История вертолета. Часть VII
Тэйлситтер Convair XIF-1 Pogo
Летательные аппараты комбинированной схемы хотя и сочетали качества самолета и геликоптера, но вместе с тем обладали существенным недостатком. Каждый винтокрыл вынужден был постоянно перевозить «лишний» груз - не работавшие при вертикальном взлете аэропланные крылья, рули, тянущие (или толкающие) винты и геликоптерный ротор, в общем-то ненужный в горизонтальном полете. А это отрицательно сказывалось на характеристиках машин комбинированной схемы, первоначально казавшихся весьма многообещающими, но так и не вышедших за рамки воздушной экзотики.
Возможно, поэтому авиаконструкторы ряда стран поставили перед собой другую цель - создать летательные аппараты с единой винтомоторной группой, которая должна была обеспечить и вертикальный старт и горизонтальный полет. Забегая вперед, следует отметить, что такие машины стали прямыми предшественниками современных самолетов вертикального взлета и посадки (СВВП).
Одна из первых попыток создать подобный аппарат была предпринята в нашей стране. В 1946 году группа инженеров, работая под руководством академика Б.Н. Юрьева, завершила проектирование экспериментального самолета КИТ-1. По замыслу авиаконструкторов, эта машина должна была иметь два воздушных винта. С помощью большего, который играл роль несущего ротора, КИТ-1 поднимался «по-вертолетному». На высоте 60-70 м он переходил в горизонтальный полет, а ротор фиксировался параллельно крыльям. Перед посадкой КИТ-1 принимал вертикальное положение, ротор раскручивался вновь, и аппарат мягко приземлялся на хвост. К сожалению, тогда авиаконструкторы были переключены на создание обычных самолетов, необходимых народному хозяйству, и им не удалось завершить работу над этой машиной и ее двумя модификациями.
Проект экспериментального одноместного летательного аппарата КИТ-1 (СССР, 1946 год). Двигатель ВК-108 - 1750 л.с. Диаметр несущего винта - 8м, диаметр тянущего винта - 3,6 м. Размах крыла - Зм. Расчетная максимальная скорость - 800 нм/ч. Расчетная продолжительность полета - 1ч 30 мин.
Прошло около 10 лет, и подобными аппаратами занялись и зарубежные конструкторы. В частности, американцам удалось произвести вертикальный взлет с переходом в горизонтальный полет и последующим приземлением на хвост на геликоптерах (а может, самолетах?) «Локхид» XFV-1, «Конвер» XFV-1, и «Райан» X-13. В ходе испытаний летчикам то и дело приходилось выполнять головоломные трюки. Например, пилот экспериментального истребителя «Райан», заходя на посадку «задним ходом», должен был подвесить свой аппарат на скобу, укрепленную на рампе специальной платформы.
Специалисты фирмы «Белл» избрали другой путь. Они пошли по проторенной дорожке, попробовав улучшить схему конвертоплана, установив поворачивающиеся двигатели на концах крыльев машины VX-3. Больше всего трудностей американским инженерам доставил подбор винтов оптимального диаметра. Дело в том, что для вертикального взлета необходимы пропеллеры большого диаметра, а в горизонтальном полете выгоднее применять винты малого размера. После ряда экспериментов специалисты фирмы остановились на пропеллерах диаметром 7,62 м. С их помощью VX-3 за 10-15 с поднимался в небо, после чего пилот, включив электромоторы, поворачивал винтомоторные группы. Рискованные эксперименты с первым экземпляром VХ-3 закончились в 1955 году катастрофой, зато второй образец налетал в общей сложности около 130 ч.
Экспериментальный летательный аппарат «Белл» VX-3 (США, 1955 год). Четырехместный, с поворотными винтами диаметром 7,32 м. Двигатель «Пратт-Уитни» - 985 - 450 л.с. Полетная масса - 2177 кг. Размах крыльев - 9,15 м. Максимальная скорость - 280 км/ч.
Спустя 9 лет та же фирма построила летательный аппарат X-22, винты которого, по рекомендации ученых-аэродинамиков, были помещены в кольцевые кожухи. Это нововведение позволило заметно увеличить статическую тягу (следовательно, уменьшить диаметр пропеллеров), сами кожухи, как оказалось, повышали подъемную силу, однако Х-22, как и его модификации, так и не смогли развить тех скоростей, на которые рассчитывали специалисты фирмы «Белл».
Экспериментальный летательный аппарат «Белл» Х-22А (США, 1965 год). Десятиместный, многовинтовой. Четыре турбовинтовых двигателя «Дженерал-Электрик» YТ58-GЕ-80 - 1250 л.с. Диаметр винтов - 2,13 м. Полетная масса - 8170 кг. Максимальная скорость - 510 км/ч. Расчетная дальность - 715 км. Максимальная продолжительность полета - 2 ч.
В 1969 году начались испытания французской экспериментальной машины «Норд-500», военный вариант которой предназначался для ведения разведки, огневой поддержки наземных войск и (при полете «по-самолетному») борьбы с тихоходными аэропланами и вертолетами. Следом за французами за аппараты подобной схемы взялись инженеры японской компании «Мицубиси» и фирмы ряда других стран. Некоторые экспериментальные «геликолеты» обильно оснащались электроникой, новейшим навигационным оборудованием, но лишь немногие из них можно было отнести к разряду удачных. В целом комбинация вертолета с самолетом с единой силовой установкой для двух режимов полета большого распространения так и не получила. Справедливости ради отметим, что в процессе проектирования, строительства и испытаний подобных аппаратов авиастроители сумели отыскать и опробовать ряд весьма интересных технических решений.
Экспериментальный аппарат «Норд-500» (Франция, 1965 год). Одноместный, с поворотными винтами в кольцевых каналах. Два турбовинтовых двигателя «Аллисон» Т63-А-5А - 317 л.с. Диаметр пятилопастных винтов - 2,08 м. Полетная масса - 1250 кг. Максимальная скорость - 350 км/ч.
В частности, пытаясь теми или иными средствами облегчить машины, они создали винты из титанового сплава со стеклотканевой обшивкой, которые оказались на 20% легче изготовленных из стали и стеклопластика и на 60% легче алюминиевых. Прошли испытания лопасти, оснащенные системой управления пограничным слоем, что значительно увеличивало тягу. В последние годы за рубежом появились винты с переменной кривизной профиля. Лопасти таких винтов размещаются на валу тандемом, при этом угол установки каждой лопасти автоматически изменяется с помощью электронного устройства. Оно, независимо от пилота, «принимает решение», учтя влияние многих факторов, оказывающих воздействие на винт в полете.
Любопытную систему разработали конструкторы американской фирмы «Локхид». Суть ее заключалась в том, что после перехода в горизонтальный полет на скорости 210 км/ч, когда подъемной силы плоскостей становилось достаточно, чтобы удержать машину в воздухе, лопасти жесткого ротора укладывались при помощи гидроусилителей в ниши на фюзеляже и закрывались створками. После этого аппарат, превратившись в «классический» самолет, совершал рейс по заданному маршруту. Перед посадкой лопасти вновь занимали рабочее положение, несущий винт приводился во вращение, и машина производила вертикальную посадку.
...Работа над летательными аппаратами с единой силовой установкой для геликоптерного старта и полета «по-аэропланному» не привела к революции в самолетостроении. Но опыт летчиков-испытателей, осваивавших необычные машины в двух режимах полета одновременно, пригодился их коллегам, которые опробовали первые образцы реактивных самолетов вертикального взлета и посадки; ныне довольно популярных.
Задавшись целью придать вертолету самолетную скорость, авиаконструкторы действовали в двух направлениях. Они оснастили геликоптеры поворачивающимися винтомоторными группами и одновременно - крыльями, изменявшими свое положение относительно фюзеляжа аналогичным образом.
В 1964 году после многочисленных исследований конструкторов, аэродинамиков и инженеров-прочнистов американская фирма «Хиллер» выпустила военно-транспортный летательный аппарат ХС-142А, оснащенный поворотным крылом размахом 20,6 м с предкрылками и закрылками, которое крепилось к фюзеляжу на шарнирах. Синхронный механизм обеспечивал поворот крыла на угол до 106°. На крыле были размещены четыре турбовинтовых двигателя, развивавшие при взлете мощность 2850 л.с. В горизонтальном полете средние двигатели отключались. Особый прибор выдавал данные (в зависимости от угла установки крыла) для системы управления. В носовой части машины располагалась кабина пилотов, двухместная, с катапультируемыми креслами.
Экспериментальный аппарат фирмы «Хиллер» ХС-142А (США, 1961 год). 34-местный. Четыре турбовинтовых двигателя - 2850 л.с. Четырехлопастные винты диаметром 4,7 м. Размах поворотного крыла - 20,6 м. Полетная масса - 17(21) т. Максимальная скорость - 604 км/ч. Дальность - 6100 км.
ХС-142А мог взлетать и производить посадку и по-самолетному, но в этом случае его взлетную массу приходилось увеличивать за счет дополнительного запаса топлива.
Спустя три года интерес к летательным аппаратам с поворотным крылом проявило министерство торговли и промышленности Канады - страны с обширными, но слабо освоенными северными районами. По заданию этого министерства канадские конструкторы создали три экспериментальные машины типа «Канадир» СL-84. «Канадиры» уступали в размерах ХС-142.
Они были рассчитаны на 14 пассажиров и снабжены узлами для наружной подвески грузов и новейшей по тем временам электронной аппаратурой. Их крылья поворачивались до 80° с помощью гидравлического двигателя и домкрата. Если же пилот намеревался взлететь «по-самолетному», но с сокращенным разбегом, то он предварительно устанавливал крыло под наивыгоднейшим для этого случая углом 45°, и аппарат отрывался от земли, пробежав асего 120-150 м. По грузоподъемности «Канадир» вдвое превосходил самолеты аналогичных размеров.
Экспериментальный летательный аппарат «Канадир» CL-84 (Канада, 1964 год). 14-местный. Два турбовинтовых двигателя - 1500 л.с. Диаметр двух четырехлопастных винтов - 4,3 м. Полетная масса - 6,5 т. Максимальная скорость 532 км/ч. Дальность - 563 км. Потолок - 7000 м.
Добавим, что канадская машина была оснащена еще и двумя хвостовыми соосными винтами, расположенными за килем м стабилизатором. Они обеспечивали устойчивость и управляемость «Канадира» в режиме зависания. После вертикального взлета «Канадир» за 10 с переходил в горизонтальный полет, крыло фиксировалось, а хвостовые винты останавливались, после чего аппарат летел как обычный самолет на весьма приличной скорости 500 км/ч.
По несколько иной схеме создали свою машину западногерманские инженеры. Правда, не без помощи специалистов американской фирмы «Белл», которые проработали вопросы компоновки, конструкцию винтов, шасси и ряда других узлов. На поворачивающихся крыльях VFW - Фоккер VС-400 находились гондолы с турбовинтовыми двигателями, пропеллеры которых были заключены в кольцевые кожухи («тоннельный канал»), как на летательном аппарате Х-22А. Если первенец фирмы «Фоккер» обладал, прямо скажем, неважными летными данными, то последовавший за ним военный аппарат C-500 выглядел гораздо солиднее. Его расчетная масса составляла уже 46,7 т, он принимал на борт от 92 до 126 десантников, мог развивать скорость 780 км/ч и совершать полеты на расстояние до 800 км.
Экспериментальный аппарат VFW - «Фоккер» VC400 (ФРГ, 1973 год). 62-местный. Четыре турбовинтовых двигателя «Дженерал-Электрик» Т-64-ОЕ 55С-1 - 5260 л.с. Размах крыла - 10,1 м. Полетная масса - 28 т. Максимальная скорость - 760 км/ч. Максимальная расчетная дальность - 1780 км.
...По мнению специалистов, летательные аппараты, оснащенные четырьмя винтами, которые размещены тандемом, хорошо управляются в режиме зависания, да и нагрузка на винты уменьшается. А последнее обстоятельство, оказывается, в военных условиях имеет большое значение.
Дело в том, что у машин с тяжело нагруженными (более 100 кгс/м2) винтами нисходящий поток воздуха устремляется к земле со скоростью более 300 км/ч, вздымая столбы пыли. Понятно, что по такому «облаку» ничего не стоит за много километров визуально обнаружить взлетающую или садящуюся машину.
Вот и пришлось для «безаэродромных» аппаратов создавать принципиально новые аэродромы или посадочные площадки-ложементы. По ширине они примерно равнялись размаху крыльев машины, а по длине - половине фюзеляжа. Собственно ложемент представлял собой выемку, над которой располагалась решетка с вмонтированными в нее устройствами, отводящими струи воздуха в сторону. Сооружение довольно сложное. Поэтому вместо ложементов за рубежом пробовали использовать термостойкие маты, сбрасываемые пилотами с высоты 10 м, или заставляли парашютистов устилать площадку листами поливинила.
...В нашей стране первая попытка создать летательный аппарат с поворачивающимся крылом относится к 1935-1936 годам, когда студент Московского авиационного института Ф. Курочкин разработал под руководством профессора Б. Юрьева проект «Сокол». Защита состоялась в октябре 1936 года в присутствии знаменитого авиаконструктора Н. Поликарпова, чрезвычайно заинтересовавшегося этой работой. И в самом деле, Курочкину удалось оригинально, что называется, с дальним прицелом решить устройство принципиально новых агрегатов и узлов - к примеру, концевых редукторов, синхронного механизма поворота крыла и других. За счет применения центрального двухскоростного редуктора предполагалось повысить КПД двигателя и в режиме зависания, и в горизонтальном полете. Управление по крену и курсу должно было осуществляться воздействием моноциклического автомата перекоса на несущий винт, а продольная управляемость «Сокола» обеспечивалась рулевым винтом, расположенным в прорези хвостовой части фюзеляжа.
Экспериментальный одноместный летательный аппарат «Сокол» (проект, СССР, 1936 год). Двигатель М-100, 860 л.с. Два винта диаметром по 4 м. Размах поворотного крыла - 5,8 м. Полетная масса - 1,85 т. Расчетная максимальная скорость - 527 км/ч.
Летательные аппараты с поворачивающимся крылом, как и машины, оснащенные винтомоторной группой, изменявшей свое положение относительно фюзеляжа при различных режимах полета, так и не получили широкого распространения. Причинами тому были и сложность конструкции, и трудности, связанные с их обслуживанием на земле.
К середине 60-х годов вертолет превратился в надежный, экономически выгодный, удобный вид воздушного транспорта. Производством винтокрылых машин занялись многие ведущие авиастроительные компании, руководители которых, уверовав в прогнозы экспертов, обещавших, что к концу 90-х годов число вертолетов в капиталистических странах достигнет 100 тыс., заранее поделили рынки сбыта. Впрочем, слово «поделили» здесь вряд ли уместно, ибо, по прикидкам тех же экспертов, США должны были выпускать 70% вертолетов. Производственные возможности социалистических стран не учитывались.
Поэтому представители западных деловых кругов довольно спокойно отнеслись к тому, что Советский Союз примет участие в XXVI Международном салоне авиационной и космической техники. В день открытия Салона на летном поле парижского аэропорта Ле Бурже было тесновато. Ведь здесь было представлено около 350 экспонатов из разных стран, в том числе 24 типа летательных аппаратов вертикального взлета.
С обычной помпой была представлена американская фирма И. Сикорского, специализирующаяся на производстве вертолетов одновинтовой схемы. Судя по заявлениям заокеанских инженеров, Сикорский предпочитал сначала воплощать новые технические идеи в металле, тщательно опробовать их и только затем внедрять в конструкцию очередной модели. Именно поэтому, утверждали представители фирмы, выставленный в Ле Бурже вертолет S-65 и обладал хорошими летными данными, удовлетворяющими любым требованиям потенциальных заказчиков.
Тяжелый транспортный вертолет фирмы Сикорского S-65 (США, 1962 г.). 58-местный, одновинтовой схемы. Тип двигателя - «Дженерал электрик» Т64-415, 4380 л.с. Диаметр несущего винта - 24 м. Полетная масса - 31,6 т. Масса пустого - 14,1 т. Максимальная скорость - 280 км/ч. Дальность - 180 км.
Другая американская фирма - «Белл геликоптерс» - из печально знаменитого города Далласа, показала одновинтовые машины со взлетной массой от 1 до 7 т. Фирма «Хьюз» из Калифорнии отправила во Францию исключительно легкие геликоптеры, на выпуске которых она специализировалась с 1948 года. Пенсильванская компания «Боинг-Вертол» сделала ставку на двухвинтовые вертолеты продольной схемы со взлетным весом до 15т.
Потенциальный конкурент американцев, французская фирма «Аэроспасьяль», предприятия которой располагались в Мариньяне и Ля Курневе, воспользовалась теоретическими и практическими исследованиями фирм «Бреге» и «Авиасьон», проводившимися с 30-х годов. Французы показали в Ле Бурже несколько оригинальных машин, в том числе «Супер Фрелон», выпуск которых, как предполагалось, позволил бы снизить до минимума импорт американской техники.
Вторая по величине (после «Аэроспасьяль») западноевропейская компания «Уэстленд» ограничилась демонстрацией далеко не оригинальных машин. Они представляли собой очередные модификации геликоптеров, выпускавшихся англичанами по иностранным лицензиям. Аналогичным образом действовала итальянская фирма «Агуста», основанная еще в 1907 году пионером итальянской авиации Джованни Агуста. Лишь много позже итальянцы приступили к производству вертолетов собственной конструкции.
Пассажирский вертолет фирмы «Аэроспасьяль» SА-321 «Супер Фрелон» (Франция, 1962 г.). 39-местный. Тип двигателя - «Турбомека Тюрмо» 3C7, 1550 л.с. Диаметр несущего винта - 18,9 м. Полетная масса - 13 т. Масса пустого - 6,8 т. Максимальная скорость - 250 км/ч. Дальность - 800 км.
Побывали в Ле Бурже и проявившие интерес к иностранным новинкам представители японских фирм «Кавасаки», «Мицубиси» и «Фудзи», до тех пор выпускавшие вертолеты по американским лицензиям.
Почти все иностранные фирмы представили в Ле Бурже главным образом военную, продукцию.
Советский Союз показал на Международном салоне исключительно мирные летательные аппараты. Это были пассажирские авиалайнеры Ил-62, Ту-134, вертолеты Ми-6, Ми-8, Ми-10 и некоторые другие машины. Прибыли во Францию генеральные конструкторы А.Н. Туполев, О.К. Антонов, М.Л. Миль, один из пионеров советского вертолетостроения, ныне профессор Московского авиационного института имени Серго Орджоникидзе И.П. Братухин. Почетным гостем Салона был первый космонавт Ю.А. Гагарин.
Наши машины сразу же привлекли всеобщее внимание. И, как свидетельствовала зарубежная пресса, они стали сенсацией № 1. Так, английский журнал «Геликоптер» писал, что «те, кто присутствовал на парижском Салоне, запомнят его как год, когда Советский Союз впервые показал свои вертолеты и с таким сильным эффектом», в этом не было ни грана преувеличения.
В частности, И. Сикорский (он получил подробную информацию от своего сына) отмечал, что советским инженерам удалось удачно решить сложнейшие проблемы вертолетостроения, за которые американские конструкторы пока не рискуют взяться.
Очевидно, поэтому наши винтокрылые машины заинтересовали заокеанских специалистов в первую очередь. Ознакомившись с ними, один из американцев заявил: «Просто не верится, что вы, русские, обогнали нас в производстве тяжелых вертолетов!»
А, совершив полет на Ми-6, его коллеги с восхищением восклицали: - Это просто поразительно! Никакой вибрации, никакого шума!
У них еще были свежи в памяти трудности, связанные с постройкой «летающих вагонов», когда коварная вибрация доводила специалистов до отчаяния,
Тяжелый транспортный вертолет ОКБ М.Л. Миля Ми-6 (СССР, 1957 г.). 70-местный, одновинтовой схемы. Два турбовинтовых двигателя Д-25В, 5500 л.с. Диаметр несущего винта - 35 м. Полетная масса - 44 т. Масса пустого - 27,5 т. Максимальная скорость - 300 км/ч. Динамический потолок - 4500 м. Дальность - 300-900 км.
Авиасалон 1965 года принес успех и другому советскому вертолету - Ми-8. Иностранные инженеры и пилоты единодушно отметили его превосходные пилотажные свойства, высоко оценили усовершенствованный автопилот и автомат оборотов несущего винта. Введя их в действие, летчик мог спокойно наблюдать за тем, как машина самостоятельно продолжает полет в заданном режиме.
Вскоре после закрытия XXVI Международного салона авиационной и космической техники положение на международных рынках авиационной продукции заметно изменилось. Винтокрылые машины советского производства, продемонстрировавшие отменные летные данные, закупили авиакомпании более 30 стран мира, в том числе Голландии, Ирака, Египта, Индии.
А создатели великолепно зарекомендовавших себя машин - замечательные советские конструкторы - были удостоены Государственной премии.
Вертолет Ми-8 (СССР, 1962 г.). 31-местный, одновинтовой схемы. Два турбовинтовых двигателя ТВ2-117, 1500 л.с. Диаметр несущего винта - 21,2 м. Полетная масса - 12 т. Масса пустого - 7,015 т. Максимальная скорость - 250 км/ч. Динамический потолок - 4500 м. Дальность - 500-890 км.
"Техника молодежи"
Продолжение