История вертолета. Часть IX
Окончание. Часть I, Часть II, Часть III, Часть IV, Часть V, Часть VI, Часть VII, Часть VIII
Прежде всего напомним, что разработкой дешевых, легких и надежных вертолетов конструкторы многих стран мира занялись еще в 50-е годы и добились тогда немалых успехов. Однако с появлением геликоптеров второго поколения, оснащенных турбовинтовыми двигателями, интерес к сверхмалым, одноместным аппаратам заметно упал, и трудиться над ними продолжали только авиаконструкторы-любители.
Возможно, дело заключалось в том, что создатели серийных одноместных мини-вертолетов столкнулись с рядом проблем, которые уже были решены конструкторами обычных геликоптеров. К ним, в частности, относились вопросы обеспечения удовлетворительной устойчивости и управляемости, борьбы с вибрацией, оснащения машин емкими и в то же время компактными топливными баками. Одним словом, чем меньше полетный вес, тем больше проблем!
Несмотря на кажущуюся простоту, «малолитражки» существенно отличаются друг от друга по методике проектирования, конструктивной схеме, мощности и типу силовой установки и, конечно, по назначению. К примеру, аппараты массой 130-600 кг зарубежные эксперты выделили в особый «подвид» с малоизученными еще возможностями применения в спорте, военном деле и деловых поездках. Машины массой 700-1000 кг предполагается использовать для связи, в сельском хозяйстве, лесничествах. Двух-четырехтонные аппараты скорее представляют собой переходную ступень от микро к нормальным винтокрылым машинам.
О том, что представляют собой подобные машины, можно рассмотреть на конкретных примерах. Скажем, в 50-х годах нью-йоркская фирма «Жиродайн» выпустила опытную серию одноместных вертолетов типа «Ротосайкл» с соосными несущими винтами и двигателем в 62 л.с. Первоначально «Ротосайклы» предполагалось базировать на боевых кораблях для поиска подводных лодок в радиусе 10 миль. Всего фирма изготовила шесть модификаций пилотируемых «Ротосайклов» и один беспилотный вариант.
Английская компания «Хиллер» разработала серийную, одноместную «малолитражку» ROE-1. Уложенная в особый контейнер, она весила всего 136 кг. При необходимости ее можно было сбрасывать на парашюте при высадке десанта.
Серийный вертолет фирмы «Хиллер» ROE-1 (Англия, 1959 год). Один из вариантов «Ротосайкла». Двигатель «Нельсон» Н-63В, двухтактный, четырехцилиндровый - 43 л.с. Диаметр несущего винта - 5,63 м. Масса пустого - 136 кг, полетный вес - 252 кг. Максимальная скорость - 106 км/ч. Потолок - 3660 м. Дальность - 267 км.
Читатели, вероятно, уже обратили внимание на то, что мини-геликоптеры, о которых выше шла речь, предназначались для применения в войсках. И действительно, в зарубежной печати уже появлялись статьи, авторы которых подчеркивали, что именно сверхлегкие вертолеты способны значительно повысить мобильность одиночного бойца и некоторых подразделений. Прошедший особую подготовку солдат обретает возможность передвигаться там, где по тактическим соображениям или особенностям рельефа местности применение иных транспортных средств исключено. По мнению зарубежных военных экспертов, части, личный состав которых оснащен индивидуальными летательными аппаратами, способны быстро сосредоточиваться на склонах гор, в болотистых местах, на редколесье, чтобы захватывал мосты и прерывать коммуникации противника. Подтверждая это положение, сторонники «воздушной пехоты» ссылаются на сообщение, опубликованное весной 1981 года в ряде западноевропейских газет. В нем говорилось, что палестинские патриоты намереваются применить мотодельтапланы для действий на оккупированной Израилем территории. Аналогичные операции можно проводить и на сверхлегких геликоптерах.
Одноместный вертолет «Скорпион» (США, 1968 год). Двигатель «Эвинруд» четырехцилиндровый, водяного охлаждения - 115 л.с. Диаметр несущего винта - 5,96 м. Масса пустого - 204 кг, полетный вес - 317 кг. Максимальная скорость - 109 км/ч. Потолок - 3655 м. Дальность - 165 км. Имелся двухместный вариант.
Благодаря компактности подобных летательных аппаратов открылась возможность создать принципиально новое средство спасения летчиков, способное успешно конкурировать с традиционным парашютом. Надо сказать, что работы над такими системами особенно широко развернулись в период агрессии США во Вьетнаме. Понеся большие потери в личном составе, командование военно-воздушных сил США заказало фирме «Каман» небольшой складной вертолет.
Испытания первого аппарата КSА-100 начались в 1974 году. В сложенном виде «вертопарашют» крепился к катапультируемому сиденью. Когда, как мрачно шутили летчики, «оставаться в самолете было страшнее, чем катапультироваться», пилот вместе с креслом выстреливался из кабины. После погашения скорости выдвигались телескопические лопасти несущего винта «карманного» геликоптера и кресло превращалось в микровертолет. Теперь пилоту оставалось надеяться, что его не собьют вторично.
Экспериментальный спасательный, складной вертолет «Каман» KSA-100 (США, 1974 год). Турбореактивный двигатель WRC-19 тягой 195 кг. Диаметр несущего винта с выдвигаемыми лопастями - 1,22 (4,27) м. Масса пустого - 210 кг. Максимальная скорость - 185 км/ч.
...В нашей стране также занимаются одноместными вертолетами - ведь воздушные «малолитражки» можно с успехом использовать сугубо мирных целях, в частности, при решении задач, которые невыгодно по тем или иным причинам поручать экипажам тяжелых, серийных машин. Скажем, при перевозке одиночных пассажиров на небольшие расстояния.
В самом деле, одноместные, малогабаритные вертолеты могли бы найти широкое применение на малотоннажных промысловых судах при поиске косяков рыбы, на судах малого каботажа арктического плавания - для ледовой разведки. На суше с помощью таких машин можно без лишних затрат производить осмотр и ремонт линий высоковольтных передач, выполнять аэрофотосъемку, сезонную обработку сельскохозяйственных культур и множество других «нестандартных» операций.
В связи с этим хотелось бы напомнить, что вот уже несколько лет британские ученые наблюдают за таинственным озером Лох-Несс с помощью одноместного вертолета, на котором установлены фотоаппаратура и электронные устройства. Из всех устройств, опробованных при поисках легендарного чудовища, «малолитражка» оказалась наиболее дешевой и мобильной.
Возвращаясь к разговору об отечественных мини-вертолетах, уместно напомнить о ХАИ-27, машине, созданной в студенческом конструкторском бюро Харьковского авиационного института имени Н.Е. Жуковского и демонстрировавшейся на Центральной выставке научно-технического творчества молодежи, которая проходила в 1970 году на территории ВДНХ СССР. ХАИ-27 представлял собой небольшую аэродинамическую платформу с лыжным шасси, на которой находилась ферма с мотоциклетным двигателем, легкие сиденья, приборная доска, ручка «шаг - газ» и педали. Благодаря тому, что в полете 'платформа создавала дополнительную подъемную силу, разгружая основной несущий винт, харьковчанам удалось этот сравнительно небольшой летательный аппарат сделать двухместным.
Сверхлегкий, двухместный вертолет ХАИ-27 «Харьковчанин» (СССР, 1970 год). Двигатель двухцилиндровый, мотоциклетный, М-63. Полетная масса - 300 кг. Расчетный потолок - 2000 м. Максимальная скорость - 90 км/ч. Дальность - 200 км.
По мнению зарубежных историков авиации, первый в мире полет на гидроплане совершил в 1910 году француз А. Фабр. Это произошло всего через семь лет после старта биплана братьев Райт. В те же годы появились и первые геликоптеры. Однако вертолеты-амфибии поднялись в воздух только в 50-х годах. Дело в том, что в отличие от поплавкового самолета или летающей лодки геликоптеру гораздо труднее взлететь с воды, нежели с суши. Вода как бы засасывает поднимающуюся вертикально машину, причем на море или на поверхности пресноводного озера это происходит по-разному. Туча брызг, вздымаемых несущим винтом, мешает пилоту определить высоту, на которой завис аппарат перед посадкой, при сравнительно большой волне вертолет может перевернуться. И в то же время способность геликоптеров приводняться в любой точке открытого моря, бухты, залива, фьорда, реки и канала открывала перед создателями винтокрылых амфибий заманчивые перспективы. Добавим, что вертолет с корпусом в виде лодки мог бы садиться и на рыхлый снег.
Только после того как конструкторы решили ряд технических проблем, в ряде стран начались испытания вертолетов-амфибий. Военные же поспешили опробовать новинку и в ходе боевых операций. Так, в период американской агрессии во Вьетнаме с винтокрылых амфибий США высаживались аквалангисты-разведчики, которые изучали на морском побережье места для возможных плацдармов, отыскивали искусственные и естественные препятствия, измеряли глубину моря. В условленное время и в назначенном месте лазутчиков принимали на борт вертолетчики. Перед этим геликоптеры дрейфовали или стояли на якоре с выключенными двигателями, выдерживая режим радиомолчания. А сидящий на воде вертолет обнаружить было трудно даже с помощью радиолокации.
Применялись винтокрылые амфибии и для буксировки небольших десантных судов по мелководным рекам. Проанализировав весь этот опыт, военные ведомства ряда капиталистических стран сделали заказ авиастроительным компаниям. Американские фирмы первое время попросту переделывали серийные машины для посадки на воду. Так появились «ирокезы» и «чинуки» на поплавках, за ними последовали «каманы», фюзеляжи которых выполнялись подобно корпусам летающих лодок. Следом за американцами амфибии стали создавать фирмы Англии, ФРГ, Италии, Японии и Франции. Выпущенные ими машины в основном были многоцелевыми и использовались в качестве противолодочных, поисковых и спасательных. В 60-70-е годы «водоплавающие» геликоптеры стали применять и для уничтожения донных, неконтактных мин.
Напомним, что такие мины широко применялись во второй мировой войне. Обычные тральщики, буксирующие за кормой змейковые и параванные тралы, оказались малоэффективными при борьбе с этим оружием. Только в 60-х годах за рубежом появились корабли принципиально новой конструкции - тральщики-искатели, и тогда же были созданы «вертолетные» тралы.
К ним, в частности, относится контактный трал, оснащенный пенопластовыми буями и резаками с пиропатронами для перебивания минрепов якорных мин. Был опробован авиационный акустический трал с турбиной, работающей от набегающего потока воды и имитирующей шум гребных винтов корабля. Потом появился электромагнитный трал на... подводных крыльях. Его электроды, опущенные в воду, создавали электромагнитное поле, которое воздействовало на взрыватели магнитных мин.
Подобные тралы вертолеты обычно буксировали со скоростью 20-30 км/ч в течение 3-4 ч. Поскольку машина находилась впереди тралящей части да еще на высоте 15-20 м, то взрыв мины ей ничем не грозил. При этом в ходе боевой работы экипажи вертолетов могли передавать друг другу тралы или производить дозаправку топливом. В военно-морских силах США и их партнеров по НАТО такие машины используются и для поиска подводных лодок. По мнению зарубежных военных специалистов, противолодочные винтокрылые аппараты выгодно отличаются от кораблей и самолетов того же назначения. Они способны быстро достигать заданного района, приводняться и, опустив в воду излучатель и приемник гидролокатора, длительное время выслеживать субмарины, оставаясь незамеченными гидроакустиками подводной лодки.
Противолодочный, спасательный, транспортный и поисковый вертолет SH-ЗН (США, 1959 год). Два турбовинтовых двигателя «Дженерал электрик» Т58-GЕ-10, 1400 л.с. Диаметр пятилопастного несущего винта - 18,9 м. Полетная масса - 8450 кг. Максимальная скорость - 267 км/ч. Динамический потолок - 4480 м. Дальность - 1005 км. Продолжительность полета - 4 ч. В экипаж входят пилот, штурман и два оператора, обслуживающие гидроакустическую аппаратуру. Оснащен магнитометром, глубинными бомбами и самонаводящимися торпедами. Поставлялся в Японию, Испанию, Аргентину, Бразилию, Канаду.
Многоцелевой вертолет «Боинг-Вертол 107» (США, 1958 год). Два турбовинтовых двигателя «Лайкоминг» YT55-1-5, 1940 л.с. Диаметр несущих винтов - 14,73 м. Максимальная полётная масса - 22 680 кг. Максимальная скорость - 260 км/ч. Статический потолок - 3900 м. Дальность - 370 км. Может применяться в качестве тральщика. Поставлялся ВМС Швеции, Японии, Канады.
Как видите, возможности боевого применения вертолетов-амфибий гораздо шире, нежели геликоптеров с традиционным (колесным или лыжным) шасси. Добавим, что в последнее время некоторые зарубежные фирмы стали делать герметичной нижнюю часть фюзеляжа обычных геликоптеров. При отказе силовой установки такой вертолет может совершить вынужденную посадку на водную поверхность и оставаться на плаву до тех пор, пока не прибудет помощь.
Вертолеты-амфибии хорошо зарекомендовали себя и на коммерческих перевозках. Они способны доставить груз или пассажиров в труднодоступные районы, где не могут приземлиться другие летательные аппараты.
В нашей стране первые винтокрылые амфибии появились в начале 50-х годов, когда в конструкторских бюро, возглавляемых М. Милем и Н. Камовым, некоторые серийные аппараты были оснащены поплавками, позволявшими машинам приводняться. А несколько лет назад сотрудники КБ имени М.Л. Миля выпустили амфибию Ми-14ПЛ специальной постройки. Этот летательный аппарат имеет корпус в виде лодки и с успехом эксплуатируется на линиях Аэрофлота, и вне всякого сомнения у такого вертолета-амфибии более широкие возможности применения, чем у «традиционного» вертолета.
Советский многоцелевой вертолет-амфибия МИ-14ПЛ (СССР, 1973 год).
В 1869 году отставной поручик российской армии Александр Лодыгин (ставший впоследствии видным ученым и изобретателем) разработал проект «электролета» - летательного аппарата с несущим винтом, приводимым во вращение электродвигателем. Однако чиновники отказали автору в помощи по реализации проекта, сославшись на отсутствие средств и «чрезмерную новизну проекта». Так из-за бюрократической косности винтокрылый летательный аппарат задержался с появлением на свет почти на полвека.
Но идеи, как известно, обладают свойством возрождаться. В начале 30-х годов электрогеликоптерами занялся инженер-электрик Андраник Иосифьян (ставший впоследствии академиком АН Армянской ССР). Ему-то и довелось создать прототип современных вертолетов-роботов, точнее, дистанционно управляемых беспилотных вертолетов. В 1933-1935 годах Иосифьян совместно с инженером Б. Блиновым разработал и построил микровертолет весом всего 28 кг. Этот беспилотный аппарат был оснащен соосным несущим винтом диаметром 1,8 м, работавшим от электродвигателя, питание к которому подавалось по кабель-тросу от сети. Затем Иосифьян и Блинов создали аппарат с несущими винтами диаметром 6 м, а в 1937 году испытали геликоплан - электровертолет с трехлопастным ротором диаметром 11 м, поднимавший 70-80 кг.
В 1941 году Иосифьян оснастил двумя электродвигателями вертолет ЦАГИ 5-ЭА. Длинный и гибкий, бронированный кабель-трос позволил летчику-испытателю В. Карпову не только набирать приличную высоту, но и выполнять полеты по кругу. К сожалению, продолжению столь интересных работ помешала война...
К идее привязного вертолета конструкторы ряда стран вернулись спустя десятилетие. В середине 60-х годов итальянский инженер К. Марчетти, служивший экспертом французской автомобилестроительной компании «Ситроен», построил привязной геликоптер с соосными несущими винтами. Предназначался этот аппарат для метеонаблюдений и аэрофотосъемки.
Несколько позже подобный аппарат разработали конструкторы западногерманской фирмы «Дорнье». Созданный ими вертолет До-32К «Кибиц» мог поднимать до 85 кг. Весьма любопытной была схема силовой установки «Кибица» - два турбокомпрессорных двигателя «холодного цикла» работали на несущий винт. Топливо подавалось к ним мощными насосами, установленными на трейлере, по 300-метровому шлангу. Антиобледенительное устройство обеспечивало полеты «Кибица» практически в любую погоду.
Беспилотный привязной вертолет До-32К «Кибиц» фирмы «Дорнье» (ФРГ, 1979 г.). Два турбокомпрессорных двигателя «холодного цикла» КНД Т-212. Диаметр несущего винта - 7,5 м. Полетная масса - 165 кг. Полезная нагрузка - 85 кг. Максимальная вертикальная скорость - 180 м/мин. Оперативная высота - 300 м.
Скрупулезные расчеты и многочисленные испытания опытных образцов, проведенные за рубежом, показали, что с помощью беспилотных привязных вертолетов можно поднимать на высоту антенны, что позволяло увеличивать дальность радиосвязи на ультракоротких волнах, ретрансляционные устройства, вести наблюдение за местностью. Особо была оценена способность винтокрылых роботов проникать в зоны, зараженные боевыми отравляющими и радиоактивными веществами. При этом учитывалось, что миниатюрные аппараты довольно трудно обнаружить не только визуально, но и радиолокационными средствами.
Параллельно с привязными вертолетами некоторые зарубежные фирмы занимались разработкой аппаратов, управляемых по радио, которые могли бы совершать полеты по запрограммированному маршруту или менять скорость и высоту по командам с земли.
Как правило, у привязных и радиоуправляемых вертолетов схожи корпус, силовая установка, посадочные устройства и специальное оборудование - малогабаритные теле- и фотокамеры, лазерные системы и ретрансляционная аппаратура. Что же касается систем управления винтокрылыми роботами, то в отличие от пилотируемых машин на них подаются кодированные сигналы. Их принимает бортовая аппаратура и передает на исполнительные блоки, которые меняют угол атаки несущего винта и режим работы двигателя.
В начале 60-х годов американская фирма «Жиродайн» разработала на базе микровертолета «Ротосайкл» винтокрылый робот QH-50D, несколько модификаций которого были приняты на вооружение военноморским флотом США. Этот аппарат оснащался автопилотом, электронной системой управления силовой установкой и двумя акустическими самонаводящимися торпедами Мк-44, предназначенными для борьбы с подводными лодками.
Демонстрационные полеты одной из модификаций робота, QH-55D, прошли в сентябре 1963 года довольно гладко. Аппарат послушно взлетал с палубы противолодочного корабля, сбрасывал торпеды в заданном районе и возвращался. Пентагон поспешил заказать большую партию роботов, но... вскоре военные убедились в том, что излишне поторопились - из 750 аппаратов, принятых флотом, 362 разбились из-за конструктивных дефектов, в частности, самопроизводного отключения аппаратуры управления.
Дистанционно управляемый вертолет фирмы «Жиродайн» (вариант QH-50С, США, 1961 г.). Турбовинтовой двигатель T50-B08A, 330 л.с. Диаметр несущего соосного винта - 6м. Взлетная масса - 1036 кг, масса пустого - 524 кг. Максимальная скорость - 148 км/ч. Потолок - 5000 м. Дальность полета - 132 км. Емкость топливных баков - 197 л. Вооружение - две самонаводящиеся торпеды Мк-44 или одна Мк-46.
В 70-х годах канадская фирма «Канадир» выпустила дистанционно управляемый аппарат CL-89 и даже поставила несколько экземпляров коллегам по агрессивному блоку НАТО. Эти 156-килограммовые аппараты запускались с платформы, после набора высоты фотографировали местность (в том числе и ночью, в инфракрасном диапазоне) и спускались на парашюте в заданной точке. В дальнейшем эта фирма разработала вертолет-робот CL-227, причем одновременно в двух вариантах - с двигателем Ванкеля и турбовинтовой силовой установкой. Масса аппаратов составляла 130 кг, скорость достигала 130 км/ч, а благодаря экономичным двигателям вертолеты обоих вариантов могли держаться в воздухе по 2-3 ч.
Экспериментальный дистанционно управляемый вертолет СL-227 фирмы «Канадир» (Канада, 1981 г.). Двигатель Ванкеля, 30 л.с. Диаметр соосного несущего винта - 2,54 м. Полетная масса - 125 кг. Максимальная скорость - 130 км/ч. Потолок - 3000 м.
Английские инженеры компании «Уэстленд» принялись за разработку вертолетов-роботов в 1968 году. Они задались целью опробовать на своих аппаратах компьютерные схемы стабилизации полета, что было необходимо для обеспечения качественной работы оптической разведывательной аппаратуры.
Спустя пять лет фирма продемонстрировала свой вертолет «Уисп» на традиционной международной авиационной выставке в Фарнборо. В одном из полетов «Уисп» отснял и передал на землю панораму выставки. В 1973 году серийные образцы «Уиспа» поступили на вооружение британской армии.
Экспериментальный дистанционно управляемый вертолет «Уисп» (Англия, 1974 г.). Двигатель мощностью 18 л.с. Диаметр несущих винтов - 1,52 м. Полетная масса - 30 кг. Была модификация массой 90 кг.
"Техника молодежи"