НАСА профинансирует разработку самолёта, летающего боком

   30 августа 2012 года, 19:23 | Текст: Александр Березин
   Хороших летательных аппаратов не существует. Тот, что хорошо летает на высокой скорости, плох на малой, и наоборот. Если крылья сделать большими, аппарат взлетает и садится без проблем даже без механизации крыла, но вот сопротивление в полёте огромно. Если их сделать маленькими, то посадка будет проходить на скоростях «за 300 км/ч», потребует отличного аэродрома и длинной ВПП. А экономичность будет... Да что там, это и экономичностью стыдно будет назвать.
   Одним словом, стрела летает дальше, а камень быстрее, в то время как самолёту нужно и дальше, и быстрее. Чтобы побороть извечную дилемму «ломовая лошадь или трепетная лань», НАСА собирается профинансировать разработку самолёта, взлетающего носом, а для перехода на сверхзвук разворачивающегося вперёд... боком.
   Мы бы назвали эту схему «тяни-толкай», вслед за известным «животным». Однако схема с таким названием уже применялась до и во время Второй мировой, да и аналогия не совсем точная: ведь поворот осуществляется не кормой вперёд, а лишь боком.
   Проект SbiDir-FW (Supersonic Bi-directional Flying Wing, «Сверхзвуковое летающее крыло с изменяемым направлением полёта»), предложенный НАСА разработчиком из Университета Майами (США), — очень остроумная попытка решения этой проблемы. Перед нами летающее крыло, спроектированное для экономичного дальнего полёта на дозвуковой скорости. А если развернуть тот же ЛА на 90˚, то перед нами летающее крыло с хорошей сверхзвуковой аэродинамикой и малым сопротивлением. Первая ипостась по форме ближе к птице, а вторая — к крылатой ракете, причём сверхзвуковой. В ходе обратной трансформации узкий сверхзвуковой фюзеляж-ЛК при повороте естественным образом перетекает в более толстое по профилю крыло с более высоким аэродинамическим качеством и, соответственно, экономичностью. Благодаря оригинальной форме ЛК при прохождении звукового барьера почти не должно быть звукового удара…

Снизу слева показан дозвуковой режим, с большими крыльями и высоким сопротивлением, в то время как снизу законцовки распрямлены, и направление полёта изменилось на боковое. К сверхзвуку готов? (Здесь и ниже иллюстрации Gecheng Zha.)

По заявлению ведущего разработчика проекта Гэ Чэн Чжа, предварительные расчёты показывают, что при скоростях в M1,6 и M2 самолёт в конфигурации бизнес-джета будет иметь аэродинамическое качество, равное 16! Для сравнения можно напомнить, что МиГ-25 на M1,5 имел АК, равное всего 4,2, и даже пассажирский «Конкорд» на M2 показывал аэродинамическое качество лишь 7,16 — «в разы» хуже! Это настолько далеко от данных абсолютного большинства сверхзвуковых самолётов, что требует некоторого пояснения.
   Разумеется, в основном достичь этого помогает малая нагрузка на крыло, в сравнении с вышеназванными машинами, по форме не являющимися «летающим крылом». Однако сам по себе этот фактор не смог бы обеспечить успех: ведь чтобы эффективно разгоняться на дозвуке, да даже и просто взлетать или садиться, профиль крыла пришлось бы делать толще, что не позволило бы добиться низкого сопротивления на сверхзвуке. Так что если расчёты были проведены корректно, перед нами сенсационная по своим сравнительным преимуществам концепция ЛА.
   Напомним: идея самолёта с изменяемой геометрией крыла далеко не нова, но все её реализации имели серьёзные недостатки. Кроме крыла, при переходе с дозвука на сверхзвук нужно менять ещё много чего, а сделать это не так просто, как изменить угол его стреловидности.

Крыло с изменяемой геометрией всегда, с самого своего появления на Messerschmitt Р.1101, было компромиссом, резко удорожающим аппарат (из-за прогрессирующего усложнения механизации и гидросистем), не говоря уже о его радикально большем весе в сравнении с обычным. Так что преимущества аппарата, которому не нужно «двигать крыльями» в полёте для тотальной смены аэродинамического облика (например, со сменой хорды крыла), в общем-то очевидны.
   Читатель, конечно, уже задался вопросом: а как же происходит этот загадочный, в условиях полёта на значительных скоростях, переход от полёта вперёд к «полёту боком», от дозвука к сверхзвуку и наоборот?
   А вот как. Законцовки крыльев — их единственный подвижный компонент в предложенной концепции — просто выпрямляются, обеспечивая поворот всей машины на 90˚. Понятно, что «просто» это только на словах, а на практике ещё требуется доказать отсутствие опасности срыва потока с крыла с соответствующими печальными последствиями и прочими плоскими штопорами. Переход от сверхзвука к дозвуковому режиму обеспечивается, как вы уже догадались, складыванием законцовок, автоматически ведущим к развороту машины вбок. Тут же возникает другой вопрос: а что будет при переходном режиме, когда самолёт ещё не потерял скорость, а нос и корма у него внезапно начинают подниматься? Не начнутся ли проблемы с устойчивостью на курсе? А как быть с поворотом двигателей в полёте? Автор концепта уверяет, что всё просчитано и проблем не будет. Всё будет как-то так:

   Увы, мы не считали вместе с ним, хотя определённые методы решения проблемы, конечно, напрашиваются сами собой. Центровка, кстати (по уверениям Гэ Чэн Чжа), рассчитана так, что самолёт будет устойчив как при прямом, так и боковом полёте.

Моторы расположены сверху для снижения звукового воздействия. С той же целью ЛА будет удаляться от аэродрома на дозвуке и переходить звуковой барьер над безлюдными местами.

В целом концепт выглядит многообещающе: максимальная скорость M1,6–2,0 а (1 720–2 400 км/ч); почти полное отсутствие звукового удара позволяет взлетать и садиться на наземных аэродромах любой страны (во многих регионах мира переход звукового барьера над сушей запрещён); низкая нагрузка на крыло и его толстый профиль позволяют взлёт с полос длиной менее 750 м (близко к показателям некоторых массовых истребителей Второй мировой) — при пассажировместимости до 70 человек.
   НАСА уже выделило $100 тыс. команде конструкторов, которых будто бы должно хватить на доведение проекта до стадии продувки модели в аэродинамической трубе. Если окажется, что поворот на 90˚ не является проблемой, то обещается ещё $500 тыс. — на дальнейшую доводку. Конечно, этого не хватит для полномасштабной реализации проекта, но что-то подсказывает нам, что если это полетит, то от желающих профинансировать летающий боком самолёт придётся ещё отбиваться. Слишком уж велики потенциальные преимущества «всережимного самолёта». Весьма оптимистично настроен и сам разработчик:


  
   Подготовлено по материалам НАСА.