Гонка технологий
Компания Sikorsky в 2008 году заявила о том, что изготовлен прототип гибридного вертолета Х2, способный достигать максимальной скорости в 462 км/ч. "Она изменит правила игры в индустрии", - охарактеризовал машину президент Sikorsky Aircraft Джеффри Пино. Компания Eurocopter приняла вызов, и через два года начались летные испытания Х3.
Гибридный концепт был создан с использованием планера серийного AS365 Dauphin, но отличался двумя тянущими винтами на крыльях небольшого размаха. Хвостовой винт типа "фенестрон" был заменен стандартным плоским хвостом с двойным вертикальным стабилизатором и рулем. Первый полет осуществлен 6 сентября 2010 года. 12 мая 2011-го X3 достиг скорости 430 км/ч, а 7 июня 2013 года гибридный вертолёт разогнался до 472 км/ч и тем самым побил мировой рекорд скорости горизонтального полёта для вертолётов.
Х3 разрабатывался с целью практической реализации концепции высокоскоростного гибридного вертолета с большой дальностью полёта. Eurocopter намеревалась создать на его базе новое семейство гибридных машин массой от 5 до 14 т, которые можно было бы использовать в поисково-спасательных операциях, для обслуживания шельфовых нефтегазовых месторождений, в качестве корпоративного транспорта, а также в военных целях. Проект предполагал апробацию инновационных технологий, которые в перспективе можно было бы реализовать в коммерческой программе среднего двухмоторного скоростного гражданского вертолета. Неспроста его планер был позаимствован у Dauphin. Ведь именно машинам этого семейства (AS365/EC155) на смену должен был прийти Х4, разработкой которого инженеры Eurocopter занялись практически сразу после первого полета Х3. Как обещается, X4 - только первая ласточка. На смену Super Puma/EC225 со временем придет X6, а в 2018-2019 годах появится X9, который заменит ЕС135 и 145.
Декларация намерений
Представляя новую модель на Heli-Expo 2011, президент и генеральный директор Eurocopter Лутц Бертлинг сказал: "Eurocopter пытается получить значительное увеличение полезной нагрузки и производительности, разрабатывая транспортное средство, которое имеет увеличенные возможности, является более экологически чистым и обеспечивает значительно более высокий уровень помощи пилотам наряду с повышением безопасности полетов". Он также добавил, что конфигурация с двигателями Turbomeca значительно трансформирует традиционную конфигурацию вертолета: "Если сесть в X4, одна вещь сразу станет очевидной. Кабины в привычном понимании там не будет". По словам Л.Бертлинга, X4 будет введен в строй в два этапа. Первая версия будет представлена в 2017 году, а окончательный вариант вертолета нового поколения появится в 2020 году [1].
"Мы верим, что производим революцию среди вертолетов. С X4 мы намерены уменьшить уровень шума на 70% и снизить расход топлива на 30%", - сказал Л.Бертлинг в интервью Aviation Week. Данный вертолет в своей категории должен был конкурировать с AgustaWestland AW169, а также стать альтернативой Sikorsky S-76D и Bell 412.
На демонстраторе X4 должны были появиться элементы технологий Blue Pulse и Blue Edge, затрагивающие конструкцию лопастей главного ротора. Технология Blue Edge использует лопасти, которые имеют загнутые в форме хоккейной клюшки законцовки, и позволяет сократить уровень шума и повысить характеристики ротора. Испытания проводились на вертолете Airbus Helicopters EC155. Активная технология Blade Pulse использует на лопастях подвижные щитки. Она автоматически отслеживает соосность лопастей на всем протяжении полета и значительно снижает уровень вибраций в кабине.
Проект предполагал внедрение ряда систем, облегчающих управление во время полетов в непосредственной близости земли, облета препятствий, выполнения заходов на нефтяные платформы, в том числе в условиях плохой видимости. В их числе назывались 2-мерные цифровые навигационные дисплеи, автоматическое изменение плана полета в случае возникновения опасностей, 4-канальная САУ и электродистанционная система управления (ЭДСУ). Основная полетная информация должна была проецироваться на лобовое стекло.
Правда, еще тогда разработчики признавали, что не все технологии будут полностью реализованы к моменту ввода вертолета в коммерческую эксплуатацию в 2017-м. На X4 первого поколения предполагалось использовать уже протестированные технологии, а на вертолетах второго поколения те, которые на тот момент проходили этап технико-экономического обоснования. По мнению аналитиков, такой подход позволит Eurocopter вывести на рынок новую модель в то время, когда конкуренты будут только рассматривать возможность использования подобных технологий.
Старт программе был дан, когда правительство Франции предоставило компании и ее партнерам (Safran и Thales) ссуды в размере $350 млн. Тогда же стало известно, что фирма Sagem, входящая в состав группы компаний Safran, занимается разработкой ЭДСУ для X4 [2]. Она существенно упростила бы процесс пилотирования и увеличила бы интервалы сервисного обслуживания.
В ходе выставки Heli-Expo 2013 был представлен ГТД Turbomeca TM800, получивший наименование Arrano (на языке басков означает "орел") и предназначенный для X4. Двигатель разработан для замены ГТД Arriel 2 и TM333 в классе вертолетных двигателей с тягой 1100 л.с. и не имеет аналогов в отрасли. Часть элементов турбины выполняется при помощи 3D принтера [3]. Как и относящийся к тому же классу Honeywell HTS900, Arrano оснащен двухступенчатым центробежным компрессором. Увеличенная степень сжатия позволяет добиться 20%-го снижения потребления топлива и, как следствие, увеличения дальности и полезной нагрузки. Кроме того, двигатель оказывает меньшее влияние на окружающую среду, а себестоимость его эксплуатации снижена за счет концепции оптимизации обслуживания Turbomeca, предполагающей проведение максимума работ в местах базирования вертолетов.
В 2013 году также стало известно, что разработкой и последующим производством шасси и амортизаторов займется Mecaer Aviation Group (MAG) [4].
Коррекция курса
С уходом Л.Бертлинга концепция программы несколько изменилась. На прошедшем в 2014 году салоне в Фарнборо президент Airbus Helicopters Гийом Фори заявил, что X4 будет оборудован бортовым комплексом Helionix разработки Airbus, который устанавливается на EC145 T2 и EC175. Решение представляется весьма прагматичным, правда, не столь инновационным, как ожидалось от новой разработки. Для Airbus было критически важно, чтобы X4 был максимально быстро введен в строй. Производителю требовалось заявить об отсутствии монополии AgustaWestland AW139 в классе.
"X4 выходит на рынок в среднем сегменте, в котором уровень ожиданий заказчиков очень высок, - комментировал Г.Фори. - Операторы хотят видеть надежность, возможности машины при выполнении заданий, короткие сроки поставок и низкую стоимость эксплуатации. В этом сегменте и так очень тесно, его поджимают и конкуренты из супер-среднего класса, а клиенты стремятся сократить эксплуатационные расходы. Эволюция будет. Но продукт, который поступит в эксплуатацию, будет соответствовать ожиданиям рынка с самого первого дня".
Г.Фори признал, что относится с большой осторожностью к выпуску на рынок новых моделей вертолетов. EC175 вышел с задержкой почти в два года. Поставки отложили до завершения всеобъемлющих испытаний, доработки авионики и полного получения подтверждений надежности вертолета. "Мы хотим, чтобы модель X4 пошла на один шаг дальше в плане индустриализации и зрелости конструкции, поэтому с первого дня выбираем правильные технологии и нужный уровень летных характеристик и не спешим сделать что-то революционное", - отметил он.
Квинтэссенция эффективности
Вертолет, обладающий впечатляющими аэродинамическим формами, был представлен в первый день работы Heli-Expo 2015. Цельнокомпозитный средний двухдвигательный Н160, на разработку которого было потрачено $1,12 млрд, получил лопасти несущего винта с технологией Blue Edge, наклонный хвостовой винт типа фенестрон, стабилизатор бипланного типа, электрическое шасси Zodiac Aerospace и авионику Helionix.
"Ключевым фактором этого вертолета является его эффективность, - отметила Орели Жонсолин, менеджер программы Н160 по маркетингу. - Как мы это делали с EC175 по отношению к AW189, мы предоставляем вертолет с таким же уровнем производительности, как у AW139, но с весом на 1 тонну меньше".
Широкое применение новых материалов и технологий позволило добиться существенного снижения массы конструкции. Достаточно сказать, что при создании Н160 в этой области Airbus получила 68 патентов. Планер из углеродного волокна, такого же, как у военного NH90, производится на заводе компании в Донауворте (Германия), а хвостовая балка и обтекатель фенестрона - во Франции, на предприятии Daher-Socata. Из соображений экономии веса пришлось отказаться от противообледенительной системы в качестве стандартного оборудования, хотя проводка под нее проложена.
Несущий винт с пятью композитными лопастями Blue Edge позволяет снизить шумность на 3-4 дБ по сравнению с ЕС155. Данная технология разрабатывается с 2007 года, но впервые реализована на продуктах Airbus. Кроме того, такие лопасти улучшают грузоподъемность вертолета на 100 кг по сравнению с обычными композитными. Вместо втулки несущего винта Starflex использована система со сферическим обтекателем Spheriflex, выполненная из композитов с добавлением термопластичной смолы.
Наклоненный на 12 градусов хвостовой фенестрон, впервые использованный на Sikorsky RAH-66 Comanche, обеспечивает вертикальный компонент тяги, увеличивающий полезную нагрузку на 40 кг. Комбинация пятилопастного главного ротора и хвостового фенестрона наряду с отделением редуктора от структуры планера избавило от необходимости использования системы подавления вибрации.
Стабилизатор бипланного типа увеличивает продольную устойчивость при заходе на посадку и уменьшает эффект экранирования тяги несущего винта, что еще почти на 40 кг увеличивает полезную нагрузку. Новаторское для вертолетной индустрии решение использовать электрические системы уборки-выпуска шасси и тормозов позволило еще больше снизить вес.
Конструкторы поработали над коробкой приводов, чтобы избавить Н160 от возможных проблем с надежностью агрегата, случавшихся на ЕС225. Конструкция была упрощена, а в корпус вмонтирован дополнительный контур системы смазки со своим масляным насосом. Также были изменены передаточные числа в сторону снижения скорости вращения, что привело к уменьшению трения. Для исследования процессов смазки в коробке использовалась прозрачная копия агрегата, выполненная на 3D принтере. Как отмечает Чарльз Льюис, лидер команды разработчиков динамических систем, коробка способна работать на этой линии смазки не менее 5 часов, а тесты показали возможность 30-минутной работы без смазки.
В кабине пилотов устанавливаются четыре многофункциональных дисплея размерами 6х8 дюймов с управлением курсором (в опции - с тачскринами). Основным отличием от ЕС175 является наличие верхней панели, на которой расположены приборы контроля работы двигателя. Как сообщается, кабина обеспечит лучшую обзорность, чем у ЕС175.
Стоит отметить, что унифицированная авионика Helionix была высоко оценена американскими пилотами в ходе турне ЕС175 по США. По их отзывам, система позволяет достичь универсальности применения вертолета и высочайшего уровня безопасности за счет увеличения степени защиты от превышения ограничений допустимых режимов полета. Особо подчеркивается удобство использования в сложных условиях, чему в немалой степени способствует возможность управления курсором.
Если сравнить Helionix с G5000H разработки Garmin, предназначенной для нового Bell 525, то последняя имеет только сенсорное управление. Ее дисплеи несколько большего диаметра (12-14 дюймов), но функциональность Helionix ничуть не меньше. Airbus акцентирует внимание на сдвоенном дуплексном четырехканальном автопилоте, который адаптирован к полетам в сложных метеоусловиях и обеспечивает автоматический полет с одним отказавшим двигателем, и системе контроля воздушного трафика с поддержкой TCAS II, которая будет автоматически избегать столкновений. Также отмечается удобный интерфейс системы, имеющей встроенный самоконтроль с оповещением о собственных отказах и неполадках систем вертолета. Надежность обеспечена резервированием функций отображения движущейся карты (DMAP), данных системы предупреждения столкновения с землей (HTAWS) и электронной системы предоставления полетной информации (EFB) на каждом дисплее.
H160 будет сертифицирован для управления как одним, так и двумя пилотами, а система HUMS войдет в комплект стандартного оснащения. При этом, Airbus будет предлагать клиентам варианты ввиду невозможности извлечь выгоду от ее использования при эксплуатации малого количества вертолетов. "Мы пытаемся демократизировать использование HUMS", - отметил Бернард Фужарски, старший вице-президент Airbus Helicopters по программе X4/H160. "Это важно, поскольку Н160 может использоваться во всех возможных видах операций". Данные системы на Н160 передаются по "воздуху", так что клиенты смогут оценивать состояние вертолета, используя собственные электронные гаджеты. Информация о работе систем в полете будет передаваться на землю, что позволит приступить к инженерно-техническому обслуживанию сразу после посадки. На вопрос об ЭДСУ Б.Фуджарски ответил, что опрос потенциальных покупателей показал - ее наличие не критически важно, тем более, что автопилот Helionix справляется с большинством задач почти так же.
Солидный подход
При разработке и доводке вертолета большое внимание было уделено испытательным мощностям. На базе в Мариньяне была построен корпус аэродинамической трубы стоимостью €10 млн, где в марте должно было начаться тестирование динамических компонентов модели Dynamic Helicopter Zero (DHCO). Испытания электронных систем проводится в соседнем здании с использованием модели System Helicopter Zero (SHCO) с января 2014-го. За год работы специалисты выявили и устранили порядка 500 проблем с программным обеспечением и несовместимостью. В настоящее время инженеры Airbus разрабатывают пакеты оборудования для различных вариантов использования. Поисково-спасательный вариант будет оснащен носовой оптоэлектронной камерой, подъемником по правому борту и панелью управления в кабине.
Airbus Helicopters создает "зрелый вертолет с первого дня". Цель заключается в достижении уровня готовности 95% с начала ввода в эксплуатацию H160, по сравнению с 90% у EC175. Программа близка к логическому завершению. В декабре опытный прототип прошел испытания ряда систем под током. Первые летные тесты начнутся, по всей видимости, в апреле-мае. В программе примут участие три прототипа (PT1/2/3) и один предсерийный образец (PS1). Ввод в эксплуатацию Н160 запланирован на 2018 год, а принимать заказы на модель Airbus Helicopters планирует начать в будущем году. Airbus предлагает H160 для использования в оффшорных, аэромедицинских, поисково-спасательных операциях, а также для корпоративных и VIP перевозок. Предполагается создание и военной версии H160M [5].
А лучше ли, чем у конкурентов?
Как отмечает Тони Осборн из Aviation Week & Space Technology, если Л.Бертлинг надеялся, что коммерческий вертолет нового поколения с его радикально новой кабиной и ЭДСУ сразу опередит соперников, то без этих элементов X4, называемый теперь H160, находится примерно на полпути к достижению этой цели. Сама же модель, по его мнению, представляется более эволюционной, чем революционной, но отражает изменения в подходах производителя к процессам разработки и производства современных вертолетов.
H160 с максимальным взлетным весом 5,5-6 тонн не только является заменой 4,5-тонному AS365 и 4,9-тонному EC155, но и конкурентом более тяжелым машинам. В этой связи Г.Фори отметил: "Мы будем противостоять AW139. Клиентов волнуют ЛТХ вертолета в сочетании с безопасностью, надежностью, эффективностью, комфортом и простотой обслуживания. Я считаю, что ему будет трудно конкурировать с H160 по всем этим параметрам. Это станет причиной того, что клиенты будут двигаться в направлении H160. Н160, безусловно, новое поколение в этом сегменте и однозначно будет гораздо лучше, чем конкурент. Это убийца AW139".
Н160 будет способен транспортировать 12 пассажиров на платформу, расположенную на удалении до 222 км, выполнить один заход и вернуться в пункт вылета на одной заправке. Максимальная крейсерская скорость полета заявлена в 296 км/ч при стандартной атмосфере (ISA +20 град). В поисково-спасательных операциях Н160 сможет висеть вне зоны влияния земли на высоте до 5000 футов и иметь дальность 833 км с 20-минутным резервом. Он, конечно, по всем показателям превосходит Sikorsky S-76D и Bell 412EP, но эти модели и не позиционируются как вертолеты нового поколения.
Отметим, что максимальная крейсерская скорость AW139, рассчитанного на 12-15 пассажиров, составляет 306 км/ч, а максимальная дальность полета - 1250 км. Как видим, в плане производительности никаких преимуществ у Н160, который еще и летать не начал, не наблюдается. За исключением, может быть, уровня шумов и экономичности. Зато салон у AW139 вместительнее.
На сегодняшний день AW139 является единственным вертолетом в своем классе, который полностью соответствует последним поправкам к правилам Федеральной авиационной администрации и Европейского агентства по авиационной безопасности. AW139 обеспечивает превосходные показатели по категории А (класс 1) при взлете с вертолетных площадок (возвышенных и над уровнем моря) с максимальным взлетным весом. Помимо этого, в плане безопасности, для данного вертолета предусмотрена защита от электромагнитных импульсов, электромагнитных помех и мощных электромагнитных полей. Уровень оснащенности этой машины выше всяких похвал. Надежность также не вызывает нареканий, а количество вариантов оперативного применения максимально.
Что собирается предложить в плане оснащенности Airbus, пока не совсем понятно. Ясно одно, Н160 будет тихим, комфортным и экономичным, а значит, эффективным. Похоже, окончательный расчет сделан именно на снижение себестоимости при выполнении схожих задач. В условиях роста цен на авиатопливо при выборе модели на первый план выходит экономичность. Здесь Н160 равных не будет. Новые двигатели и конструкция, оптимизированная к упрощенному обслуживанию, послужат тому залогом. Вот что заявила Safran о TM800: "Преимущество этого двигателя состоит прежде всего в значительном снижении удельного расхода по сравнению с ГТД, находящимися в настоящее время в эксплуатации". По оценкам Airbus Helicopters, H160 будет иметь расход топлива на 15-20% меньше, чем более тяжелый AW139, и сходные с ним ЛТХ, несмотря на менее мощные двигатели. Да, у AW139 силовая установка мощнее, но если сравнить тяговооруженность, то она примерно одинакова. Потребитель не заметит разницы между двумя машинами, пока не обратит внимания на состояние собственного кошелька.
Как воспримет рынок?
В Airbus считают, что Н160 способен занять доминирующие позиции на мировом рынке средних двудвигательных вертолетов. Согласно Г.Фори, новый вертолет в производственной линейке займет позицию между EC145T2 и EC175. "Наша цель состоит в том, чтобы восстановить свою рыночную долю до 40%, которая у нас была в этом сегменте раньше", - отметил Б.Фужарски.
Здесь сильной конкуренции не избежать. Продажи AW на подъеме. Успех итало-британской модели обусловлен тем, что впервые за несколько десятилетий рынку были представлены новые технологии, а AW139 с 1600-сильными ГТД P&WC PT6 превосходно показал себя в условиях высокогорья и жаркого климата. Вертолет введен в эксплуатацию в 2003 году. Сегодня их уже эксплуатируется более 800, а к 2017 году количество поставленных AW139 превысит тысячу единиц.
Airbus делает то же самое - покоряет клиентов еще более новыми технологиями. В компании оценивают возможности рынка в 120-150 средних двухмоторных вертолетов в год, и такая ситуация, согласно расчетам специалистов, продержится ближайшие 20 лет. Европейский концерн намерен откусить львиную долю от этого пирога. Удастся это или нет, покажет время. Многое будет зависеть от ценовой политики. Но и тут концерн Airbus вне конкуренции, поскольку является одним из самых сильных игроков на авиационном рынке.
Сегодня Bell 412 EP стоит около $12-13 млн. Sikorsky S-76D оценивается примерно так же. Стоимость AW139 составляет более весомую сумму - $15-20 млн. Сколько будет стоить Н160 пока не известно. Учитывая общую стоимость НИОКР по программе Н160, его цена низкой не будет, но будет конкурентоспособной, как и сам вертолет. Это уж точно.
Ссылки
[1] Pushing the Envelope: Eurocopter X3 and X4. Stephen Pope
[2] Sagem Touts Fly-by-wire Benefits on Eurocopter X4. Thierry Dubois
[3] Turbomeca adopts 3D printing for its new engine Arrano. Alain Clapaud
[4] MAG Lands Eurocopter X4. Официальный сайт MAG
[5] Airbus Removes Veil From H160 Project. Mar 3, 2015 Tony Osborne Aviation Week & Space Technology
Владимир Шошин
