Футуристические летательные аппараты помогут решить проблемы России с дорогами и мобильностью армии

Американская компания Bell Helicopter представила начальный проект будущего конвертоплана V-280 Valor. Это летательный аппарат, который летает так же быстро, как самолет, и обладает полезными функциями вертолета. Для создания такой машины планируется использовать инновационные технологии, в том числе прочные современные материалы и двигатели. Эта технология имеет большие перспективы в мире и в России.

Конструкция конвертоплана представляет собой комбинацию самолета и мультикоптера (многороторного вертолета), имеет функцию моментального перехода между двумя полетными режимами, что делает его значительно быстрее традиционных вертолетов и позволяет летать на дальние расстояния. Кроме того, такой аппарат можно эксплуатировать независимо от наличия взлетно-посадочной поверхности, поэтому он не требует дополнительной дорогостоящей инфраструктуры, что делает его идеальным средством для перевозки грузов и участия в спасательных операциях. Возможность выполнять взлет и посадку в ограниченном пространстве, перевозить грузы или войска на большое расстояние и на большой скорости при помощи одной-единственной машины всегда представляла огромный интерес для военных. Эта идея становится особенно значимой на фоне того, что вертолеты как транспортные и ударные средства теряют свою актуальность в современной войне.

Военные жалуются на уязвимость вертолетов

Действительно, прогресс средств ПВО, увеличение дальности тактических ракет привели к тому, что в досягаемости выстрела оказываются даже вертолетные площадки подскока вблизи зоны боевых действий. Это влечет за собой перемены на современном поле боя и делает традиционные вертолеты все более уязвимыми. Уже сегодня геликоптеры, которые значительно проигрывают самолетам в скорости и в радиусе действия, все реже используются в военных конфликтах. Поэтому во многих странах мира рассматриваются варианты совершенствования винтокрылых машин, предлагается нарастить скорость и дальность, по сути, реализовать идею создания конвертопланов.

Разработка аппаратов, способных сочетать в себе положительные качества вертолетов и самолетов, проводится в США более восьмидесяти лет. Результатом этой многолетней работы стало создание пока единственного в мире серийного конвертоплана Bell Boeing V-22 Osprey, который считается самым технологически продвинутым аппаратом с вертикальным взлетом. Эта машина способна разворачивать свои турбовинтовые двигатели на 90 градусов и взлетать вертикально, как вертолет, а потом продолжать полет «по-самолетному». Его полетная масса составляет 27,4 тонны, максимальная скорость полета в самолетном режиме –509 км/ч, а в вертолетном –185 км/ч. В настоящее время 141 конвертоплан V-22 Osprey стоит на вооружении американской армии.

Однако у американских военных сложилось достаточно критическое отношение к машинам такого класса. Дело в том, что пилоты считают серийные конвертопланы V-22 ненадежными, проблемными для технического обслуживания и сложными в управлении. Причиной стала потеря четырех прототипов Osprey в 1991–2000 годах (погибли 30 человек), а после принятия на вооружение в 2007 году – еще трех конвертопланов (погибли шесть человек). В итоге в 2012 году Япония длительное время не пускала V-22 на американскую базу на Окинаве, а затем не разрешала конвертопланам выполнять полеты над японской территорией. Из-за дурной славы этого конвертоплана компании пока не удалось подписать ни одного экспортного контракта на V-22. При этом на протяжении последних десяти лет возможностью покупки или лизинга таких машин интересуются по меньшей мере шесть стран, среди которых Израиль, Канада и Объединенные Арабские Эмираты.

Возможно, конвертоплан V-280 Valor, который идет на смену V-22 Osprey, окажется более совершенным. Во всяком случае, тот комплекс технических решений и инноваций, которые внедрили в новый летательный аппарат разработчики, внушает уважение. По предварительным оценкам, V-280 сможет выполнять полеты на скорости примерно до518,6 км/ч, а радиус действий составит 1,5 тыс. км при перегоночной дистанции в 3,9 

тыс. км. V-280 можно будет использовать как беспилотник, для этого разрабатывается электродистанционная система управления с тройным резервированием каналов. Устройство получит убирающееся шасси, широкие боковые двери с проемами1,8 метра, а также V-образное хвостовое оперение, стабилизирующее аппарат во время полета на высоких скоростях.

Помимо того, в V-280 планируется использовать новый высокотехнологичный серийный двигатель GE T55. Кроме того, ранее сообщалось, что, в отличие от серийного V-22, двигатели V-280 будут неподвижными: при переходе из вертолетного в самолетный режим и обратно свое положение будут менять только винты. Такая конструкция значительно упростит высадку и посадку десанта, а также облегчит прицеливание для стрелков в дверных проемах. Еще одним отличием от V-22 станет самолетная стреловидность несущего крыла, которое будет как цельная деталь из композиционных материалов. Для уменьшения веса и стоимости при проектировании отказались от применения системы автоматического складывания крыльев.

В 2011 году американская армия начала финансирование программы Joint Multi-Role Demonstrator (JMRD) по созданию футуристических военных вертолетов. Формальных требований к перспективному вертолету американские военные пока не сформировали. Есть условное техническое задание, согласно которому новые машины по своим скоростным характеристикам, грузоподъемности, дальности полета, топливной эффективности и способности к зависанию «должны превосходить все существующие винтокрылые летательные аппараты». Предположительно, новые вертолеты должны будут уметь висеть на высоте не менее 3 тыс. метров над землей и совершать крейсерские полеты на высоте не менее 9 тыс. метров.

Представители вертолетостроительных компаний уверяют, что готовы создать такой летательный аппарат уже сегодня. В прошлом году с помощью тендера военные выбрали четыре компании, которые получили право предложить свои конкурирующие проекты в рамках программы. В их число вошли два вертолетостроительных гиганта – Sikorsky Aircraft и Bell Helicopter Textron, а также две небольшие фирмы – AVX Aircraft Company и Karem Aircraft. Возможно, в разработках будут участвовать также американские компании Boeing, AVX Aircraft, Piasecki Aircraft и европейский концерн EADS. Каждой из компаний было выдано по шесть миллионов долларов на подготовку дизайн-проекта. Далее две компании – победители получат финансирование для изготовления прототипов в металле, с тем чтобы провести их летные испытания в 2017–2019 годах. Главным бонусом станет 100-миллиардный контракт на строительство 4 тыс. новых вертолетов. Также в распоряжении финалистов окажутся летающие прототипы, построенные за деньги американских налогоплательщиков, и их можно будет использовать при проектировании гражданской продукции.

Результатом освоения такого количества долларов должно стать создание в ближайшие 15 лет летающего демонстратора технологий под рабочим названием Future Vertical Lift. Новые машины в составе армейской авиации после 2030 года должны будут заменить устаревшие многоцелевые вертолеты UH-60 Black Hawk, ударные AH-64 Apache и транспортные CH-47 Chinook.

Если данную идею удастся реализовать, это, возможно, станет новым словом в авиации. Эксперты говорят, что разработки в этой области могут стать значительным шагом вперед – вроде перехода от авиации с деревянными самолетами к современным истребителям, оснащенным турбореактивными двигателями. Возможно, всего через несколько десятилетий винтокрылые машины с футуристическим по сегодняшним меркам дизайном могут стать такими же привычными в небе, как в наши дни обычные вертолеты. Однако нельзя исключать, что эта программа может заглохнуть: изначально американские военные планировали получить летный прототип перспективной винтокрылой машины с новыми двигателями в 2010 году. Теперь из-за урезания расходов на некоторые оборонные программы сроки были сдвинуты на более позднее время – по последним данным, до 2030 года. Возможно, это позволит ввязать в гонку создания аппаратов с вертикальным взлетом и Россию.

От самолетов с вертикальным взлетом отказываются

В начале июня в рамках Конференции инноваторов и предпринимателей Startup Village 2014 в «Сколково» внимание премьер-министра Дмитрия Медведева привлек уникальный прототип беспилотного летательного аппарата типа «конвертоплан». Разработку представила группа студентов магистерской программы Сколтеха. Премьеру продемонстрировали работоспособность инновационной технологии и рассказали о возможности применения конвертоплана в различных отраслях российской экономики. Нужно обратить внимание, что эта модель похожа на американские разработки, но значительно отстает по многим характеристикам.

Между тем во времена Советского Союза ВПК активно разрабатывал технологию летательных аппаратов с вертикальным взлетом и долгое время находился в лидерах. Так, в конце 1960-х одним из приоритетов в самолетостроении стал самолет вертикального (короткого) взлета и посадки (СВКВП). К началу 1970-х в СССР сумели наладить серийное производство Як-38, который, к слову, был несовершенен и рассматривался как переходная модель. Его должен был сменить качественно новый Як-141, первый в мире сверхзвуковой СВКВП. По тактико-техническим данным он значительно превзошел своего прямого конкурента – британский самолет «Харриер» и мог конкурировать с новейшим на тот момент американским палубным истребителем-бомбардировщиком и штурмовиком F/A-18E/F Super Hornet. При максимальной скорости1800 км/чбоевой радиус Як-141 при вертикальном взлете и полете к цели на дозвуковой скорости мог достигать400 км, а при взлете с коротким разбегом – до 700 км. К лету 1992 года были созданы два летных образца, которые в общей сложности выполнили более 250 полетов. В процессе испытаний было установлено 12 мировых рекордов скороподъемности и высоты полета с грузом. Однако серийное производство перспективного самолета так и не началось.

О былых достижениях советских авиастроителей красноречиво говорит тот факт, что в 1995 году компания Lockheed Martin объявила о сотрудничестве с КБ Яковлева. К работам над проектом самолета с вертикальным взлетом F-35 привлекались советские технические специалисты, которые создавали Як-141. Демонстрационная версия американского истребителя Lockheed Martin X-35B внешне во многом напоминала Як-141.

Сегодня большинство стран отказывается от самолетов с вертикальным взлетом, поскольку они оказались непрактичными и обладают рядом серьезных недостатков, которые не позволяют им стать универсальными боевыми машинами и полностью заменить обычные самолеты. Прежде всего, это меньшая на 15–30% дальность полета даже при взлете с коротким разбегом. При вертикальном взлете радиус сокращается еще больше – в два-три раза и достигает всего 200–400 км. Такие самолеты из-за сложной и тяжелой двигательной установки несут значительно меньшую боевую нагрузку. При этом стоимость самолета с вертикальным и коротким взлетом и посадкой в полтора раза выше, чем обычных истребителей. Кстати, сейчас на вооружении США стоят два самолета с вертикальным взлетом: это AV-8B Harrier и F-35 Lightning II, в которых используется поворотное сопло для перенаправления вниз реактивной струи. Но ВМС США не жалуют эти самолеты, ссылаясь на ряд недостатков, в том числе маленькую дальность полета, небольшую бомбовую нагрузку, высокий расход топлива и недостаточную маневренность.

В России тоже хотят осуществить технологический прорыв в авиастроении

Как рассказал «Совершенно секретно» руководитель проектной группы Фонда перспективных исследований Борис Сатовский, летательный аппарат нового типа с вертикальным взлетом нужен России гораздо больше, чем другим странам. «Стоить помнить об особенности нашей географии: у нас самая большая территория и очень слабая транспортная инфраструктура. Например, в некоторых местностях за Уралом нет посадочных полос на расстоянии до 3 тысяч километров. Новые летательные аппараты позволят сэкономить средства на их строительство – и это немалые суммы, в авиации больше половины средств уходит на строительство и обслуживание аэродромов. Если удастся создать летательный аппарат такого типа, то это решит большинство транспортных проблем, в том числе в отдаленных и плохо освоенных районах России. Несомненно, это также повысит мобильность вооруженных сил, которые смогут в короткое время в больших объемах доставлять грузы, военную технику и личный состав в любой самый отдаленный уголок страны».

В Фонде перспективных исследований заявляют, что активно работают над концепцией этого перспективного летательного аппарата и решили идти своим путем, создав уникальную собственную разработку. Проанализировав весь мировой опыт, российские специалисты пришли к выводу, что на сегодняшний день не придумано техническое решение, воплотив которое можно создать совершенный летательный аппарат с вертикальной системой взлета. Загвоздка в том, что большинство разработчиков склоняются к применению вертолетной схемы с использованием ротора, главным недостатком которой является низкая скорость. При всех своих колоссальных достоинствах современные вертолеты значительно уступают по скорости полета самолетам сравнимой мощности, размеров и грузоподъемности. В то время как самолеты давно преодолели звуковой барьер, скорость серийных вертолетов не превышает в лучшем случае 315–320 км/ч. Мировой рекорд скорости для вертолетов был установлен в 1986 году в Великобритании.

На используемом для демонстрационных полетов вертолете марки Westland Linx была достигнута средняя скорость400,8 км/ч. Также не являются совершенными и самолеты с вертикальным взлетом, основные минусы которых – крайне низкая грузоподъемность и высокий расход топлива при вертикальном наборе высоты, что приводит к значительному уменьшению радиуса действий. Кроме того, подобные самолеты весьма сложны в пилотировании. Перед разработчиками летательного аппарата нового типа стоит задача объединить все лучшие качества вертолета и самолета и избавиться от их недостатков.

Цели, которые ставятся перед разработчиками гибрида самолета и вертолета, на сегодняшний день выглядят достаточно фантастическими. Скорость его должна равняться приблизительно700 км/ч(в перспективе преодолеть скорость звука), дальность полета порядка 2 тыс. км, грузоподъемность около 30% от собственного веса. Однозначных технических решений для реализации таких задач сегодня не существует. Придется фактически с другой стороны взглянуть на принципы самолетостроения. Работу предстоит проделать практически с нуля: необходимо придумать идею фюзеляжа с изменяющимися формами. Чтобы максимально облегчить массу летательного аппарата, потребуется создать сверхлегкие и одновременно прочные композитные материалы.

Понадобится сконструировать энергетические установки с замкнутыми энергосистемами, которые одновременно должны быть и мощными, и максимально экономичными. Ключевой вопрос – создание двигателей, которые смогут одинаково эффективно работать в различных фазах полета. Очевидно, таким летательным аппаратом невозможно будет управлять без помощи сложной электроники – разработчики считают, что подобные машины будут пилотироваться или полностью автоматически, или частично с участием человека.

На сегодняшний день этот проект кажется труднореализуемым, особенно в свете значительного технологического отставания России. Но эксперты считают, что технологический прорыв в этой области может произойти уже в ближайшей перспективе. Основная ставка будет делаться на молодых ученых, разработки планируется вести на базе ведущих технических вузов, таких как Московский авиационный институт, Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана.

Планируется привлекать специалистов Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского, частные авиационные фирмы. Если проект продвинется дальше теоретических изысканий, то проектирование и реализация в «железе» нового летательного аппарата будут поручены одному из известных авиационных конструкторских бюро.