27 августа 2008 года в местечке Хорсхедз (США, штат Нью-Йорк), на летно-испытательной базе гранда вертолетостроения, поднялся в воздух новый вертолет компании Sikorsky. Полетное задание включало в себя, как это обычно, висение, прямолинейное движение и развороты. Шеф-пилот компании Кевин Бриденбек успешно с ним справился и остался доволен новым аппаратом - опытным вертолетом X2. Именно этот полет можно назвать стартом нового этапа мировой гонки за скорость винтокрылых машин. Гонки, начало которой было положено более сорока лет тому назад.
Вертолет X2 - это демонстратор технологий. Именно технологий и решений, т.к. сама концепция старше многих из тех, кто сегодня его проектирует. Но его появление, являющееся частью программы по созданию линейки перспективных скоростных вертолетов (ПСВ), может кардинально изменить наши представления о возможностях вертолета как транспортного средства.
Президент компании Джеф Пино утверждает, что X2 совершит революцию в вертолетной индустрии - его крейсерская скорость составит не менее 450 км/час, что почти вдвое больше чем у нынешних серийных вертолетов.
Сегодня
23 мая, в последний день работы второй международной выставки вертолетной индустрии HeliRussia 2009, ОАО "Вертолеты России", компания с недавних пор объединившая вертолетные ОКБ и предприятия РФ, распространило пресс-релиз, цитата: "Мировое вертолетостроение стоит на пороге технической революции, которая изменит основные свойства винтокрылых летательных аппаратов. Современный вертолет достиг порога скорости и в нынешней конфигурации не может лететь быстрее. Рекорды едва подбираются к отметке в 400 километров в час; они установлены на пределе возможностей машины и далеки от комфортной крейсерской скорости полета, которая сейчас в среднем составляет 230-270 километров в час. Современному вертолету трудно конкурировать с региональным самолетом. Для преодоления скоростного порога необходимы принципиально новые конструктивные и технологические решения".
Как известно, все новое это хорошо забытое старое. 40 лет назад уже было понятно, что существующие компоновочные схемы вертолетов, ввиду меньшего, нежели крыла самолета, КПД несущего винта неспособны дать вертолету высокие, и что действительно важно - безопасные и комфортные, крейсерские скорости. Потери на парирование реактивного момента, несущий винт, создающий не только подъемную силу, но и тягу для поступательного движения, проблемы с так называемым числом Мю, и пр. Все это заставило вертолет занять узкую (пусть и монопольную) нишу среди транспортных средств. Такое положение ограничило развитие вертолетов как класса летательных аппаратов, в то время как самолетостроение, развиваясь в конкурентной среде, предлагало потребителю все новые и новые концепции, включая вертикальный взлет.
Заметьте, как мало вертолетных премьер на многочисленных авиасалонах. Как правило, мы видим лишь глубокую модернизацию предшествующего типа. Борьба между вертолетостроителями свелась к увеличению ресурсов, упрощению пилотирования, повышению комфорта и надежности, снижению стоимости владения. Такие характеристики, как скорость, дальность, топливная эффективность, давно не рассматриваются как главные конкурентные преимущества. В этом смысле, развитие вертолетной техники нередко напоминает чемпионаты по плаванию, когда новый мировой рекорд ставится с разницей от предыдущего в сотые доли секунды, а определить его помогает лишь фотофиниш.
А ведь на уровне теоретических работ давно была доказана возможность выхода винтокрылой техники на крейсерские скорости, сравнимые с самолетными, а так же равные дальности полета и расходы топлива. Попытки превратить теорию в практику предпринимались практически всеми производителями, совсем не так давно.
Вчера у нас
Желание значительно улучшить скоростные характеристики отечественных вертолетов прослеживается с момента появления первых, еще довоенных образцов. В 1934 году по схеме, предложенной Иваном Братухиным, было начато проектирование вертолета ЦАГИ 11-ЭА. Комбинированная схема, по мнению конструктора, позволяла сочетать возможности вертикального взлета и посадки с большой скоростью самолета.
Фюзеляж ферменной конструкции с трехстоечным шасси сваривался из хромомолибденовых труб и обшивался дюралевыми листами, фанерой и полотном. К фюзеляжу крепились крылья площадью 11,3 кв.м, на которых стояли рулевые металлические трехлопастные винты. Две кабины - наблюдателя и летчика (задняя) - помещались за несущим винтом.
В передней части фюзеляжа находился двигатель жидкостного охлаждения "Кертисс-Конкверер" мощностью 630 л.с. Перед ним находился лобовой радиатор с вентилятором. Редуктор двигателя был снят, а на его место вмонтирован центральный редуктор вертолета с четырьмя коническими шестернями: одной ведущей и тремя ведомыми. Одна ведомая приводила во вращение вертикальный вал несущего винта, а две другие - валы рулевых винтов.
Аппарат имел нормальное самолетное управление - киль с рулем поворота и стабилизатор с рулем высоты, на крыле были элероны. Управление ими было двойное. Поскольку аэродинамические поверхности действовали только при наличии поступательной скорости, сохранялось и все управление вертолетного типа. По-вертолетному ЦАГИ 11-ЭА управлялся с помощью автомата перекоса (менялся шаг несущего винта) и рулевых винтов. Особенность управления заключалась во взаимной связи несущего и рулевого винтов, левый из которых должен был иметь на режиме висения обратную тягу, и вообще на всех режимах должно было быть обеспечено полное соответствие и взаимодействие всех трех винтов путем изменения их шага. Механизм управления шагом винтов работал от штурвала и педалей.
В 1936 году постройку ЦАГИ 11-ЭА закончили и перешли к испытаниям на привязи. Однако возникшие трудности проверки, регулировки и доводки различных агрегатов летательного аппарата при испытаниях в 1936-1938 гг показали, что он очень сложен и что надо предварительно отработать порознь его агрегаты и в первую очередь на вертикальных режимах. В дальнейшем машину модифицировали, присвоив ей обозначение ЦАГИ 11-ЭА ПВ (пропульсивный вариант). Доработанный вертолет получил новый несущий винт с цельнометаллическими лопастями, а крыло заменили на ферму из сварных труб. Вместо двух рулевых винтов установили четыре меньшего диаметра, но с большим разносом (11 метров вместо 8).
Летные испытания новой версии начались в 1940 году. После многочисленных рулежек на земле летчик Д.И.Савельев в октябре совершил и первый настоящий полет. К весне 1941 года возможности вертолета в основном были выявлены, однако достигнутые результаты не удовлетворяли проектировщиков. Наибольшая высота полета составила 50 м, а максимальная горизонтальная скорость была около 60 км/ч. Эти показатели могли быть значительно выше, поскольку вертолет обладал хорошей управляемостью и удовлетворительной устойчивостью - помешал небольшой ресурс двигателя. С началом войны работы по данной теме были прекращены.
С появлением первый серийных вертолетов была предпринята очередная попытка увеличить скорость горизонтального полета. В начале шестидесятых годов инженеры польского предприятия PZL (Parlstwowe Zaklady Lotnicze) модернизировали советский Ми-1, установив на него крыло, тем самым разгрузив несущий винт (НВ) и дав ощутимый прирост скорости горизонтально полета.
Но по-настоящему серьезные, знаковые работы по созданию скоростного вертолета начались с негласного соревнования двух ведущих отечественных школ: КБ М.Л.Миля с проектом вертолета Ми-6 и КБ Н.И.Камова с проектом винтокрыла Ка-22. При этом изначально, ни тот ни другой не претендовали на звание самого быстрого вертолета. Цель была как тривиальна, так и фантастична - перевозить широкую номенклатуру грузов, как можно больше и как можно дальше. А мировые рекорды скорости появились уже потом...
История появления Ка-22 драматична, как по некоторым своим эпизодам, так и по уровню колоссальной самоотдачи, которая потребовалась от людей, создававших этот уникальный аппарат, намного опередивший свое время.
Общие виды Ка-22 были готовы в 1952 году. Примечательно, что винтокрыл родился при проработке неосуществленного проекта глубокой модернизации транспортного самолета Ли-2 с установкой на него несущего винта и, соответственно, обеспечения вертикального взлета, с разгрузкой НВ благодаря крылу на крейсерских скоростях.
Выбор Камова пал на поперечную схему, как наиболее оптимальную для размещения НВ на скоростном вертолете с использованием крыла и имеющую лучшее аэродинамическое качество. Т.е. облик был определен - вертолет поперечной схемы, с двигателями и парами несущих и тянущих винтов на концах крыла, самолетное оперение. При этом от КБ, не имеющего солидной экспериментальной базы и опытного производства, потребовалось проделать гигантскую работу по изучению процессов передачи мощности с несущих винтов на тянущие, синхронизации всех четырех винтов и систем управления ими. Потребовалось с нуля разрабатывать лопасти НВ, способные работать на самолетных скоростях. После многочисленных согласований в 1954 году было принято решение о постройке опытных винтокрылов.
По прошествии длительных работ с моделями и экземпляром на статических испытаниях, в 1958 году притупили к летным испытаниям. 15 августа того же года, Ка-22 впервые свободно поднялся в воздух. Примечательно, что одновременно с летными испытаниями, развертывалось предсерийное производство машины. 7 октября 1961 года был поставлен мировой рекорд скорости - 356 км/час. 14 ноября был успешно осуществлен полет с грузом массой 16350 кг. Правда, исследования, поиск оптимальных технических решений и процессы доводки не прекращались все это время. Борьба с вибрациями была одной из главных задач. Остро стояли вопросы управляемости на разных режимах. Хотя уже наблюдалась положительная динамика в решении перечисленных проблем, проект Камова существенно отставал по срокам, особенно в сравнении с Ми-6.
28 августа 1962 года при перегоне Ка-22 из Ташкента (опытное производство) в Москву произошла катастрофа, унесшая семь жизней. Комиссией была установлена причина - внезапный отказ системы поперечного управления в полете по причине рассоединения тандера троса управления общим шагом правого несущего винта. Несмотря на трагедию, программу испытаний не закрыли, выполнив на оставшихся двух машинах работы по усилению систем управления и устранению дефектов. Были начаты испытания автопилота с отдельными каналами самолетного и вертолетного управления. Велись работы по увеличению ресурсов агрегатов, в первую очередь несущей системы. Но вторая трагедия, причины которой так и не были названы, поставила точку в судьбе уникального летательного аппарата. Какое-то время надежды на продолжение работ сохранялись. Были сделаны рекомендации по замене тросовых тяг системы управления на жесткие, предусматривались продолжению работ по скоростным профилям лопастей и т.д. Но к этому времени основной конкурент - Ми-6 был уже запущен в серию и принят на вооружение. По скоростным характеристикам Ми-6 проигрывал Ка-22 (Vмакс 304 км/час, Vкр 250 км/час), но долгое время оставался самым скоростным выпускаемым серийно вертолетом в мире, и в полной мере доказал свою эффективность. Вернуться к заветному рубежу скорости более 300 км/час фирма "Камова" смогла лишь спустя двадцать лет, создав уникальные ударные вертолеты Ка-50 и Ка-52.
Вчера у них
На Западе, так же, как и в Советском Союзе, главным заказчиком, заинтересованным в качественно новых образцах техники, было военное ведомство. И, в сущности, гонка за скоростью началась именно тогда, когда военное ведомство США в августе 1964 года опубликовало технические требования к новому вертолету в рамках программы "Воздушная Система Огневой Поддержки".
Так, участвуя в конкурсе на новый ударный вертолет, компания Lockheed представила уникальный AH-56A Cheyenne. Но до этого у нее была пусть менее удачная, но не менее интересная разработка.
Исследования компанией возможностей постройки скоростного вертолета началось в 1962 году с создания XH-51. Машина не отличалась по сегодняшним временам большой крейсерской скоростью (Vмакс 280 км/час, Vкр 257 км/час), но разработчики уделили максимум внимания аэродинамике вертолета. Двигатель и главный редуктор были вписаны в обводы фюзеляжа, веретенообразная форма последнего, убирающееся полосковое шасси - все было призвано снизить вредное сопротивление. Использование жестких лопастей на четырехлопастном роторе с гасителем колебаний, нашедшее затем применение на Cheyenne, так же впервые было апробировано на XH-51. В 1964 году, желая выжать из полученного планера максимум скорости, инженеры компании принимают решение установить по левому борту ТРД, включающийся на режиме горизонтального полета. Для разгрузки НВ так же было установлено крыло размахом 5,18 метра. И 27 июня 1967 года XH-51 с индексом "А" поставил неофициальный рекорд скорости для вертолетов своего класса - 486,9 км/час.
Надежда на основательное закрепление в сегменте ударных вертолетов у компании была связана с легендарным AH-56A Cheyenne. Заявленные разработчиком ЛТХ Cheyenne были настолько заманчивы и убедительны, что практически сразу после начала работ по проекту от военного департамента США последовал предварительный заказ на 375 машин.
Веря в собственные возможности и опираясь на успешный опыт создания XH-51A, разработчик сразу же заключил твердый контракт и заложил постройку десяти прототипов для программы испытаний и демонстрации возможностей уже непосредственно в вооруженных силах.
Помимо уже знакомого решения использовать жесткие лопасти, аппарат имел развитое крыло с размахом 8 метров с размещением в нем топливных баков. Но отличительной чертой Cheyenne было наличие на конце хвостовой балки двух винтов. Один четырехлопастный, выполнял традиционную для одновинтовых вертолетов функцию, а второй трехлопастный, являлся толкающим на режиме горизонтально полета. Винты имели независимые приводы. Инновационным был и сам двигатель с трансмиссией. Они не только обеспечивали плавное перераспределение мощности при переходе в режим крейсерского полета с НВ и РВ на толкающий винт (на НВ подавалось 20% крутящего момента, допускалась авторотация), но и уменьшение подводимой мощности двигателя с 3500 л.с. до 700, которых было достаточно для привода толкающего винта. Последнее решение обещало существенно меньший расход топлива и соответственно большой радиус действия вертолета.
Первый полет состоялся в сентябре 1967 года, после которого началась масштабная программа испытаний всех десяти прототипов непосредственно в строевых частях. Результаты были весьма обнадеживающие - машина оказалась очень маневренной и подтвердила часть заявленных ЛТХ. В марте 1968 года была достигнута скорость 315 км/час. Но пилоты отмечали с ростом скорости заметную потерю управляемости по всем каналам. Все усилия инженеров компании были сосредоточены на создание активной системы подавления вибраций, с сохранением чувствительности управления.
В ходе летных испытаний с выходом на пределы по флаттеру, в марте 1969-го, лопасть задела кабину, пилот погиб. После этого происшествия с новой силой возобновились исследования по моделированию процессов, приводящих к флаттеру, в том числе в аэродинамической трубе, где был потерян еще один прототип. Несмотря на это, существенно переработав системы управления НВ, Cheyenne вышел на заявленные вначале ЛТХ - Vмакс 398 км/час, Vкр 360 км/час. Однако уже в августе 1972 года финансирование программы было прекращено под предлогом значительного превышения стоимости разработки и испытаний. При этом планировавшаяся замена аналоговых систем БРЭО на цифровые увеличила бы цену машины в ближайшем будущем, что было недопустимо в условиях ведения войны во Вьетнаме.
Вертолетостроительная компания И.Сикорского, являясь грандом индустрии и демонстрируя небывалые темпы развития, не могла устоять от соблазна поучаствовать в гонке за скорость. В 1964 году на объявленный Пентагоном конкурс компания Sikorsky представила весьма похожий на Cheyenne проект S-66. Существенным отличием от AH-56 было наличие рулевого винта, способного менять вектор тяги на 90 градусов, тем самым он становился толкающим движителем в крейсерском режиме полета. Планируемые ЛТХ S-66 были впечатляющими: Vмакс 450 км/час, Vкр 370 км/час. Но конкурс был проигран.
Тем не менее, компания не оставила планов создания скоростной машины, и не в первый для себя раз продолжила работы за собственные средства. Результатом был S-67 Blackhawk. Вертолет классической одновинтовой схемы с рулевым винтом. По агрегатной базе вертолет был значительно унифицирован с успешным многоцелевым S-61, что позволило заметно уменьшить как сроки программы, так и требуемые ресурсы. Первый полет S-67 состоялся 14 декабря 1970 г., а программа испытаний закончилась катастрофой 1974 г на авиасалоне в Фарнборо. За это время были достигнуты рекордные скорости горизонтального полета: Vмак 349 км/час, Vкр 320 км/час. Для разгрузки несущего винта и стабилизации на высоких скоростях использовалось крыло с положительным поперечным V, размахом 8.33 м. с тормозными щитками. Крыло, наряду с развитой механизацией оперения, положительно повлияло и на маневренные качества вертолета. Для уменьшения вибраций и шума на больших скоростях полета конструкторами Sikorsky было применено оригинальное по тем временам решение: лопасти несущего винта были отклоняемыми на 20 градусов по отношению к оси ротора, в противоположную вращению сторону. Такое решение отодвигало приближение скорости потока к числу Маха на законцовках лопастей и в целом заметно увеличивало их эффективность по создаваемой подъемной силе в режиме горизонтального полета. Именно последнее, наряду с оригинальной системой изменения циклического шага лопастей, их скоростным профилем, стреловидными законцовками, по мнению разработчиков, позволило ему выйти на рекордные скорости полета.
Несмотря на успехи испытательной программы, за четыре года военное ведомство США не проявило особого интереса к S-67, из-за чего компания прекратила работу над проектом. Одной из причин отсутствия заинтересованности со стороны военных был малый, в сравнении с AH-56, радиус действия вертолета - 200 км.
Лаборатория Army Air Mobility Research and Development Laboratory в конце 1971 г. подписала контракт с компанией Sikorsky на создание экспериментального одномоторного вертолета для исследования концепции ABC (Advancing Blade Concept) в качестве перспективной для скоростного вертолета. Выбор сосной схемы был не случаен, т.к. подобная компоновка исключает потерю подъемной силы из-за срыва потока с отступающих лопастей на режиме горизонтального полета, компенсируя оную противовращением роторов, и обладает аэродинамической симметрией.
О начале работ компания объявила в феврале 1972 г., лишь за год до первого полета, но последовавший вслед за этим интерес со стороны военных и NASA существенно ускорил развитие проекта. 26 июля 1973 года Sikorsky впервые поднял в воздух исследовательский прототип S-69 для изучения характеристик сосной схемы с жесткими лопастями. Вертолет имел обтекаемый фюзеляж, больше напоминавший самолет, чем вертолет, полностью убирающееся шасси и двухкилевое вертикальное оперение. Два пилота размещались бок о бок.
Первый прототип 24 августа того же года разбился в результате жесткой посадки из-за несовершенства системы управления циклическим шагом. Работы после внесения изменений были продолжены через год и 21 июля 1975 г. на испытания вышла вторая машина с усовершенствованной системой управления. В таком виде машина испытывалась как "чистый вертолет". За это время были исследованы различные профили жестких лопастей из композитных материалов, пары трехлопастных роторов, эффективность систем управления и двухкилевого оперения на скоростях до 185 км/час.
Вскоре, по настоянию военных, заключивших контракт на постройку еще двух вертолетов, программа переименовывается в XH-59A. В марте 1977 г. второй экземпляр S-69 (73-21941) переделали в винтокрыл, установив по бортам фюзеляжа два ТРД J60-P-3A с тягой по 1350 кгс. В таком виде машина в 1978 г. вышла на совместные испытания NASA, Армии и ВМФ США. Во время этих испытаний и удалось достичь скорости 515 км/ч. За этим порогом у аппарата наблюдались вибрации, грозящие разрушением несущей системы. Первый экземпляр в конце концов восстановили и он проходил испытаний на авиабазе NASA в Moffet Field, California. В итоге обе машины в 1981 г. передали в NASA.
В 1983 г. компания Sikorsky предложила новый вариант - XH-59B, который имел укороченный фюзеляж, два ТВД T700-GE-700 и вентилятор, обеспечивающий горизонтальную тягу. В таком виде вертолет предполагалось использовать в качестве легкого ударного вертолета LHX. Несмотря на рекомендации NASA продолжать финансирование проекта, основной заказчик сделал выбор в пользу совместной разработки Boeing и Sikorsky - вертолета RAH-66 Comanche. Кроме того, S-69ABC получился перетяжеленным, весовая отдача не превышала 30%, уровень вибраций оказался чрезмерно высоким, возникли сложнейшие проблемы аэроупругости и динамики конструкции. В любом случае, XH-59 обеспечил основной задел для сегодняшних работ по технологии X2.
Рассказывая о вертолетах Sikorsky, следует вспомнить быстротечную программу экспериментального аппарата S-72, хотя он никогда не планировался как предтеча серийной машины. S-72 являлся исследовательской платформой для апробации различных несущих систем ПСВ. Имея пару ГТД для привода ротора и рулевого винта, S-72 скорее был самолетом, чем вертолетом в традиционном понимании. Развитое крыло с размахом 13.74 м., маршевые ТРДД с тягой 4207 кг, оперение - все это позволяло совершать взлет-посадку даже без несущего винта. Проект при поддержке NASA стартовал в начале 1979 года, первый полет S-72 совершил 2 декабря 1984 года. В первую очередь планировалось испытать Х-образное крыло (схема не в первый раз рассматривалась, как перспективная). Но совершив лишь четыре полета (только два были с "ротором"), программа была закрыта.
В 1960 году, одна из старейших вертолетостроительных компаний США - Piasecki Aircraft, - в инициативном порядке начинает программу Pathfinder. Изначально прототип 16H-1 был создан по одновинтовой схеме, с рулевым винтом. Первый полет состоялся 21 февраля 1961 года. Менее чем через год на 16Н-1, как и задумывалось, установили крыло и заменили РВ на трехлопастный капотированный толкающий винт с управляемыми поверхностями на выходе. Последнее обеспечивало путевое управление и парирование крутящего момента. В ходе летных испытаний была достигнута крейсерская скорость 273 км/час. После этого военные подключились к финансированию проекта с условием доведения скорости до 370 км/час. По настоянию военных в проект были внесены ряд изменений, а именно удлинение фюзеляжа и увеличение полезной нагрузки, ремоторизация, замена несущего и толкающего винтов и пр. Вертолет получил индекс 16Н-1А или Pathfinder II. Значительное ускорение достигалось перераспределением подводимой мощности с НВ на толкающий. На таком режиме основная подъемная сила создавалась крылом. Результаты испытаний были обнадеживающие - скорость 361 км/час, хорошая управляемость и маневренность, как на высоких, так и на низких скоростях полета. В дальнейшем компания разработала несколько модификаций с разными взлетными весами, но не одна из них не дошла даже до опытного образца. Результаты исследований были использованы военными при создании AH-56A Cheyenne. Компания Piasecki продолжала теоретические работы по выбранной схеме вплоть до 1978 года.
Возращение к былой теме стало возможно, когда в середине 90-х годов военные заинтересовались применением наработок Piasecki для улучшения характеристик AH-64 Apache и AH-1W SuperCobra. Был проведен большой объем работ, включающий полномасштабное моделирование и цикл наземных испытаний. Потребовались изменения трансмиссии базовых вертолетов, новые системы управления и т.д. Но итогом стал контракт на модификацию среднего многоцелевого UH-60 Black Hawk. Через три года прототип получил индекс X-49A Speedhawk. Принципиальным отличием от 16Н-1 была иная конструкция для отклонения воздушного потока толкающего винта - применили более эффективную, составную полусферу, которая разворачивается на 90 градусов на малых скоростях и висении, а на больших скоростях горизонтального полета вписывается в контур кожуха, тем самым не испытывая нагрузок и удаляя источник вибраций хвостовой балки. Х-49А совершил первый полет 29 июня 2007 года. На сегодня испытания продолжаются. Ожидается, что крейсерская скорость аппарата составит 400 км/час, а практическая дальность порядка 1800 км при вертикальном взлете и 2500 - с укороченным разбегом.
В Западной Европе, пусть и в меньших объемах, как по финансированию, так и по НИиОКР, существовало несколько программ по выходу вертолетов на большие крейсерские скорости. Интересные работы по поиску оптимальной несущей системы для скоростного вертолета проводились в ФРГ. Фирма Boelkow еще в 1956 году начала исследования, направленные на поиск решений по предотвращению срыва потока с отступающей лопасти одновинтового вертолета. Через четыре года эти работы были поддержаны военным ведомством. Прототип Bo-46, построенный в количестве трех штук, использовал уникальный НВ. Суть заключалась в заметно вынесенном креплении стеклопластиковых лопастей к втулке, что позволяло лопастям отклонятся относительно плоскости вращения НВ на углы до сорока градусов, т.е. реализовывалась концепция опережающе-запаздывающей работы лопасти в разных секторах конуса вращения. Тем самым регулировалось маховое движение лопасти на цикле, чем сводился к минимуму риск срыва потока с отступающей лопасти. Продувки натурного НВ в аэродинамической трубе подтвердили эффективность выбранного решения, и позволили прогнозировать выход аппарата на скорости порядка 500 км/час. В 1964 году началась программа летных испытаний вертолета, в ходе которой для создания тяги планировалось установить дополнительно два ТРД и выйти на скорости более 400 км/час. Но возникшие уже на начальном этапе испытаний угрожающие вибрации, сложность и ненадежность механизмов управления общим и циклическим шагом, а так же недостаточное финансирование вынудили фирму прекратить работы. Отмечу, что сегодня снова возник интерес к концепции управления "жесткостью" (амплитудой маховых движений) лопасти на цикле, как к способу борьбы со срывом потока.
Наиболее известная европейская программа по ПСВ велась британской компанией Westland, взявшей за основу весьма успешный вертолет класса 4-5 тонн Lynx, созданный в 1971 году, имеющий массу модификаций, и выпускаемый по сей день. Скомпонованный по классической одновинтовой схеме с рулевым винтом, Lynx изначально обладал отличными маневренностью и управляемостью, позволявшими ему выполнять фигуры высшего пилотажа. Уже через год был установлен рекорд скорости - 321 км/час. Текущая модернизация типа дала более десяти модификаций, и, работая над одной из них (для ВМФ), конструкторы поставили задачу максимально увеличить крейсерскую скорость. Модификация получила название Super Lynx. Изменения коснулись главным образом НВ. На лопастях четырехлопастного ротора были применены расширяющиеся стреловидные законцовки со сверхзвуковыми профилями (это же решение затем использовали при создании многоцелевого AgustaWestland 101). И 11 августа 1986 года Super Lynx установил мировой рекорд скорости для серийного вертолета - 400,87 км/час.
Говоря о достижениях европейских вертолетостроительных компаний, нельзя не упомянуть результат компании Eurocopter. Хотя в этом случае речь не идет о необходимости создать непосредственно скоростной вертолет. Скорее это желание продемонстрировать техническое совершенство вертолета, с целью увеличения привлекательности продукта, где наряду с рекордом скорости, среди достижений есть и полет на вершину Эвереста. Речь идет о модификации серийного ЕС-155 - Dauphin Grande Vitesse. 19 ноября 1991 года вертолет достиг максимальной скорости 372 км/час.
Они другие
Отдельного упоминания в свете создания перспективного скоростного вертолета заслуживает продольная компоновочная схема. Отсутствие потерь мощности на привод рулевого винта уже доказало эффективность подобной схемы по части грузоподъемности (CH-47 Chinook), а так же способности выхода на высокие (до 300 км/час) крейсерские скорости некоторых модификаций. Были и попытки перейти заветный рубеж. Одна из них - проект Boeing-Vertol 347, который реализовывался как глубокая модернизация CH-47, с установкой на него крыла большого удлинения, увеличением грузоподъемности и крейсерской скорости. Работы остановлены, но постоянная модернизация Chinook не исключает возвращения интереса к проекту.
Стоит вспомнить и другого, если не кандидата на роль ПСВ, то уж точно внесшего свою лепту в развитие этой темы, вертолета - Boeing-Vertol V-360. Вертолет изначально создавался как экспериментальный для апробации масштабного использования композитных материалов и принципиально новых систем управления в вертолетостроении. Фюзеляж, элементы трансмиссии, лопасти НВ из композитов, плюс электродистанционная система управления, динамичные обводы - все это было прорывом для 1987 года, когда V-360 впервые поднялся в воздух. К сожалению, аппарат работал не на себя, а был частью программы конвертоплана Osprey. А ведь для V-360 разработчиками заявлялась крейсерская скорость не менее 350 км/час, а генералы корпуса морской пехоты всерьез посматривали на него, как на десантный вертолет будущего.
Другая схема, весьма похожая на отечественный Ка-22, какое-то время даже нашла применение, т.е. получила заказы от авиакомпаний. Rotodyne британской компании Fairey, рассчитанный на перевозку до 65 пассажиров на расстояние 400 км., поднялся в воздух 6 ноября 1956 года. Англичане также применили концепцию преобразуемого вертолета, где тяга на крейсерском режиме создавалась двумя турбовинтовыми двигателями, расположенными на относительно коротком прямом крыле. Но вертикальный взлет и посадка обеспечивались одним несущим винтом, с приводом от сопел на концах лопастей (подача сжатого воздуха), что как известно, исключает появление реактивного момента. 5 января 1957 года Rotodyne достиг скорости 307 км/час, в этом режиме НВ просто авторотировал. Низкая топливная эффективность, а так же, малая дальность показанные прототипом на испытаниях нивелировали те плюсы, что привлекали перевозчиков. А т.к. Rotodyne планировалось использовать с площадок в городской черте, существенным недостатком стала его шумность. В итоге, по совокупности причин последовали отказы от контрактов. И хотя разработчиками было спроектировано целое семейство машин, где в последующем планировалось увеличить скорость до 400 км/час, а так же дальность до 1500 км, проект были вынуждены закрыть.
Сегодня к этой теме вернулась американская компания Carter Aviation Technologies, в эскизной проработке которой есть аппараты со взлетным весом от 500 кг до 40 тонн. Но работы пока не находят поддержки ни со стороны венчурных фондов, ни со стороны государственных структур.
В заключение, нельзя обойти вниманием такой класс воздушных судов, как конвертопланы. Хотя считать их равными в гонке за скорость некорректно по нескольким причинам. Во-первых, в крейсерском полете это практически турбовинтовые самолеты, в отличие от ПСВ, где во всех режимах подъемная сила создается все же при участии несущего винта. Во-вторых, и, наверное, в главных - по срокам разработки, стоимости создания и конечной цене они не могут сравниться даже с самым ресурсоемким проектом ПСВ, как прошлого, так и настоящего. Это иллюстрирует история известного конвертируемого аппарата - Osprey V-22 фирмы Boeing. Даже при серийном производстве цена за десантный вертолет приближается к стоимости среднемагистрального лайнера. Из-за дороговизны, а так же трудностей с сертификацией (невозможность планировать и недоказанность вероятности режима авторотации при отказе двигателей) под вопросом будущее и единственного на сегодня гражданского конвертоплана - ВА609 фирм Bell Helicopter Textron и AgustaWestland. Хотя в целом нужно признать - в новейшей истории немало проектов с использованием подобной схемы. Объясняется это периодическим интересом со стороны коммерческих авиалиний, которых привлекает экономика новых логистических схем в региональных перевозках.
Завтра
Очевидно, что неудачи, постигшие большинство из перечисленных программ создания скоростных вертолетов, были вызваны не только или не столько просчетами конструкторов, а в первую очередь уровнем технологий того времени, отсутствием нужных материалов и пр. Этот тезис хорошо иллюстрирует проект Osprey, где значительный успех был достигнут лишь с появлением мощного бортового вычислительного центра, каждую долю секунды контролирующего сотни параметров полета, работу систем и т.д. Такая минимизация риска человеческой ошибки или неверного срабатывания систем обошлась недешево. Но это работает, как работает на тысячах коммерческих авиалайнерах. Пришло время вернуться к созданию вертолета, способного начать на равных конкурировать с самолетами, по крайней мере в региональном сегменте.
Sikorsky анонсирует целую линейку вертолетов, создаваемых на основе технологии Х2, от легко беспилотника до сверхтяжелого с полезной нагрузкой более 20 тонн. В феврале этого года на выставке HeliExpo была утечка информации, которая заставила задуматься не только участников гонки за скорость, но и других производителей вертолетов. Один из лидеров индустрии, компания Eurocopter, возможно, приступает к созданию собственного ПСВ - Eurocopter Х3. Наконец-то официально включились в гонку вертолеты отечественных школ, правда удивительно, что конкурируют они не только с Х2, но и между собой. Ми-Х1 с отличной от других концепцией одновинтового вертолета. Ка-92 со схемой, похожей на Х2, и со слов генерального конструктора возможностью быстрого развития из концепта целого семейства ПСВ.
Никто не питает иллюзий, нет шапкозакидательства, есть начало долгого и трудного пути. А о том, как будет развиваться гонка за скоростью, какие решения могут оказаться наиболее эффективными, какие трудности и риски ждут разработчиков, о перспективах которые сулит появление нового класса винтокрылой техники - стоит рассказать отдельно.
Воло Алнай
