установки неоднократно изменялся: рассматривались варианты винтопланов с двумя и тремя двигателями ТВ7-117 и с двумя Д-27 соответственно, взлетной массой 11 т, 20 т и 30 т. Были проведены также фундаментальные теоретические исследования в области прочности, аэродинамики и динамики, в том числе расчеты собственных колебаний винтоплана, некоторых характерных для него видов неустойчивости, балансировочных характеристик, режимов вертикальной авторотации, автоколебаний типа «воздушный резонанс», «хордовый флаттер», «флаттер гондол». Определялась также масса несущей системы и сравнивалась транспортная эффективность винтоплана, вертолета и самолета; определялись параметры винта и его КПД и параметры крыла и оперения, выбирались также параметры лопасти винта и напряжения в ней. В МВЗ прорабатывались многочисленные варианты конструкции винтов, крыла, трансмиссии и других агрегатов.

Создание винтоплана Ми-30 было включено в программу разработки вооружения на 1986- 1995 гг., однако в связи с экономическими трудностями винтоплан так и не вышел из стадии аналитическо-конструкторских исследований.

Схема винтоплана Ми-30Л

В МВЗ к 1991 г. были разработаны три различных типа винтоплана: Ми-ЗОС и Ми-ЗОД, грузоподъемностью 3,2 т и 2,5 т и пассажировме- стимостыо 21 и 11 человек соответственно и более легкий Ми-ЗОЛ грузоподъемностью 0,95 т, рассчитанный на перевозку 7 пассажиров. Первых два винтоплана с максимальной взлетной массой 13 т, выполненных по схеме «утка», предполагалось оснастить силовыми установками из двух двигателей ТВ7-117, а третий, обычной схемы с двухкилевым оперением и взлетной массой 3,75 т, – двумя ГТД АЛ-34. Рассматривались и боевые варианты винтоплана.

В начале 90-х годов изучалась возможность участия МВЗ им. М. Л. Миля в европейском проекте EUROFAR по программе «Эврика», предусматривавшей создание СВВП, аналогичного по характеристикам Ми-30, однако соглашение о совместной работе не было достигнуто.

Впервые схема СВВП с реактивным двигателем с изменяемым направлением вектора тяги была предложена в 1946 г. конструктором К.А. Шуликовым. Им было также впервые предложено поворотное сопло реактивного двигателя, особенность конструкции которого, как указывалось в авторском свидетельстве №166244 от 18 декабря 1948 г., «состоит в том, что оно оборудовано поворотными в вертикальной плоскости реактивными насадками, монтируемыми на опорно-упорных подшипниках и связанными червячной передачей с приводным механизмом. С помощью этих насадков можно изменять направление вектора тяги в вертикальной плоскости. При такой конструкции сопла энергию газовой струи можно использовать непосредственно как источник подъемной силы для осуществления вертикального взлета, вертикальной посадки и торможения летательного аппарата».