Перспективы летательных аппаратов вертикального взлёта и посадки

 В публикации http://www.pravda.ru/science/technolgies/03-04-2014/1203118-aviaprom-0/ говорится, что хрустальная мечта любого авиаконструктора — создать самолет, которому требуется минимум пространства для взлета-посадки при максимальных скоростных характеристиках и грузоподъемности. Десятилетия творческих поисков в этом направлении породили множество уникальных летательных аппаратов. Что нового предлагают авиастроители сегодня?

 Человек придумал множество хитроумных летательных аппаратов, чтобы решить проблему укороченного взлета и посадки. Еще на заре авиации создавались трипланы, имевшие три пары крыльев, потому что чем больше крыльев, тем короче взлетная полоса. Причем трипланы активно применялись в годы Первой мировой войны.

 Затем, уже после Второй мировой войны появились летательные аппараты с кольцевым крылом, а затем и с поворотными гондолами двигателей на них. Зачем были нужны такие изыски — понятно! Классический самолет обладает высокой скоростью, но ему нужна длинная взлетно-посадочная полоса. Вертолету полоса не нужна, но он не может летать так быстро, как самолет, а главное — в режиме горизонтального полета расходует много топлива.

 Поэтому, например, в 40-х годах прошлого века американский инженер Чарльз Циммерман создал самолет уникальной аэродинамической схемы, который до сих пор продолжает удивлять не только своим необычным видом, но и летными характеристиками. За свою неповторимую внешность он удостоился множества прозвищ, среди которых были такие, как "Летающий парашют", "Летающий блин" и "Шумовка Циммермана".

 Сейчас можно с уверенностью сказать, что он был одним из первых аппаратов вертикального/укороченного взлёта и посадки. Затем под обозначением XFV-1 Salmon (Лосось) американская компания Lockheed построила и подняла в воздух одноместный экспериментальный самолет с вертикальным взлетом и посадкой, причем с посадкой на хвост. Хвостовое оперение состояло из крестообразно расположенных поверхностей одинакового размаха, каждая их которых имела амортизационную стойку и свободно ориентирующееся колесо.

Наземные испытания были начаты в декабре 1953 года. Первый полет состоялся 16 июня 1954 года. Предполагалось, что самолет будет способен вертикально приземляться на хвостовое оперение и взлетать с него. Однако за все совершенные 32 полета вертикальный взлет так ни разу и не был выполнен. Экспериментальный самолет С450 "Колеоптер" (Кольцекрылый) с кольцевым крылом разрабатывался французской фирмой "SNECMA" и испытывался в течение трех лет с 1955 по 1958 год. Причем сначала на её собственные средства, а затем в соответствии с контрактом, заключенным с министерством обороны ФРГ, и на средства германского соседа. Однако опытный самолет потерпел аварию и от продолжения работы над этим проектом отказались.

 Сегодня работы по созданию вертикально взлетающих аппаратов, способных взлетать подобно вертолетам, а затем переходить на нормальный самолетный полет, вышли на новый уровень: ведь появились новые более мощные и легкие двигатели, всевозможные углепластики и легкие и прочные металлические сплавы.

 Известное американское агентство DARPA, например, предложило заняться разработкой такого аппарата сразу четырем компаниям: Aurora Flight Sciences Corporation, Boeing, Karem Aircraft, Inc. и Sikorsky Aircraft Corporation. Программа DARPA получила название VTOL Experimental Plane ("Экспериментальный самолет вертикального взлета и посадки") чтобы преодолеть имеющиеся на этом направлении проблемы и радикально улучшить возможности таких летательных аппаратов в вертикальном и горизонтальном полете. "Мы искали различные подходы для решения этой чрезвычайно сложной проблемы, и мы получили их", - заявил Ашиш Бадай, руководитель данной программы DARPA.

 Как всегда, были заданы определенные характеристики новых аппаратов, а уже сами фирмы должны были под эти требования подстраиваться, исходя из имеющихся у них возможностей. Так, требовалось обеспечить скорость полета порядка 300-400 км/ч. Повысить полезную нагрузку не менее, чем на 40 процентов от прогнозируемого веса аппарата в 4500–5400 кг. В ответ на это все четыре компании предложили свои проекты, и, прежде всего, для беспилотных аппаратов. Но технологии, разрабатываемые для X-Plane, можно будет использовать и для аппаратов пилотируемых. Общим элементом в их конструкции является то, что они включают многофункциональные технологии. Это позволяет минимизировать затраты на производство. Последнее обстоятельство имеет большое значение, поскольку сугубо военные аппараты узкого спектра действия сегодня уже мало кого удовлетворяют, а об использовании секретных технологий и материалов речь даже и не идет.

 Первый испытательные полет нового аппарата запланирован на конец 2015 года, когда четыре исполнителя должны будут представить свои модели. После этого DARPA планирует их рассмотреть, чтобы решить, какой из них самый лучший, и продолжить его летные испытания в 2017-18 гг.

 Аппарат фирмы Боинг больше всего похож на двухвостую акулу с крыльями, на концах которых установлены поворотные вентиляторы в бочкообразных кольцевых обтекателях. Еще два подъемных вентилятора находятся в корпусе. Эта схема наиболее устойчива в воздухе. Имея четыре воздушных потока (из них два с управляемым вектором тяги), этот аппарат легко управляется. Однако вряд ли его полезная нагрузка сможет быть так уж велика. Места ведь у него в фюзеляже немного.

Самолет фирмы Карем имеет каплевидный вытянутый фюзеляж. У него V-образное хвостовое оперение, "изломанное крыло" типа "чайка", и два расположенных на нем поворотных двигателя с четырехлопастными воздушными винтами вертолетного типа.

Особенностью аппарата являются концевые консоли крыла, которые поворачиваются вместе с мотогондолами.

 Наконец, аппарат Сикорского также имеет каплевидный фюзеляж и крестообразное крыло с расположенными на нем двигателями. При этом вертикальные кили на крыле снабжены стойками шасси. В нем ничего не поворачивается, то есть садиться ему придется, "запрокинувшись на спину". Эта схема более традиционна и по ней уже создавались многие подобные ему аппараты в прошлом. Выгода от нее та, что таким самолетам не надо много места для базирования. Их можно ставить на летном поле или палубе авианесущего корабля чуть ли не рядами, поскольку стартуют они вертикально, легко переходят в горизонтальный полет и при этом у них ничего не поворачивается. Но у таких систем есть режимы пилотирования, при которых их управляемость серьезно затруднена.

 Впрочем, так или иначе, но все решат предстоящие впереди испытания. И вполне возможно, скоро мы будем отправлять за покупками примерно такие вот аппараты, которые будут вылетать у нас прямо из окна, загружаться в супермаркетах на специальных пандусах и на большой скорости возвращаться обратно!

 Что можно сказать в заключение. Летательные аппараты с вертикальным взлётом и посадкой действительно нужны. Но при этом они должны быть быстры, экономичны, грузоподъёмны - а вертолёты в этих трёх моментах не очень радуют. Поэтому придумывают аппараты других схем, оригинальных. Помимо описанных выше рассмотрим еще несколько конструкций.

Convair XFY-1 "Pogo", 1954г

 Convair Model 49, 1967г

 Конвертоплан V-22 Osprey

 Конвертоплан V-22 Osprey представляет собой первый в мире серийно производящийся аппарат такого класса. Это летательный аппарат с комбинированным профилем полета – взлетая «по-вертолетному», при помощи несущих винтов, он в воздухе переходит к «самолетному» режиму полета.

 V-22 Osprey способен при взлетном весе 30 т брать на борт 3 членов экипажа и 24 десантника, осуществлять взлет и посадку, как вертолет, но в крейсерском режиме его мотогондолы вместе с винтами поворачиваются, и аппарат летит, как самолет, развивая при этом существенно более высокую, чем вертолеты, скорость – свыше550 км/ч. Взлет также может осуществляться с короткого пробега, что позволяет увеличить полезную нагрузку.

 CRW и CRC: самолёт плюс вертолёт — это вертосамолёт

 У вертосамолёта есть и своё родное название — Canard Rotor/Wing (CRW).

 Один из его вариантов реализован фирмой Boeing в модели X-50A: у этого конвертоплана несущий винт преобразуется в крыло (или наоборот). Как это происходит, ясно из фотографий:

 "Самолет Павловых": новое слово в авиации

 Это уникальный российский самолет вертикального взлета и посадки (СВВП), который имеет крыло в виде вращающегося осесимметричного диска. При взлете и посадке из диска выдвигаются лопасти, превращая диск-крыло в несущий винт. Этот первый тип сверхзвукового СВВП, объединяющего самолет с вертолетом, получил название дисколета.

 "Самолет Павловых" может летать в два-три раза быстрее, чем вертолет. Он достигает скорости до 900-1000 километров в час, и это только при дозвуковом исполнении! Очень высокий показатель, если учесть, что вертолетчики борются за прибавку в скорости хотя бы в 10-20 километров в час. Топлива дисколет тратит в два-три раза меньше, дальность полета две-три тысячи километров. Когда самолет с дисковым крылом взлетает, он летит, как вертолет, но затем лопасти убираются и подъемная сила создается диском-крылом.

 И вот этот уникальный самолет уже много лет не может заинтересовать ни военных, ни гражданских заказчиков.