Текст книги "100 великих рекордов авиации и космонавтики"

Тем не менее французы не исключают возможности создания сверхзвукового пассажирского лайнера типа «Конкорд» нового поколения. Идея создания «Конкорда-2» появилась буквально с первым полетом последнего. Еще в 1994 году французская компания «Матра Аэроспасьяль Эрбюс», германская «ДАСА» и британская «ВА», задумались над тем, чтобы создать «новый европейский пассажирский сверхзвуковик».

По словам одного из французских специалистов, работавшего над этим проектом, новый «Конкорд» замысливался как самолет, способный брать на борт уже 250 пассажиров. Его дальность полета должна была составить примерно 10 тыс. км при скорости, в 2 раза превышающей скорость звука. При этом расход топлива, по предварительным расчетам, должен быть снижен почти вдвое по сравнению с нынешним.

Но пока «Конкорд-2» существует только в мечтах и проектах, есть опасность, что вскоре появится очень похожий самолет, который намерены создать американцы.

Американцы, как это за ними водится, начали с широкомасштабного заявления. А именно 29 марта 2001 г. Алан Малалли, президент и главный исполнительный директор отделения Boeing Commercial Airplanes Group, созвав пресс-конференцию, объявил: фирма, не отказываясь от разработки модели Boeing-747 Stretch, сосредотачивает свои усилия на разработке нового лайнера – с большей дальностью и скоростью полета по сравнению с существующими моделями.

Необычный самолет назван пока New Large Aircraft (NLA). Иногда его называют также Sonic Cruiser, что может быть переведено на русский язык как «трансзвуковой крейсерский самолет».

Необычность нового самолета видна, что называется, невооруженным глазом. Дело в том, что реактивные авиалайнеры за последние 40–50 лет практически не отступали от сложившегося канона. Большинство из них представляет собой низкопланы с двигателями под крылом на пилонах и оперением на фюзеляже округлой формы. Новый же самолет выполнен по схеме «утка» и имеет приплюснутый фюзеляж, на долю которого тоже приходится часть подъемной силы.

Крыло – дельтавидное, двойной стреловидности, хорошо знакомое по истребителям. Двухкилевое оперение на гражданских машинах применяется широко, но опять-таки только на небольших. Двигатели под крылом без пилонов установили только на Ту-144 и «Конкорде». Длина самолета составит около 60 м, взлетная масса – примерно 200 т.

Скорость нового самолета будет составлять М 0,95-0,98 против нынешних 0,82-0,85, т. е. на 10–15 % больше. Это позволит сэкономить около 3 часов на транстихоокеанском маршруте. Крейсерская высота полета – более 13 000 м, против обычных 8-10 км, что позволит разгрузить нынешние эшелоны, повысит безопасность полетов. Дальность полета составит около 17 000 км – столько же, сколько у нынешних дальнемагистральных машин.

С самого начала планируется создать семейство лайнеров вместимостью от 100 до 300 пассажиров (в трехклассной компоновке). Данная модель будет также удовлетворять и всем требованиям по шуму.

Наши специалисты стартовали опять-таки примерно в одно время со своими заокеанскими коллегами. Но выглядел их старт не в пример скоромнее. Нужно было быть очень внимательным и везучим, чтобы заметить новый шаг в разработках Экспериментального машиностроительного завода имени В. М. Мясищева. Заполучив на очередном Международном авиакосмическом салоне, проходившем летом 2001 года в Жуковском, фирменный проспект ЭМЗ, я, честно сказать, и не сразу обратил внимание на небольшую картинку и подпись под ней. «Разработан типоразмерный ряд самолетов М-60 нового поколения, аэродинамическая компоновка которых обеспечивает существенное улучшение технико-экономических характеристик», – вот что дословно значилось в ней.

Согласитесь, немного. И лишь явное внешнее сходство с заокеанским NLA заставляло обратить на эту разработку особое внимание. Пришлось предпринять дополнительные усилия.

«Действительно, несколько лет назад нашими конструкторами, независимо от зарубежных коллег, была разработана эта перспективная схема», – рассказал мне главный специалист по конверсии С. Г. Смирнов.

Вообще-то история ее достаточно давняя. А именно еще в 60-е годы XX века, когда начались первые полеты людей в космос, и наши и американские специалисты стали рассматривать варианты наилучшего возвращения аппаратов с орбиты. Спуск по практически неуправляемой, баллистической траектории мало кого устраивал, вот и возникла идея придавать нижней поверхности спускаемых аппаратов некое аэродинамическое качество, позволявшее в определенной степени управлять их спуском.

В дальнейшем эти работы были продолжены. В частности, в США были построены и испытаны фирмой Nortrop два экспериментальных летательных аппарата – V2-F2 и HL-10. У нас аналогичные работы привели к испытательным полетам беспилотных летательных аппаратов серии БОР, прозванных за их специфическую форму «утюгами».

В обоих случаях «изюминкой» конструкция являлся аэродинамически несущий корпус. То есть, говоря попросту, конструкторы использовали по-своему один из патентов природы. Обращали ли вы когда-нибудь внимание, что у большинства птиц туловище похоже на разрезанную вдоль половинку куриного яйца, слегка утолщенную сзади и обращенную вниз плоской стороной? Благодаря этому, даже сложив крылья, утка, например, продолжает лететь над водой еще несколько метров, поддерживаемая подъемной силой корпуса.

Однако поскольку подъемной силы несущего корпуса не хватает для поддержания аппарата в воздухе на заключительной стадии полета, при малых скоростях захода на посадку, в чистом виде идею создания летательного аппарата без крыльев на практике пока претворить не удалось. И американский «Шаттл», и наш «Буран» имеют наряду с несущим корпусом еще и дополнительные плоскости.

Аналогично NLA и М-60 тоже имеют крыло. Тем не менее, как показали предварительные расчеты, такая компоновка позволяет примерно в 1,2–1,5 раза улучшить аэродинамическое качество летательного аппарата, существенно улучшить его технико-экономические показатели.

Причем если американцы со свойственным им размахом и нахальством собираются сразу строить авиалайнер вместимостью на 200–300 мест, то наши, понимая, что им вряд ли удастся найти сразу 600 млн долларов на полномасштабную разработку, предлагают начать с малого.

Первым в серии из трех самолетов значится М-60-12 – машина бизнес-класса на 8-12 пассажиров. Длина пробега-разбега в 350 м позволит эксплуатировать ее даже с местных аэродромов, а приличная дальность – до 6800 км – позволит в случае необходимости совершать полеты на таком самолете из конца в конец нашей огромной страны.

После того как на практике будет показана и доказана перспективность такой конструкции, ее создатели предполагают перейти к созданию более масштабной модели вместимостью в 100–150 пассажиров, и, наконец, 300-350-местного авиалайнера.

Когда это будет? «Все зависит от финансирования, – ответил на этот вопрос Станислав Гаврилович Смирнов. – При наличии средств первая машина может быть поднята в воздух уже через 3–5 лет».

Несколько особняком стоят программы строительства сверхзвуковых пассажирских авиалайнеров в Европе и Японии. Так, руководство французской авиакомпании «Дассо Авиэйшн» недавно сообщило о планах создания сверхзвукового авиалайнера бизнес-класса. Однако далее громких заявлений дело пока не продвинулось.

Японцы уж дошли до стадии модельных испытаний своего авиалайнера. Однако первый блин вышел комом. Пробный полет, состоявшийся в Австралии в середине июля 2002 г., показал, что разработка японцев еще очень сыра. Вскоре после старта самолет взорвался в воздухе.

Тем не менее японские конструкторы не намерены после первой неудачи отказаться от идеи создания пассажирского суперлайнера, который сможет развивать вдвое большую скорость, чем нынешний «Конкорд».

Это они как раз и собирались продемонстрировать во время первого испытания модели, которая копировала будущий авиалайнер в масштабе 1: 10. Модель длиной в 11,5 м была прикреплена к ракете-носителю, которая должна была поднять ее на высоту 20 с лишним километров. После чего испытуемый самолет отделялся от носителя и должен был самостоятельно произвести спуск и посадку.

Однако во время испытаний все пошло кувырком. Уже через несколько секунд после отделения модели выяснилось, что дистанционная система управления вышла из строя. Самолет вошел в штопор и взорвался, ударившись о землю.

Обескураженные японцы попытались было сохранить лицо, заявив, что первая неудача не нанесла существенного ущерба. Однако представитель национальной аэрокосмической лаборатории Японии все же был вынужден признать, что некоторые компоненты конструкции придется видоизменить.

Тем не менее в течение 2002 года японские специалисты, поддерживаемые могущественными концернами «Ниссан» и «Мицубиси», намерены провести еще три испытания моделей.

Почему японцы столь настойчиво намерены осуществить сей дорогостоящий проект, несмотря на то, что после недавней аварии «Конкорда» многие пассажиры окончательно потеряли доверие к сверхзвуковым перелетам? Дело в том, что именно таким способом они надеются превзойти своих конкурентов из других стран и прорваться на мировой рынок, как в свое время им удалось это сделать со своими автомобилями.

Самолет сможет перевозить до 300 пассажиров. Дальность полета – около 11 000 км, а скорость в два с лишним раза превысит скорость звука.

Кроме того, самолет будет значительно тише современных авиалайнеров, обещают японские конструкторы, и значительно экономичнее. По оценке зарубежных экспертов, подобная разработка обойдется Стране восходящего солнца в сумму от 20 до 30 млрд долларов.

Даже для развитой японской экономики такая нагрузка весьма солидна. Поэтому не исключено, что японцы будут искать себе партнеров за рубежом – в Европе или в США.

По мнению специалистов, если «Конкорд-2» или иной аналогичный самолет будут созданы, то это произойдет не ранее 2020 года. К этому времени потребность в «сверхзвуковиках» может составить от 500 до 1000 самолетов. А стоимость этого «проекта века» может составить порядка 15 млрд долларов.

Главной задачей, которая будет стоять перед конструкторами, является соблюдение норм охраны окружающей среды, снижение уровня шума, решение проблем, связанных с преодолением самолетами звукового барьера.

Пока же история повторяется. Пока эта книга готовилась к печати, крупнейший в мире авиационный концерн «Боинг» объявил об отказе от планов создания сверхзвукового пассажирского самолета «Соник Крузер». По словам представителя корпорации, основная причина тому – падение спроса на подобные машины.

Для тех же, кто действительно спешит, у кого время на вес золота, конструкторы могут предложить сверхзвуковые самолеты бизнес-класса или, как их еще называют, служебные авиалайнеры. Их типичным представителем может, например, послужить авиалайнер «Гольфстрим», над которым совместно работают американские и российские специалисты из ОКБ имени П. О. Сухого. Этот самолет вмещает не сотни, а всего 30–40 пассажиров, которых он способен доставить, скажем, из Москвы в Токио или из Лондона в Нью-Йорк со скоростью не менее 2000 км/ч всего за 3–4 часа. Такой самолет намного тише и экономичнее полномасштабного авиалайнера, на него можно поставить менее мощные, а значит, и более экономичные двигатели.

В США и Европе в последние годы родилось немало проектов таких небольших сверхзвуковиков, которые сейчас находятся на разных этапах реализации. Впрочем, все эти проекты, при всей их оригинальности, объединяет одно: новые самолеты подозрительно похожи на «подросшие» истребители Су-27 или F-15, либо напоминают сильно «усохшие» «Конкорды» и Ту-144.

Между тем есть один такой проект, который уже внешне выбивается из общего ряда. Американская корпорация Aerion проектирует необычную 12-местную машину под названием Aerion SBJ, то есть «сверхзвуковой реактивный самолет бизнес-класса от Aerion».

В облике этого самолета обращает на себя внимание прямое крыло (ромбовидное, если быть точнее) и такое же прямое оперение. Кажется, что такая машина едва ли будет особенно быстра и тем более экономична – по сравнению с самолетами, похожими на истребители. Но впечатление это обманчиво.

Свою аэродинамическую схему и технологию крыла компания называет «сверхзвуковой естественный поток» (Supersonic Natural Flow – NLF). Внешнее сходство нового самолета с канувшим в Лету истребителем F-104 (который заслужил прозвище «летающий гроб» за капризное поведение, стоившее многих жизней летчиков) ничего не значит – аэродинамика крыла Aerion совершенно новая.

Длина Aerion SBJ составляет 44,15 м, а размах крыла – 19,8 м. Самое главное конкурентное преимущество Aerion SBJ (по заверениям разработчиков) – он обещает быть тихим сверхзвуковым самолетом, не создающим никакого звукового удара на земле до скорости 1,1 М (то есть 1,1 скорости звука). Это открывает машине дорогу в широкую эксплуатацию без того, чтобы увязнуть в разнообразных согласованиях и разрешениях от властей стран, над которыми должен проходить маршрут.

При полете над океанами самолет разгонится до 1,6 М. Кстати, даже на этой скорости сила звукового удара должна быть несколько ниже, чем от куда меньших по размеру сверхзвуковых истребителей, и намного меньше, чем от «Конкорда».

Посадочная скорость Aerion SBJ, по расчетам, должна быть 237 км/ч, что позволит машине садиться на полосах длиной всего 1,5 км. Разбег машины составит примерно 1,8 км, что также очень неплохо для сверхзвуковой машины.

Есть и еще один примечательный момент. Одна из главных причин, по которой сверхзвуковые лайнеры не вытеснили из эксплуатации обычные аэробусы, – это стоимость билета. По мнению же создателей Aerion, «наш сверхзвуковой полет обойдется пассажиру не дороже, а даже дешевле, чем рейс на существующих реактивных дозвуковых 10-20-местных самолетах».

Экзотика авиации

Еще в 40-х годах прошлого столетия аэродинамики выяснили, что самолет с несимметричным, косым крылом может оказаться лучшей формой машины для сверхзвукового полета. С тех пор аэродинамики время от времени экспериментируют с подобными конструкциями, надеясь, что они в конце концов превзойдут традиционные.

Подобные эксперименты в 70-е годы XX века привели к появлению самолетов с крыльями переменной стреловидности. Классическим примером такой конструкции можно назвать, пожалуй, самолет Ту-160. При взлете и посадке концы его плоскостей оттопырены, обеспечивая самолету нужную подъемную силу на небольшой скорости. Но как только он наберет скорость, крылья плотно прижимаются к фюзеляжу.

Однако недостатком такого аппарата является сложность конструкции поворотного крыла, заметно снижающая надежность и удорожающая стоимость машины.

Тогда конструкторы попробовали упростить поворотный узел, сделав крыло цельным и поворачивающимся как бы на центральном шкворне. На малой скорости оно располагается перпендикулярно потоку, а на сверхзвуке будет вставать диагонально – одна половина крыла отклонится назад, а вторая, соответственно, вперед.

Как показали продувки, аэродинамика такой системы весьма интересна для практике. Тогда в конце 70-х годов этой темой вплотную занялось NASA, а точнее два его исследовательских центра – Эймса (Ames Research Center) и Драйдена (Dryden Flight Research Center).

Инженер центра Эймса Роберт Джонс показал, что косое крыло может дать двукратный выигрыш в экономичности самолета нормального размера по сравнению с обычным стреловидным крылом на скоростях до 1,4 скорости звука. Его расчеты подтвердились в 1979 году, когда был построен Ames-Dryden-1 (AD-1) – экспериментальный пилотируемый турбореактивный самолет с косым крылом. Его крыло могло занимать перпендикулярное положение на взлете и поворачивалось на угол до 60 градусов в крейсерском полете при скорости порядка 270 км/ч.

До 1982 года эта машина поднималась в воздух около 80 раз, показав неплохие летные качества. Заодно, впрочем, выявились и некоторые проблемы; так, например, асимметричный летательный аппарат требовал особого управления. Похоже, что пилотирование такой машины лучше поручить не пилоту, а компьютеру, в который будет заложена соответствующая программа управления.

Ныне эту мысль намерено довести до стадии практической реализации оборонное агентство Пентагона DARPA. Его проект – «Автоматический (раскладной) нож» (Switchblade), он же «Косое летающее крыло» (OFW) – представляет собой самолет-крыло, без каких-либо выступающих частей, килей, фюзеляжа, кабины или подвешенных снаружи двигателей. Но при этом крыло, способное менять угол между собой и направлением полета. А это значит, что его двигатели должны иметь управляемый вектор тяги, а их воздухозаборники должны хорошо работать в широчайшем диапазоне углов набегающего потока.

Масштабный демонстратор Switchblade по плану должен взлететь в 2010 году. DARPA полагает, что такая беспилотная машина, с ее сочетанием огромной максимальной скорости и завидной экономичности, могла бы стать идеальным дальним разведчиком. Ну а там, глядишь, дело дойдет и до создания сверхзвуковых авиалайнеров такой конфигурации.

Незаметно мелькнула дата: 7 сентября 1997 года в США совершил первый полет предсерийный истребитель пятого поколения F-22 «Раптор». А спустя две с небольшим недели, 25 сентября 1997 года, с летного поля ЛИИ имени М. М. Громова поднялся в небо самолет С-37, разработанный в ОКБ Сухого и ведомый старшим летчиком-испытателем фирмы Игорем Вотинцевым. Он был представлен как прототип российского истребителя пятого поколения.

С той поры прошел десяток лет, но серийными машинами ни наш, ни американский самолеты до сих пор не стали. Почему?

Попытка ответить на этот вопрос неизбежно приведет нас к заключению, что попытки построить летательный аппарат с обратной стреловидностью крыла опять-таки далеко не новы.

Впервые скошенное вперед крыло можно встретить еще в экспериментальных аппаратах немецких конструкторов 40-х годов прошлого века.

Так самолет Юнкерс Ju287 представлял собой тяжелый реактивный бомбардировщик, который по замыслу его создателей должен был по скорости превзойти тогдашние истребители и то же время мог заходить на посадку, совершать маневры на малой скорости.

Первый образец этого самолета с четырьмя двигателями Юмо004В, которым на взлете должны были помогать подвесные ракетные ускорители «Вальтер-501», совершил свой взлет 16 августа 1944 года.

По техзаданию самолет этот должен был развивать скорость порядка 1000 км/ч, однако ни в первом полете, ни в последующих таких показателей достичь не удалось. А вскоре полеты были и вообще прекращены.

Виной тому отчасти были весьма капризные реактивные двигатели того времени, отчасти тот факт, что крылья необычной формы и повели себя в полете довольно странно – у них обнаружилась некая тенденция к скручиванию, что потребовало повышения жесткости всей конструкции.

Тем не менее работы на том не остановились. Еще одним экспериментальным летательным аппаратом с крылом обратной стреловидности оказался реактивный истребитель Р209.02 конструкторов Блома и Фосса.

Однако и эта конструкция ввиду скорого окончания войны не была доведена до конца. А документация по обеим машинам вместе с оборудованием, частью специалистов (в том числе и главным конструктором проекта Гансом Боке) и вторым экземпляром Ju287 оказались в СССР.

Впрочем, и американцам кое-что из военных трофеев тоже перепало.

И конструкторы по обе стороны океана принялись доводить новинку до ума. У нас для этой цели были использованы кадры ОКБ-1 и ОКБ Цыбина, базировавшееся в Подмосковье.

В 1947 году работа была в целом закончена, и в небо с аэродрома ЛИИ в Жуковском поднялся сначала опытный шестимоторный ЕФ-131, а вслед за ним и экспериментальный ЛЛ-3 – сверхзвуковой планер, созданный в ОКБ Цыбина. Оба летательных аппарата прошли программу испытаний, но на том, по существу, все дело и кончилось.

Американцы же вообще не «взлетели» с чертежной доски, хотя в 1945 году в НАСА были представлены проекты реактивного бомбардировщика ХВ-53 компании «Конвэйр» и D-558-1 компании «Дуглас».

Правда, в 1948 году в аэродинамической трубе НАСА была проведена серия испытаний самолета Х-1, оснащенного ракетным двигателем и крылом обратной стреловидности.

Но и здесь расчеты, подтвержденные экспериментами, показали, что основной проблемой такого крыла является его коробление, резко уменьшавшее летные характеристики и могущее привести даже к катастрофе.

Проблему эту решали добрых три десятка лет. И лишь после того как в авиации на смену алюминиевым и титановым сплавам стали приходить композитные материалы, в небо поднялся первый американский сверхзвуковой самолет Х-29А, обладавший хорошей управляемостью на малых скоростях. Носовая часть этого аппарата была позаимствована у истребителя F-5А компании «Нортроп». К нему добавили крылья из углепластика, хвостовой стабилизатор, а также дополнительные передние короткие крылышки, служившие для стабилизации самолета в полете.

Оснащенный турбовентиляторным двигателем GEF404 с тягой более 7000 кгс, самолет взлетел 14 декабря 1984 года с аэродрома авиабазы Эдвардс в Калифорнии. И вскоре смог показать скорость 1,6 М.

Для того чтобы избежать скручивания крыла при перегрузках, которые возникали в ходе поворотов и прочих маневров на крыло, пришлось поставить особо прочный слоистый пластик и следить за его поведением в ходе испытаний. Впрочем, материаловеды не подвели конструкторов, и за 4 года полетов первого самолета, в ходе которых было совершено 254 вылета, не было зарегистрировано ни одной нештатной ситуации.

На основе полученного опыта в 1985 году руководство «Грумман» предложило Пентагону проект серийного истребителя нового поколения с крылом обратной стреловидности. Однако военные все же предпочли новинки самолет традиционной схемы, получивший обозначение F-22.

Американские военные почему-то считали, что у подобных летательных аппаратов вообще нет никаких перспектив. Но тут на выручку американским новаторам, сами того не подозревая, пришли советские конструкторы. Спутник-шпион засек летательный аппарат с характерным расположением крыльев под углом вперед на аэродроме Саки в Крыму. То был экспериментальный самолет ОКБ Сухого, который позднее получил название Су-32/7.

Однако кончина П. О. Сухого, а затем и финансовые затруднения СССР, приведшие в конце концов к развалу страны, стали основной причиной того, что самолет, спроектированный еще в 80-е годы, был построен в единственном экземпляре лишь в конце 90-х годов XX века.

Сначала его называли С-37, потом переименовали в Су-47, добавили звучное имя «Беркут» и с помпой продемонстрировали на очередном международном авиационно-космическом салоне в Жуковском.

Однако дальше дело так и не пошло. Самолет стал лишь летающей лабораторией по отработке различных технических и технологических решений, которые по идее должны быть реализованы в серийном истребителе пятого поколения.

Как отмечает главный конструктор Су-47 Сергей Коротков, крыло с обратной стреловидностью позволило реализовать большие маневренные характеристики по сравнению с обычным крылом. Отличительными особенностями конструкции Су-47 является также широкое применение композиционных материалов, смешанных конструкций с применением композиционных и металлических элементов. Доля композитов в конструкции Су-47 составляет около 35 %.

Тем временем на Западе тоже не теряют время даром. В то же время пока шло конструирование, изготовление и испытания «Беркута», Управление по проведению исследований оборонного значения Великобритании проводило оценку исследовательских работ, сделанных по его заказу.

В ходе своих исследований британцы разработали дополнительные средства, которые могут улучшить аэродинамические характеристики самолета с обратной стреловидностью и уменьшить его заметность на экране радара. В частности, предложены подвижные кромки крыла, V-образная форма воздухозаборников и другие новшества.

По их мнению, полностью подвижные кромки крыла улучшают его механизацию и управляемость самолета. «При грамотно составленной программе управления полетом можно добиться, что с увеличением угла атаки концы плоскостей будут отклоняться вниз, препятствуя срыву воздушного потока с плоскости», – утверждают конструкторы. Кроме того, крыло типа «чайка» позволяет скрыть от радаров противника подвешенные под крылом ракеты и бомбы, уменьшая тем самым общую радиозаметность самолета.

Подобные самолеты западные специалисты, как и наши, предназначают прежде всего для палубной авиации. Только вот беда: пока идут столь длительные доводки истребителей пятого поколения, может оказаться, что надобность в них практически отпадет. И в воздух поднимутся летательные аппараты шестого поколения, на которых вообще не будет пилотской кабины.

А у беспилотных летательных аппаратов совсем иная стратегия применения. И понадобится ли им крыло обратной стреловидности, еще вопрос. Так что, возможно, «Беркут» и его коллеги так и останутся в истории авиации своего рода экзотикой, рекордсменами своего времени.