Авиация, техника и история. Конвертопланы и винтокрылы Реактивный конвертоплан
Конвертоплан - это двухвинтовой летательный аппарат, совмещающий в себе преимущества вертолета и самолета одновременно. На таком аппарате, оба винта располагаются на крыльях аппарата. Для вертикального взлета или посадки, винты располагаются параллельно земле. После подъема на необходимую высоту, винты поворачиваются на угол примерно 90 градусов и становятся тянущими винтами .
Эволюция этих устройств началась с автожиров . Первый автожир - британский Fairey Rotodyne (1950 г.), фирмы "Фэйри" (вот такая игра слов - автоЖИР создала фирма Фэйри). Его ошибочно называют винтокрЫлом. Однако первым в мире классическим винтокрылом , смело можно считать разработку Камова - КА-22 (1960). Кстати, если верить википедии, уцелел только один образец КА-22 и если кто-то знает где он сейчас, поделитесь информацией . Уже в начале 60-х, КА-22 сняли с серийного производства после ряда катастроф. Далее в СССР даже не предполагали возвращаться к аппаратам такого класса.
Однако руководители США были другого мнения и продолжили развитие направления винтокрылов, позволив винтам изменять угол тяги, тем самым создав новый вид летательных аппаратов - конвертоплан . В 1989 году были проведены испытания первого конвертоплана, над которыми лучшие разработчики США трудились 30 лет. Так свет увидел Bell V-22 Osprey . Но и он не был оценен по достоинству. Уже в начале 90-х, было решено отдать эту игрушку морпехам. У V-22 (как и у всех разработок конвертопланов) я вижу один недостаток - потеря тяги за счет сопротивления крыльев, которые находятся под винтами . Короткая дискуссия вертолетчиков в форуме говорит о том, что V-22 действительно хорош.
Думаю, что именно с появлением информации о V-22 , как нового типа летательного аппарата, разработкой аналога занялись и у нас. Уже в 1972 году, специалисты МВЗ им. М.Л.Миля , начали разработку конвертоплана Ми-30 . Первый полет этого устройства предполагался, в 1991 году. Подробнее про разработку Ми-30 читать . Но из-за тяжелого экономического положения в стране, Ми-30 так и остался на бумаге.
Здесь также хочу заметить, что самый быстрый в мире вертолет на 2008 год (выполненный кстати скорее как автожир ) по скорости не достигает и 500 км/ч . А V-22 уже с 1990 года достигает максимальной скорости 638 км/ч . Кроме того, он вмещает в себя 24 десантника.
Тот факт, что VA-22, который получился с отличными техническими характеристиками был отброшен безаргументно в морскую пехоту, да еще "сокращенным тиражом", а также не очень понятная незаконченность разработок Ми-30 , говорит мне о том, что скорее всего данный тип аппаратов (конвертопланов) все же разрабатывается, но не афишируется.
А ТЕПЕРЬ САМОЕ ГЛАВНОЕ!
В фильме "Аватар", по моему мнению, продемонстрирован практически идеальный летательный аппарат, выполненный по принципу конвертоплана
. Во всех рецензиях к фильму его так, правильно и называют - конвертоплан.
Винты данного аппарата могут вращаться практически в любых направлениях, даже не синхронно, что позволяет ему быть сверхманевренным . Он имеет возможность развивать огромные скорости или стоять неподвижно в воздухе, даже при сильном ветре, компенсируя поправку на ветер с помощью оптимального угла поворота винтов. Наличие предохранительных колец позволяет уберечь винты от поломки во время выполнения маневров в экстремальных условиях. Это идеальный летательный аппарат общего назначения. Совсем не обязательно здесь говорить о военной сфере.
Такие летательные аппараты стали бы незаменимыми помощниками на службе у полиции, скорой помощи, службы спасения. Также предвижу появление нового вида спорта - конвертопланнинг. Гонки на конвертопланах собирали бы толпы зрителей по всему миру, где главным соревновательным моментом использовалась не только скорость данного аппарата, но и его сверхманевренность.
Конечно же в будущем, для повышения характеристик, конвертопланы станут использовать вместо винтов реактивные установки. Винт - это лишь пример источника тяги для конвертоплана. На фото рядом как раз пример реактивного конвертоплана.
Я не мегаспециалист в авиатехнической среде и руководствовался в данной статье в основном логикой, поэтому буду рад если мои предположения по поводу будущего конвертопланов поправит компетентный специалист.
На видео, трейлер к игре "Аватар". Смотреть только первые минуты ролика, где демонстрируется полет игрока на конвертоплане. Только обратите внимание, на сколько маневренной была бы эта штука в реальности.
И зделие американских производителей авиационной техники «Боинга» (Boeing) и «Бэлл Хеликоптер» (Bell Helicopter) V-22 Osprey – первый серийный военный самолет с опрокидывающимся ротором (конвертоплан). «Оспрей», или «Оспри» (скопа) имеет возможность совершать вертикальные взлет и посадку, а также стартовать или приземляться, используя короткую рулежную дорожку. Целью разработки аппарата было объединение возможностей высокоскоростного вертолета и турбовинтового самолета с большой дальностью полета.
Историческая ретроспектива и текущее положение V-22 Osprey
Вооруженные силы Соединенных Штатов в 1980 году предприняли неудачную попытку по освобождению американских заложников в Иране. Операция показала, что задействованные в ней вертолеты не соответствовали задачам миссии. Это привело к потребности в воздушном аппарате, способном не только вертикально взлетать и приземляться, но и лететь быстрее, выше и дальше обычного вертолета.
Реакцией на эти требования стал инициированный в 1981 году министерством обороны США проект «Экспериментальный самолет вертикального взлета и посадки» (Joint-service Vertical Take-off/Landing Experimental Aircraft, JVX ). В итоге все завершилось разработкой двух вариантов конвертоплана Osprey: MV-22 для ВМС и корпуса морской пехоты и CV-22 для ВВС США.
В целом за период от начала проекта JVX до поступления первых образцов CV-22 «Osprey» в войска прошло около 29 лет. Очевидно, что V-22 «Osprey» не стал исключением из правил, а только подтверждает известный постулат. Реализация проектов в области современной сложной военной авиационной техники требует десятилетий работы. Расширенная же реализация программы V-22 «Osprey» привела к тому, что уже на вводном этапе проекта возникла необходимость проведения первых мероприятий по устранению устаревания.
По мнению экспертов, не простыми для становления конвертоплана были также приблизительно 15 лет, между первым полетом и решением о начале серийного производства. С одной стороны, в это время разработчики столкнулись с особыми техническими вызовами и связанными с ними временными неудачами. С другой, V-22 Osprey пришлось преодолевать значительное политическое сопротивление, в том числе со стороны руководства министерства обороны США.
Экономический аспект
Согласно публикациям СМИ, экономический успех программы до сих пор нельзя оценить окончательно. Прежде всего, не все строящиеся V-22 «Osprey» поставлены заказчикам. Кроме того, еще существуют перспективы дополнительных экспортных контрактов.
К началу серийного производства в 2005 году вооруженные силы США в общей сложности планировали закупить 458 машин V-22 «Osprey» в различных вариантах. В процессе изменений оборонного бюджета это количество уменьшилось. По состоянию на 2013 год еще осталось около половины первоначального плана. На конец 2014 года поставлено более 200 конвертопланов.
До сих пор единственным экспортным покупателем остается Япония. В 2014 году министерство обороны этой страны приняло решение о приобретении 17 V-22. Японский парламент в 2015 году утвердил ассигнования на закупку первоначально пяти машин. Первый конвертоплан передан заказчику в августе 2017 года.
Интерес к V-22 демонстрируют также Индия и Южная Корея. Сообщается о переговорах с обоими государствами. Однако, ни обсуждаемое количество техники, ни перспективы заключения контрактов не сообщаются. Аналогично ситуация развивалась с Израилем и Объединенными Арабскими Эмиратами. Причем, в случае Израиля переговоры достигли достаточного прогресса. Тем не менее, в итоге обе страны остановились на использовании обычных вертолетов.
Модернизация конвертоплана
Компании Bell и Boeing в настоящее время активно интегрируют в свое изделие новые возможности, чем стараются поддерживать повышенный интерес к V-22 «Osprey» у национальных покупателей.
Так, производителю удалось доказать пригодность V-22 к транспортировке двигателей самолета F-35. Это усилило интерес ВМС и корпуса морской пехоты США (возможно и Британии) к применению V-22 Osprey в рамках перебросок с берега на борт авианосца (Carrier Onboard Delivery, COD ).
Производителем по собственной инициативе разработана технология заправки топливом в воздухе с применением V-22 Osprey. Нововведение должно позволить морской пехоте США осуществлять заправки в воздухе, используя в качестве базы их десантные корабли. Это значительно повысит боевые возможности F-35B морской пехоты. Открывающиеся перспективы подобны доступу к ресурсам авианосца или наземным средствам воздушной заправки.
Другие текущие мероприятия программы сосредоточены на улучшении логистической доступности V-22 «Osprey». В частности, в 2015 году начато строительство так называемого центра оперативной готовности V-22 «Osprey» (Readiness Operations Center ). Центр должен улучшить эффективность парка этих машин за счет объединения технических и логистических показателей. Организация подобна похожей автоматизированной логистической информационной системе (Automatic Logistics Information System, ALIS ) для самолета F-35.
Технические характеристики и вооружение V-22 Osprey
V-22 Osprey имеет по одному поворотному турбовинтовому двигателю с передаточным механизмом и ротором (винтом) на конце каждого крыла. Для взлета и посадка двигатель устанавливается вертикально, а роторы – горизонтально, как у вертолета (вертолетный режим).
При переходе в полет по маршруту оба двигателя в течение 12 секунд наклоняются вперед на 90 градусов. В результате V-22 Osprey превращается в двухмоторный турбовинтовой самолет (самолетный режим полета). В среднем V-22 более 75% времени своего полета эксплуатируется в самолетном режиме. Для взлетов и посадок с короткой рулежной дорожки приводные устройства наклоняются вперед под углом около 45 градусов.
На машину устанавливаются два двигателя Rolls-Royce AE 1107C. Отмечается, что усилия по интеграции альтернативного типа двигателя, до сих пор не дали результата. Через соединительный вал и связанный с ним передаточный механизм в случае неисправности одного из двигателей другой способен вращать оба винта. Однако, в этом состоянии V-22 «Osprey» не может зависать. Отказ одного из двух турбовинтовых двигателей приводит к отключению обоих и аварийной посадке, поскольку винты не могут вставать по ветру.
Кроме того, выполнено требование заказчика по минимизации пространства, занимаемого V-22 на борту корабля. Его крылья, двигатели и винты в сложенном состоянии располагаются вдоль продольной оси самолета. Сложная механика двигателей и возможность трансформации стали сложнейшими техническими вызовами, которые пришлось преодолеть в ходе разработки V-22 «Osprey».
V-22 имеет современное остекление и систему управления кабиной, а также обширное навигационное и коммуникационное оборудование. В частности, автопилот позволяет переводить полет по маршруту в положение зависания на высоте 15 м. При этом, внешнее программирование системы со стороны экипажа не требуется.
Контроль осуществляется через тройную избыточную электродистанционную систему управления полетом (Fly-by-Wire-System ). Система считается достаточной для общего механического регулирования лопастей в вертолетном режиме. В самолетном режиме V-22 Osprey управляется с использованием флаперонов, рулей направления и высоты.
Фюзеляж машины не герметичен. Это означает, что экипаж и пассажиры на высотах выше 10 тыс. футов (более 3 тыс. м) должны надевать кислородные маски.
Вооружение V-22 Osprey
Изначально, в качестве единственного вооружения самолета предусмотрен установленный на кормовой рампе пулемет (7,65 или 12,5 мм). Такое решение было раскритиковано. После этого, часть MV-22 получила временную оборонительную систему вооружения (Interim Defense Weapon System, IDWS ), разработанную компанией BAE Systems.
Данная дистанционно управляемая система вооружения состоит из размещенной под фюзеляжем вращающейся башни с автоматическим оружием, одного ТВ/ИК-датчика и станции управления внутри самолета. В частности, с 2009 года система поступала для МV-22, применявшихся в Афганистане. Однако, она ограничивала на 360 кг возможную полезную нагрузку и не могла использоваться согласно всем требованиям. В итоге от ее использования отказались.
Согласно публикациям, с 2014 года рассматривается возможность оснащения конвертоплана новым наступательным вооружением. Речь идет не о создании еще одной наступательной воздушной платформы, а о повышении пригодности к проведению операций по поддержке сил специального назначения (СпН).
Соображения в первую очередь направлены на высокоточное оружие класса «воздух-земля». Например, ракеты AGM-114 «Хеллфаер» (Hellfire), AGM-176 «Грффин» (Griffin), единую ракету «воздух-земля» или легкие планирующие бомбы (например, GBU-53 B SDBII). Интеграция оружия такого рода требует монтажа двух пилонов под передней частью фюзеляжа и установку системы лазерной подсветки цели (L-3 Wescam MX-15). Компании Bell и Boeing уже в ноябре 2014 года за свой счет провели первые испытания по интеграции такого оружия.
Sp-force-hide { display: none;}.sp-form { display: block; background: rgba(235, 233, 217, 1); padding: 5px; width: 630px; max-width: 100%; border-radius: 0px; -moz-border-radius: 0px; -webkit-border-radius: 0px; border-color: #dddddd; border-style: solid; border-width: 1px; font-family: Arial, "Helvetica Neue", sans-serif; background-repeat: no-repeat; background-position: center; background-size: auto;}.sp-form input { display: inline-block; opacity: 1; visibility: visible;}.sp-form .sp-form-fields-wrapper { margin: 0 auto; width: 620px;}.sp-form .sp-form-control { background: #ffffff; border-color: #cccccc; border-style: solid; border-width: 1px; font-size: 15px; padding-left: 8.75px; padding-right: 8.75px; border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; height: 35px; width: 100%;}.sp-form .sp-field label { color: #444444; font-size: 13px; font-style: normal; font-weight: bold;}.sp-form .sp-button { border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; background-color: #0089bf; color: #ffffff; width: auto; font-weight: 700; font-style: normal; font-family: Arial, sans-serif; box-shadow: none; -moz-box-shadow: none; -webkit-box-shadow: none; background: linear-gradient(to top, #005d82 , #00b5fc);}.sp-form .sp-button-container { text-align: left;}
Боевые возможности
Подобно средним и тяжелым транспортным вертолетам V-22 Osprey также вносит свой вклад в выполнение следующих задач оперативно-тактического воздушного транспорта:
- логистический воздушный транспорт (переброска и обеспечение сил);
- воздушная мобильность сухопутных войск;
- воздушная транспортировка раненных (MedEvac );
- спасение и возвращение личного состава (восстановление персонала, Personnel Recovery, PR ), включая поиск и спасение в боевой обстановке (Combat Search and Rescue, CSAR );
- военные эвакуационные операции (MilEvacOp );
- тактическая поддержка сил СпН (SOF Air ).
Как полагают специалисты, предъявляемые требования: летать быстрее, выше и дальше, чем вертолет – V-22 «Osprey» выполняет без вопросов. Его максимальная и крейсерская скорости (около 180 км/ч, 100 узлов) выше соответствующих значений для более тяжелых вертолетов: модели CH-47F или CH-53K, от компаний «Боинг» и «Сикорский» (Sikorsky) соответственно. Практический потолок незначительно выше 6 тыс. м (20 000 футов).
Поскольку V-22 Osprey на маршруте действует в самолетном режиме, дальность полета без дозаправки топливом в воздухе или внутренних дополнительных баков достигает 1 627 км для MV-22 Osprey. Это значительно выше возможностей вертолетов. Аналогичный параметр вертолета с увеличенной дальностью CH-47F ER (Extended Range ) достигает 998 км. При дозаправке в воздухе конвертоплан во время учений и в ходе операций демонстрировал возможность преодолевать расстояния, на которые ни один вертолет не стал бы использоваться. Во-первых, из-за значительно большей потребности времени в связи с более низкой скоростью полета. Во-вторых, по технико-логистическим основаниям.
Принимая во внимание наибольшую полезную нагрузку (9070 кг в грузовом отсеке и 6800 кг на внешней подвеске), V-22 Osprey, рассматривается западными военными и техническими специалистами, как улучшение серии вертолетов, применявшихся ранее в аналогичном спектре задач. Однако, их использование ввиду пиковых значений нагрузок не целесообразно. В качестве стандарта в этом случае приводится CH-53K. Подобные же оценки относится к объему грузового отсека конвертоплана.
Исходя из показателей скорости, дальности и полезной нагрузки, V-22 Osprey, по мнению экспертов, особенно подходит для тактической поддержки сил СпН, операций по эвакуации, для восстановления персонала, CSAR и MedEvac. Его полезной нагрузки в основном достаточно, чтобы перевозить необходимый личный состав и материальные средства для пехотных операций.
Дальность полета V-22 гарантирует доступ к удаленным местам боевых действий, обеспечивает возможность быстрой группировки силы, дислоцированных в далеко расположенных друг от друга исходных точках. Его скорость поддерживает неожиданность и инициативу, повышает возможность длительных автономных действий. Конвертоплан «сжимает» время и пространство операций и позволяет завершать критические процессы в установленные сроки (например, используя так называемый «золотой час» в воздушных медико-эвакуационных операциях).
Критические точки
По замечаниям экспертов, программа V-22 Osprey на протяжении своего развития регулярно подвергается интенсивной критике и отторжению.
В 1989-1992 годах министр обороны США Дик ЧЕЙНИ (Dick CHENEY) и конгресс США спорили относительно финансирования проекта, который министр обороны считал расходным. Снова и снова возникают сомнения в эффективности, надежности и безопасность полетов. Журнал «Тайм Мэгезин» (Time Magazine) в октябре 2007 года осудил V-22 Osprey, как «небезопасный, завышенный и полностью не адекватный».
В 2015 году Израиль и Объединенные Арабские Эмираты, несмотря на первоначальный интерес, отказались от закупок V-22 Osprey. Очевидно, они пришли к выводу, что обычные вертолеты являются более подходящим решением для их оперативных целей.
Согласно независимым источникам, насколько обоснованы претензии в деталях, тяжело судить только по открытым данным. Поскольку, как критики, так и сторонники V-22 в армии США, в промышленности, в политике и СМИ выступают с утверждениями, которые чрезвычайно редко предъявляют понятные фактические аргументы. (Не в последнюю очередь это происходит потому, что многие сведения составляют военную тайну или промышленную интеллектуальную собственность.) Цифры подаются без расчетной базы, что делает сравнения не точными или не возможными.
Ниже приведены оценки двух наиболее часто критикуемых аспектов программы конвертоплана.
Стоимость V-22 Osprey
Цена закупки изделия в комплекте (Flyaway Cost ) для одного V-22 «Osprey» в 2015 финансовом году составляла 72,1 млн. долл. США. Для сопоставимых обычных вертолетов этот показатель равняется примерно половине этой суммы (от 35 до 40 млн. долл.).
Вместе с тем, счетная палата США (GAO) примерно в то же время (2014 год), ожидала, что цена за один CH-53K могла бы составлять около 91 млн. долл. (без исследований и разработок, базируясь на 200 произведенных экземплярах). Исходя из этого, утверждение, что современные традиционные вертолеты в принципе дешевле, чем самолет-конвертоплан – не однозначно.
Ожидалось также, что сравнительно высокая механическая и электронная сложность V-22 Osprey приведет к очень высоким эксплуатационным расходам. В 2015 году финансовые затраты одного часа полета V-22 Osprey составляли 9-10 тыс. долл. США. Как это сопоставимо с затратами для обычных вертолетов решить не просто. Доступные данные для расчетов затрат часа полета воздушных судов включают многие ситуационные параметры (возраст и уровень состояния судна, интенсивность эксплуатации, эффективность организации обслуживания и т.д.). Так, имеющаяся на 2007 год информация говорит, что цена часа полета CH-53E составляла около 20 тыс. долл.
Безопасность полетов
История авиационных происшествий V-22 «Osprey» включает девять катастроф, которые унесли 39 человеческих жизней. Из этих происшествий четыре, с 30 погибшими, произошли на этапе тестирования в период с 1991 по 2000 год. Остальные пять, с девятью смертями, — после 2007 года на этапе эксплуатации.
Кроме того, произошел ряд полетных инцидентов с менее серьезными последствиями. Аварии и происшествия внесли значительный вклад в то, что V-22 Osprey по крайней мере, временно, не считался достаточно безопасным. Так, летные происшествия стали основой протестов жителей японской Окинавы в июле 2012 года против размещения V-22 Osprey на острове.
Опасения в отношении безопасности полетов V-22 Osprey вращались, в частности, вокруг поведение конвертоплана во время авторотации и его предрасположенности к так называемому состоянию тороидального вихря (Vortex Ring State, VRS ).
Самолет после отказа обоих двигателей (происходит очень редко), используя авторотацию должен совершать безопасную посадку. Это, однако, осложняется тем, что его винты имеют более низкую инерцию и, следовательно, более низкую способность для авторотации, чем роторы обычного вертолета. Это делает аварийные посадки из положения зависания ниже 500 м очень опасными, поскольку такие высоты слишком малы для использования планирующих возможностей крыльев.
По крайней мере, один случай (8 апреля 2000 года) приписывается влиянию VRS. При этом, специалисты отмечают, что эффект VRS может произойти со всеми типами винтокрылых, если при вертикальном спуске превышены определенные параметры снижения.
Летные испытания показали, что V-22 Osprey не особенно уязвим для VRS. В этом состоянии он сложнее управляем, чем обычный вертолет. Корпус морской пехоты вследствие этой аварии изменил летную подготовку, инструкции и процедуры. На самолет были установлены более совершенные контрольно-измерительные приборы, чтобы помочь летающим экипажам избегать появления VRS.
Согласно статистике, в ноябре 2017 года ВМС США достигли 400 тыс. часов налета на V-22 Osprey. Многие из них были проведены в сложных условиях боевых действий. В феврале 2011 года развернутые в Афганистане МВ-22 превысили 100 тыс. часов налета. По их итогам тогдашний командующим корпусом морской пехоты США генерал Джеймс АМОС (James AMOS) оценил эту модель, как «самый безопасный или почти безопасный самолет» в его арсенале.
В целом, согласно независимым оценкам, история аварии V-22 Osprey с сегодняшней точки зрения, не дает каких-либо оснований считать его особенно небезопасным самолетом. Необходимость внимательного отношения к техническим и летным особенностям конвертоплана не является в военной авиации чем-то необычным.
В итоге, вывод относительно результатов программы V-22 Osprey свидетельствует, что эта модель выполняет тот спектр задач, для которой она разрабатывалась. Более того, основываясь на опыте V-22, компания Bells, участвуя в конкурсе программы армии США «Будущая система вертикального взлета» (Future Vertical Lift Programm ) снова разрабатывает конвертоплан.
По материалам журнала «Europäische Sicherheit &Technik»
В начале 1950-х гг. французская компания SNECMA начала эксперименты с летательными аппаратами с кольцевым крылом. После экспериментов с беспилотными моделями в 1956 г. начались испытания аппарата С-400 Atar Volant. Три года спустя был создан экспериментальный конвер-топлан с кольцевым крылом С-450-01 Coleoptere. В качестве силовой установки использовался турбореактивный двигатель Atar 101Е тягой 34,32 кН. Первый свободный вертикальный полет Coleoptere совершил 6 мая 1959 г. Однако 25 июля во время перехода от вертикального к горизонтальному по-, лету самолет разбился, пилот Август Морель успел катапультироваться.
По заказу американских ВВС в 1955 г. фирма Ryan построила два самолета с вертикальным положением корпуса на взлетно-посадочных режимах. Эти самолеты с треугольным крылом оснащались реактивными двигателями фирмы Rolls-Royce тягой в 45,4 кН. Машина, названная Vertijet, получила обозначение Х-13 согласно принятой в США классификации. Так как на этих реактивных самолетах поверхности элементов управления не обдувались сходящими с воздушного винта потоками воздуха, то они не обладали достаточно высокой эффективностью при малых скоростях. Поэтому управление на таких режимах обеспечивалось посредством поворотного сопла. У пилота тоже было как бы два комплекта приборов управления. В декабре 1955-го были, начаты, летные испытания., но на первом этапе летательный аппарат был оснащен временным трехколесным шасси, которое позволяло проводить взлет и посадку, как у самолета.
Для осуществления вертикального взлета и посадки Vertijet использовался, несомненно, самый необычный в мире аэродром. Этот самолет не опускался на землю, а устраивался на стене, как муха.
Аэродром представлял собой обычный большегрузный трейлер, транспортная площадка которого могла с помощью гидравлики подниматься в вертикальное положение. На верхней части трейлера между двумя мощными мачтами был натянут массивный, прочный трос. Vertijet цеплялся за трос с помощью специального крюка, установленного под носовой частью самолета. Так как крюк находился вне поля зрения пилота, наведение самолета при посадке осуществлялось с помощью оператора, находящегося на верхушке трейлера. Кроме того, на верхней части «посадочной стенки» находилась специальная балка длиной 6 м, по которой пилот мог хоть немного ориентировать самолет в пространстве (эта балка была размечена белыми и черными полосами, позволяющими летчику определить, насколько далеко он находится от посадочного троса).
Первый полет с вертикальным взлетом и посадкой был выполнен только 11 апреля 1957 г. Тяго-вооруженность аппарата составляла 1,3, поэтому взлет и посадка прошли довольно успешно. Дальнейшие испытания не проводились, один из самолетов в качестве статического экспоната демонстрировался на международных авиасалонах. Впрочем, военные довольно быстро разочаровались в конвертопланах с вертикальным положением корпуса и из соображений «человеколюбия» прекратили все исследования по ним: даже опытнейшие летчики-испытатели, по словам современников, бледнели при одном воспоминании о вертикальной посадке на такой машине. Впрочем, в конце 1970-х гг. все-таки появился проект совершенно фантастического «самолета-трансформера» - Nutcracker (фирма Grumman). При выполнении вертикального взлета и посадки он «ломался» пополам таким образом, что кабина сохраняла горизонтальное положение, но дальше проекта дело не пошло.
Конвертоплан, который способен выполнять горизонтальный полет, подобно самолету и при этом может зависать, взлетать и садиться в вертикальном режиме, как вертолет. Давно смущал конструкторов свой привлекательной перспективой, увеличить скорость по сравнению с вертолётом и в тоже время, не зависеть от наличия аэродромов как самолет.
И вот к концу 1920-х годов прошлого века конструкторская мысль закипела.
Работы развернулись по двум направлениям - создания аппаратов с поворотными воздушными винтами и аппаратов с поворотным крылом.
В частности, в 1922 году американский изобретатель Генри Берлинер на базе планера истребителя «Ньюпор 23» построил летательный аппарат, оснащенный двумя воздушными винтами противоположного вращения и одним винтом изменяемого шага диаметром 30 см. Винты приводились во вращение при помощи ротативного двигателя «Бентли» BR-2 мощностью 220 л. с., установленного в носовой части фюзеляжа. Большие винты обеспечивали полет по-вертолетному, а малый позволял пилоту несколько наклонить нос машины - в результате этого большие винты также наклонялись несколько вперед и обеспечивали полет по-самолетному. Позже конструктор переоборудовал биплан в триплан (данный аппарат известен под обозначением «Модель 1924 года» и отличается также расположением наклоняющихся воздушных винтов в средней части трипланной коробки), но ему так и не удалось обеспечить приемлемую подъемную силу - аппарат поднимался максимум на 15 футов (4,6 метра).
Биплан конструкции американца Генри Берлинера
Основываясь на полученном опыте, Г. Берлинер в 1925 году построил аппарат, в целом напоминавший биплан, но оснащенный двумя воздушными винтами большого диаметра, установленными в концевых частях крыла и частично наклонявшихся вперед, позволяя, таким образом, выполнять полет как по-вертолетному, так и по-самолетному. Берлинеру удалось развить на своем аппарате скорость полета порядка 40 миль в час (около 70 км/час), но существенно увеличить высоту полета ему не удалось. Впрочем, по свидетельству очевидцев, воздушные винты наклонялись вперед не полностью - лишь на некоторый угол, позволявший аппарату совершать движение вперед, а потому данный аппарат историки авиации называют «вертолетом с поворотными винтами». В целом же концепция летательного аппарата Г. Берлинера схожа с современными конвертопланами.
16 сентября 1930 года Джордж Лебергер, проживавший в графстве Каунти, штат Нью-Джерси, получил патент США за № 1775861 на проект летательного аппарата, который и можно считать первым вариантом конвертоплана, родоначальником данного семейства. Аппарат, названный в патенте просто и незамысловато «летающая машина» («Flying Maсhine»), оснащался двумя установленными над фюзеляжем в носовой части соосными воздушными винтами разного диаметра, которые могли устанавливаться в вертикальной (по-вертолетному) или горизонтальной (по-самолетному) плоскости.
Впрочем, дальше патента у него дело не пошло. Равно как и у британского авиаконструктора Лесли Бейнса, известного конструктора планеров, спроектировавшего в 1920-е годы по заказу компании «Шорт» летающие лодки «Сингапур» и «Калькутта» и являющегося автором первого патента на самолет с крылом изменяемой стреловидности (1949 год). В 1938 году он получил патент на так называемый «вертоплан», который представлял собой летательный аппарат самолетного типа, на концевых частях крыла которого располагались мотогондолы, способные устанавливаться вертикально - для полета по-вертолетному или горизонтально винтами вперед - для полета по-самолетному. Для практической реализации своей идеи Бейнсу не хватило денег.
«Вертоплан» Лесли Бейнса
Более успешно дело обстояло у германских авиаконструкторов. С 1942 года здесь усилиями специалистов компании «Фокке-Ахгелис» разрабатывался истребитель смешанной конструкции Fa 269 - конвертоплан с поворотными винтами. Компания была образована 27 апреля 1937 года известным немецким авиаконструктором Генрихом Фокке и не менее известным в те годы немецким летчиком Гердом Ахгелисом с целью разработки и постройки вертолетов и автожиров. Наиболее известным из них стал Fw 61, совершивший первый полет 26 июня 1936 года и в последующие годы установивший ряд рекордов высоты, скорости и дальности полета для машин своего класса.
Fa 269 разрабатывался под руководством инженера Пауля Клаге с целью максимальной возможности интегрировать в одном аппарате достоинства вертолета, способного взлетать и садиться вертикально, и самолета, обладающего более высокой скоростью и лучшей топливной экономичностью. При этом работы по данной теме были начаты не на пустом месте. Еще в 1938 году инженер Симон по указанию Адольфа Рорбаха, технического директора завода авиастроительной компании «Везер Флюгцугбау Г. м. б.Х.» в Лемвердере, недалеко от Бремена, приступил к проектированию одноместного летательного аппарата с поворотным крылом, получившего обозначение WP 1003/1. Рорбах - инженер по образованию - с 1933 года самостоятельно изучал возможности создания конвертоплана, а получив в свое распоряжение завод и его КБ, решил попытаться реализовать данную идею на практике.
WP 1003/1 представлял собой моноплан со средним расположением трапециевидного поворотного крыла - поворачивались внешние половины его консолей с расположенными в их концевых частях тянущими воздушными винтами диаметром 4 метра. Винты могли поворачиваться вниз на угол почти 90 градусов. Размещенный в фюзеляже двигатель мощностью 900 л. с. должен был обеспечить конвертоплану максимальную скорость горизонтального полета порядка 650 км/час. Пилотская кабина была смещена вперед и имела остекление достаточно большой площади, что обеспечивало хороший обзор пилоту.
Что касается Fa 269, то конструктивно он представлял собой моноплан со средним расположением крыла небольшой стреловидности по передней кромке, в средней части которого были расположены два толкающих трехлопастных воздушных винта очень большого диаметра. При необходимости перейти из режима по-самолетному в режим по-вертолетному воздушные винты разворачивались вниз на угол до 85 градусов, в основном это предполагалось делать при взлете и посадке. Звездообразный двигатель воздушного охлаждения BMW 801 мощностью 1800 л. с. располагался в фюзеляже, позади пилотской кабины, и работал на воздушные винты при помощи специальной трансмиссии. Причем от разработчиков потребовалось применить на машине основные опоры шасси с длинными стойками, а также убиравшуюся в фюзеляж хвостовую опору шасси с достаточно высокой стойкой - во избежание повреждения винтов о землю (ВПП). Экипаж - один, по другим данным, два человека, располагался в достаточно просторной кабине, смещенной вперед и имевшей большую площадь остекления, в том числе для лучшего обзора вниз-вперед. Вооружение - две 30-мм пушки MK 103 или MK 108 - располагались по бокам кабины. Предусматривалась также возможность размещения 20-мм пушки MG 151/20 в специальной гондоле под фюзеляжем. В состав авионики входили радиостанции FuG 17 и FuG 25 a, изучалась возможность установки радиовысотомера - для выполнения «слепого» полета.
Техническое задание на новое «чудо-оружие» германское министерство авиации выдало компании «Фокке-Ахгелис» еще в 1941 году. Военным требовался одноместный «истребитель местной обороны». Впрочем, по другим данным, работа носила сугубо инициативный характер, но была благосклонно встречена военными. Разработка конвертоплана была завершена в 1942 году, были проведены продувки масштабной модели в аэродинамической трубе, а вскоре был построен и полноразмерный макет. Главным достоинством истребителя-конвертоплана считалась неприхотливость по базированию и оперативность действий против бомбардировочной авиации союзников, уже порядком доставшей германское военно-политическое руководство. Однако после того как во время очередного налета союзной авиации в ночь с 3 на 4 июня 1942 года макет и вся документация по проекту были уничтожены, работы по программе стали затухать, а в 1944 году проект был и вовсе закрыт. Основные причины неудачи - нехватка средств и времени (по расчетам специалистов компании-разработчика, прототип такими темпами можно было построить не ранее 1947 года), а также отсутствие требуемых для машины особых редукторов, приводов, различных механизмов и оборудования. Остается добавить, что в 1955 году в британском журнале «Флайт» вышла заметка, в которой сообщалось: в Соединенных Штатах профессор Фокке получил патент на проект конвертоплана, «разработанного в интересах правительства Бразилии». Более подробной информации по данному проекту не содержалось.
В дело вступают Соединенные Штаты
Работы в области преобразуемых летательных аппаратов не прошли незамеченными для противников Третьего рейха, тем более что основная масса документов по германским разработкам и оставшихся в живых инженеров и конструкторов попала в руки американцев и британцев - сдаваться русским бывшие создатели оружия не стремились. Причем перенимать опыт немецких инженеров на Западе начали еще в начале 1940-х годов.
Одними из тех, кто решил воспользоваться опытом немецких вертолетостроителей, стали доктор Винн Лоуренс Ле Пейдж и Хэвиленд Халл Платт, основатели компании «Платт - Ле Пейдж Эркрафт Кампани» из Эддистоуна, штат Пенсильвания. Взяв за основу проект германского вертолета Fw-61, американцы в 1941 году спроектировали двухвинтовой вертолет XR-1 A. Последний, в свою очередь, послужил опорной точкой для создания почти схожего с ним внешне конвертоплана взлетной массой 24 тонны. Принципиальное отличие состояло в том, что его воздушные винты могли поворачиваться, наклоняясь вперед, и обеспечивать машине полет по-самолетному. Причем, несмотря на то, что в железе или хотя бы в полноразмерном макете данный конвертоплан реализован не был (у него даже не появилось собственного названия), работа не пропала даром - 15 декабря 1955 года Х. Х. Платт получил патент США за № 2702168.
Конвертоплан Ле Пейджа - Платта
Следующая попытка успешно «скрестить» вертолет и самолет была предпринята в начале 1947 года специалистами компании «Трансцендентал Эркрафт Корпорейшн» из Ньюкасла, штат Делавер. На этот раз авиаконструкторам удалось создать действительно работоспособный летательный аппарат, который сумел подняться в воздух и в целом подтвердил правильность выбранных технических решений.
Инициаторами и движущей силой этого проекта стали основатели компании «Трансцендентал» Марио А. Гуэрьери и Роберт Л. Лихтен, ранее работавшие вместе в компании «Келлетт Эркрафт Кампани». Причем Лихтен ранее имел опыт работы с американскими конструкторами вертолетной техники - упомянутыми выше Ле Пейджем и Платтом - и стал активным сторонником концепции конвертопланов, а во время работы в «Келлетт» к нему присоединился Гуэрьери. Вместе они провели значительный объем исследований с целью выяснить, насколько эффективно применяемый на вертолетах несущий винт может быть использован в варианте «самолетного» воздушного винта.
Результаты, полученные в ходе данных работ, добавили Лихтену и Гуэрьери уверенности в том, что они идут правильным путем и их идея не так уж и фантастична. Единомышленники решили, что теперь им необходимо самостоятельно разработать, построить и поднять в воздух, доказав его способность летать, небольшой одноместный экспериментальный конвертоплан, получивший обозначение «Модель 1-G».
Первый в мире летающий конвертоплан «Модель 1-G»
Отличительной особенностью машины, имевшей максимальную длину 7,93 метра и взлетную массу около 800 кг, было наличие только одного поршневого двигателя - он располагался внутри фюзеляжа и работал на оба трехлопастных воздушных винта противоположного вращения (диаметр винта - 5,18 м), расположенных в концевых частях крыла размахом 6,4 метра.
Максимальная мощность четырехцилиндрового двигателя Lycoming O-290-A, размещавшегося в фюзеляже непосредственно за пилотской кабиной, достигала 160 л. с., при 3000 об./мин. Максимальная скорость полета в режиме по-самолетному - 256 км/час (винты - не более 633 об./мин.), в режиме по-вертолетному - 196 км/час (не более 240 об./мин.). Переход из одного режима в другой занимал не более 3 минут, при этом винты могли поворачиваться в пределах 82 градусов. Запас топлива позволял находиться в воздухе до 1,5 часа.
Первый построенный компанией конвертоплан разрушился во время наземных статических испытаний в 1950 году, а вот второй, который и известен под обозначением «Модель 1-G», вначале рассматривался разработчиком только как машина для наземных испытаний и лишь после получения правительственного контракта был модифицирован для проведения программы летных испытаний.
В первый полет первый в мире конвертоплан отправился 15 июня 1954 года, но только пять месяцев спустя его создатели рискнули выполнить переход из одного режима полета в другой. К тому времени оба основателя компании уже покинули ее. Лихтен - в 1948 году, а Гуэрьери - в сентябре 1952 года продал свою долю Уильяму Э. Коби, работавшему специалистом по диагностике в компании «Келлетт Эркрафт Корпорейшн». Причем Коби удалось заручиться финансовой поддержкой - пусть и небольшой - со стороны министерства обороны США. В 1952 финансовом году министерства армии и ВВС подписали с компанией контракт, согласно которому заказчики должны были получить все результаты летных испытаний новой машины. Аналогичный контракт был подписан с ВВС США в следующем, 1953 году.
Впрочем, совершив немногим более 100 полетов общей продолжительностью 60 часов, за время которых, правда, так ни разу и не был выполнен полный переход в режим по-самолетному, 20 июля 1955 года конвертоплан во время полета в режиме по-самолетному потерял управляемость и рухнул в воды Чесапикского залива. Авария произошла вблизи берега, на мелководье, и пилоту удалось спастись. Аппарат, конечно, пришлось списать.
Тем не менее возможность создания летательного аппарата нового класса была подтверждена на практике, и компания приступила к постройке второго опытного конвертоплана - «Модель 2». Он был уже двухместным, с посадкой летчиков рядом, имел взлетную массу 1020 кг, более короткий - на 1,2 метра - фюзеляж и крыло меньшего на 0,3 метра размаха. На нем был установлен шестицилиндровый двигатель One Lycoming O-435–23 мощностью 250 л. с., а полезная нагрузка достигала 304 кг.
Конвертоплан «Модель 2»
Однако министерство ВВС США вышло из проекта. Предпочтение военными было отдано альтернативному аппарату XV-3, разрабатывавшемуся компанией «Белл», а на собственные средства реализовать полностью программу испытаний было невозможно. В итоге конвертоплан «Модель 2» сумел совершить лишь несколько кратковременных полетов в режиме по-вертолетному. Программа была окончательно закрыта в 1957 году.
Знаменитые «пятидесятники»
В течение 1950-х годов ряд проектов конвертопланов был разработан и в некоторых других компаниях, но подавляющее их большинство даже не поднялось в воздух. Однако были среди этого сонма разработок и достаточно примечательные проекты, на которых стоит коротко остановиться.
В 1940–50-е годы американские военные проявляли активный интерес к летательным аппаратам с вертикальным или укороченным взлетом и посадкой, в том числе благодаря сведениям о не менее активных работах, проводившихся в Третьем рейхе. Одной из компаний, занявшихся работами в данной области, стала «Вертол Эркрафт» (бывшая «Пясецки»), которая разработала в инициативном порядке летательный аппарат «Модель 76». В 1960 году данная компания была приобретена концерном «Боинг» и стала его вертолетостроительным подразделением «Боинг Вертол».
Отличительной особенностью новой машины стало то, что в ней впервые в мире была успешно реализована техническая идея поворотного крыла. Ранее такие машины называли винтокрылами, но их тоже можно отнести к классу «конвертопланы». Конструктивно аппарат, получивший затем название VZ-2, представлял собой моноплан с установленным в центральной его части высоко расположенным крылом, с открытым ферменным фюзеляжем и с трехопорным шасси с носовой стойкой и хвостовым колесом. Он имел пилотскую кабину со сферическим фонарем от вертолета «Белл 47», за которой располагались газотурбинный двигатель Avco Lycoming YT53-L-1 и трансмиссия.
Конвертоплан VZ-2
Прямоугольное в плане крыло имело цельнометаллическую конструкцию и крепилось к фюзеляжу на шарнирах и под действием гидравлических силовых цилиндров могло поворачиваться на 90 градусов. Взлет по-вертолетному осуществлялся за счет поворота крыла и трехлопастных воздушных винтов вертикально вверх, а после достижения безопасной высоты пилот возвращал его в нормальное положение - аппарат переходил в режим по-самолетному. Хвостовое оперение - Т-образной формы, с килем большой площади. При этом для более эффективного управления при полете на малых скоростях в хвостовой части VZ-2 размещались дополнительные воздушные винты малого диаметра.
Опытную машину, сер. № 56–6943, облетали в апреле 1957 года. Первый успешный переход с одного режима на другой - в горизонтальный полет - был выполнен 23 июля 1958 года. Еще до этого компания-разработчик подписала контракт с министерствами армии и ВМС США, которые выделяли на доработку аппарата, получившего новое обозначение VZ-2 A, 850 тысяч долларов. Летные испытания вначале осуществлялись компанией-разработчиком совместно со специалистами армии США и аэрокосмическим агентством НАСА, но в 1960-х годах проект полностью передали в ведение последнего. Исследовательский центр имени С. П. Лэнгли работал с VZ-2 A до 1965 года. За время эксплуатации на аппарате было выполнено около 450 полетов и 34 полных перехода из одного режима в другой. В настоящее время аппарат находится в экспозиции Смитсоновского института.
Конвертоплан VZ-2
Другим интересным проектом стал конвертоплан, разработанный в 1959 году в кооперации специалистами компании «Вертол» и агентством НАСА. Он не получил какого-то собственного наименования и именуется просто аппарат с поворотным крылом разработки «Вертол» - НАСА (Vertol-NASA Tilt-Wing). Отличительной особенностью его было поворотное крыло, на котором располагались шесть воздушных винтов, которые должны были приводиться во вращение при помощи мотора мощностью 1000 л. с., а также двухщелевые элероны, занимавшие до 60% длины задней кромки крыла. Работы по проекту, впрочем, дальше продувок масштабной модели в аэродинамической трубе не пошли.
Совершенно другая концепция «сращивания самолета и вертолета» была отработана американскими авиаконструкторами на конвертоплане VZ-4. Его разработка осуществлялась во второй половине 1950-х годов компанией «Доак Эркрафт Кампани» из Торренса, штат Калифорния. У данного аппарата имелись поворотные воздушные винты в кольцевых насадках (каналах). Причина выбора такого варианта конструкции была проста - президент компании-разработчика, Эдмонд Р. Доак, занимался работами в области воздушных винтов, расположенных в кольцевых каналах.
VZ-4 в музее Армии США, Форт-Эстис
Свое предложение Э. Р. Доак впервые направил военным в 1950 году, но только 10 апреля 1956 года министерство армии США в лице инженерно-исследовательского командования транспортной службы подписало с ним контракт. В следующем году компания начала активные работы над аппаратом, получившим вначале внутрифирменное обозначение «Доак 16». Первый его полет состоялся 25 февраля 1958 года (зав. № 56–9642). Впоследствии конвертоплан был переименован в VZ-4 DA, конструктивно он представлял собой небольшой экспериментальный среднеплан с пилотской кабиной с тандемной посадкой двух человек (пилот и наблюдатель), с традиционным хвостовым оперением и неубирающимся трехопорным шасси с носовой стойкой. Фюзеляж конвертоплана был выполнен из сварных труб, обшивка от носа до пилотской кабины - композитная (формованный стеклопластик), а от кабины в хвост - алюминиевая. Свободнонесущее крыло и хвостовое оперение - цельнометаллические.
Главной отличительной особенностью «Доак 16», оснащенного одним турбовальным двигателем Lycoming T53-L-1 мощностью 825 л. с., было наличие поворотных воздушных винтов в кольцевых каналах (насадках), размещенных в концевых частях плоскостей крыла. Винты могли поворачиваться вперед на 90 градусов для выполнения горизонтального полета, а также отклоняться назад на 2 градуса от вертикали - при работе в режиме «по-вертолетному».
В целях максимального снижения стоимости проектирования и постройки конвертоплана Доак решил по максимуму использовать наработки других авиастроителей и конструктивные элементы с других ЛА. В частности, шасси было заимствовано с «Цессна-182», сиденья экипажа - с F-51 «Мустанг», приводы поворота винтов в кольцевых каналах - от электромоторов привода закрылков учебно-тренировочного Т-33, а руль направления - с более раннего самолета разработки «Доак».
Конвертоплан «Доак 16» был построен в единственном экземпляре (зав. № 56–9642). Его расчетная масса в пустом виде составляла 900 кг, а максимальная взлетная при вертикальном взлете - 1170 кг, однако в процессе доработки машины данные показатели выросли - до 1037 кг и 1443 кг соответственно. Максимальная скорость, согласно расчетам, должна была составить в горизонтальном полете не менее 370 км/час, скороподъемность на уровне моря - 30 м/с, практический потолок - 1830 м, продолжительность полета - около 1 часа, а дальность полета максимальная - 370 км.
Наземные испытания «Доак 16» проходили на территории муниципального аэропорта Торранс в феврале 1958 года 32 часа на стенде и 18 часов «подлетов на привязи» и рулежные испытания. 25 февраля был выполнен первый свободный полет. В июне испытания в Торрансе были закончены, и конвертоплан подвергся тщательному изучению, после чего в октябре был передан на военно-воздушную базу ВВС США Эдвардс, где прошел 50-часовые испытания, в рамках которых неоднократно выполнялся переход из одного режима в другой - в том числе на высоте 1830 метров.
После завершения испытаний армия США в сентябре 1959 года приняла конвертоплан, присвоив ему обозначение VZ-4, и передала в Исследовательский центр имени Лэнгли, принадлежащий НАСА, для проведения новых испытаний. В ходе последних выявились не только достоинства, но и ряд недостатков данной схемы. Одним из наиболее существенных была склонность аппарата задирать нос во время перехода между вертолетным и самолетным режимами. Оказались хуже ожидания и взлетно-посадочные характеристики. В ходе испытаний конвертоплан смог развить скорость 370 км/час, максимальная скороподъемность составила 20 м/с, а дальность полета - 370 км.
В конце 1960-х годов компания-разработчик вошла в период финансовых неудач и продала права и всю техдокументацию на конвертоплан VZ-4 компании «Дуглас Эркрафт», находившейся недалеко, в Лонг Бич. Но и это не помогло - в 1961 году компания «Доак» прекратила существование. «Дуглас» тем временем выполнила предварительную проработку модернизации неожиданно полученного конвертоплана, включая установку более мощного двигателя, и в 1961 году направила предложение командованию армии США. Однако ответа не последовало. Сам же конвертоплан эксплуатировался в Центре имени Лэнгли до августа 1972 года и затем был передан в Музей транспортной службы армии США в Форт-Эстисе, около Ньюпорт-Ньюс, где он и находится сегодня.
Еще одним американским экспериментальным конвертопланом с поворотным крылом стал Х-18, разработанный компанией «Хиллер» по контракту с ВВС США от февраля 1957 года. Контракт стоимостью 4 млн. долларов, предусматривал разработку, испытания конвертоплана, а также постройку 10 машин. Компания также сумела получить контракт на подобные работы и от ВМС США - адмиралам нужен был конвертоплан, способный брать груз массой до 4 тонн. В процессе постройки были активно использованы отдельные конструктивные элементы с других летательных аппаратов. В частности, фюзеляж был немного модифицированным фюзеляжем от XC-122 C компании «Чейз», а другие элементы - от военной летающей лодки R3 Y «Трейдвинд» компании «Конвэр».
Конвертопланы Х-18
Х-18 имел прямоугольный фюзеляж с высоко расположенным крылом небольшого размаха, в средней части которого были установлены два мощных, по 5500 л. с. турбовинтовых двигателя Allison Т40-А-14 с турбоэлектрическими трехлопастными воздушными винтами противоположного вращения марки «Кертис-Райт» (диаметр 4,8 метра). Причем во время взлета по-вертолетному все крыло поворачивалось вместе с двигателями (вокруг своей продольной оси на угол до 90 градусов), хотя для взлета с максимальной полезной нагрузкой применялся взлет по-самолетному. Кроме того, в хвостовой части машины находился дополнительный турбореактивный двигатель Westinghouse J-34-WE тягой 1530 кгс (15,1 кН), реактивная струя которого могла отклоняться в вертикальной плоскости, что улучшало управляемость машиной на малых скоростях.
В 1958 году был построен первый, и как оказалось - единственный, опытный аппарат, который прошел интенсивный цикл наземных испытаний и в 1959 году был передан в Исследовательский центр имени Лэнгли, где 24 ноября 1959 года выполнил свой первый свободный полет. До завершения летных испытаний в июле 1961 года конвертоплан успел совершить 20 полетов. Главной причиной завершения испытаний и последующего закрытия программы послужили неисправность в механизме изменения шага воздушного винта, возникшая в последнем полете, и тот факт, что двигатели «не были взаимосвязаны». Впрочем, он все же позволил собрать достаточный объем данных, необходимых для постройки более тяжелого конвертоплана - четырехдвигательного ХС-142. Во время одного из наземных испытаний - уже после завершения полетов, конвертоплан Х-18 был разрушен и закончил свои дни на свалке.
XC-142 A в Национальном музее ВВС США
Что касается ХС-142, то он был разработан совместно с компаниями «Воут» и «Райан» в первой половине 1960-х годов. Он оснащался четырьмя двигателями T64-GE-1 компании «Дженерал Электрик» мощностью по 2850 л. с., приводившими во вращение стеклопластиковые воздушные винты марки «Хэмилтон Стандарт» диаметром 4,7 метра. Конвертоплан, после модификации получивший обозначение ХС-142 А, предназначался для перевозки до 3500 кг грузов или подразделений десантников. В общей сложности было построено 5 аппаратов, первый был облетан 29 сентября 1964 года, а 11 января 1965 года в полете был впервые выполнен переход между режимами: взлет вертикально, полет горизонтально и посадка вертикально.
Первый XC-142 A был передан ВВС США в июле 1965 года. В ходе последующих летных испытаний пять построенных опытных машин налетали 420 часов (488 полетов, привлекалось 39 военных и гражданских летчиков), включая взлеты/посадки на палубу кораблей, участие в поисково-спасательных учениях, выброске парашютистов и сброс грузов на малой высоте. Конвертоплан имел максимальную взлетную массу 20227 кг, масса пустого - 10270 кг, и мог брать полезную нагрузку массой 3336 кг (32 десантника в полной экипировке или 24 носилочных раненых при 4 сопровождающих).
В ходе испытаний и опытной эксплуатации четыре конвертоплана были разбиты. Министерство ВВС США в 1966 году предварительно заявило о намерении закупить партию серийных конвертопланов С-142 В, но до контракта дело не дошло, и оставшийся экземпляр (зав. № 65–5924) был передан НАСА, где эксплуатировался с мая 1966 по май 1970 года. Предлагался гражданский вариант, «Даунтаунер», рассчитанный на перевозку 40–50 пассажиров на скорости 470 км/час при работе только двух двигателей. Однако эта идея также реализована не была.
Одновременно с работами по ХС-142 А другая компания, «Кертис-Райт», осуществляла работы по конвертоплану Х-100, отличительной особенностью которого было наличие двух несущих винтов. Одноместный Х-100, равно как и ряд других конвертопланов, представлял собой относительно недорогой экспериментальный аппарат, разработанный для оценки технической реализуемости создания и эффективной эксплуатации летательного аппарата с поворотными винтами.
Конвертоплан Х-100
Х-100 имел один турбовинтовой двигатель Lycoming YT53-L-1 мощностью 825 л. с., который размещался в фюзеляже и приводил в движение оба поворотных винта, тогда как балансировка в режиме висения и при полете на малых скоростях обеспечивалась при помощи управляемого реактивного сопла, расположенного в хвостовой части машины. Главной задачей в рамках программы Х-100 была отработка схемы конвертоплана с поворотными винтами, что было необходимо для разработки и постройки более важного аппарата данного типа, вначале получившего обозначение М-100, а затем - Х-19. Также предстояло отработать вопросы создания стеклопластиковых лопастей винтов.
Работы по Х-100 были начаты в феврале 1958 года, в октябре того же года были начаты интенсивные продувки в аэродинамической трубе. 12 сентября 1959 года он совершил первое висение, а 13 апреля 1960 года - выполнен первый переход из одного режима в другой. Однако в последующих испытаниях выяснилось, что летные характеристики конвертоплана не вполне удовлетворительные, а система балансировки и управления на малых скоростях полета не отвечает предъявленным требованиям.
С другой стороны, реализуемость концепции Х-100 была вполне доказана, что побудило разработчиков перейти к работам по более тяжелому конвертоплану Х-19. 21 июля 1960 года испытания Х-100 были завершены, и аппарат был перевезен в Исследовательский центр НАСА имени Лэнгли, а затем был подарен Национальному музею авиации и космонавтики при Смитсоновском институте.
Конвертоплан Х-19
Конвертоплан М-200 (от Model 200) имел фюзеляж «самолетного» типа и два тандемных крыла малого размаха, на законцовках которых находились поворотные воздушные винты диаметром 3,96 метра каждый, приводившиеся во вращение двумя турбовальными двигателями Lycoming T55-L-5 мощностью по 2620 л. с. На случай выхода из строя одного двигателя перекрестная трансмиссия обеспечивала привод всех четырех воздушных винтов от другого. Министерство обороны США рассматривало возможность использования данного конвертоплана в роли разведывательного и транспортного. Машина была облетана 26 июня 1964 года, после чего ее передали для дальнейших испытаний в ВВС США. Ей присвоили новое обозначение X-19. Впрочем, как и в случае с X-100, полученные характеристики оказались хуже ожидаемых. 25 августа 1965 года X-19 разбился в очередном полете.
«Великолепная «Тройка» от компании «Белл»
Одним из решающих, поворотных проектов в истории конвертопланостроения стал аппарат XV-3, разработанный компанией «Белл Эркрафт». Первым ее опытом в данной области стал разработанный в инициативном порядке конвертоплан «Модель 50» Конверт-О-Плейн, за которым последовала целая серия проектов, большая часть из которых, впрочем, далее чертежной доски так и не продвинулась.
Однако затем настал и ее звездный час - компания стала фаворитом в тендере, объявленном в 1950 году командованиями армии и ВВС США в рамках программы создания транспортного конвертоплана (Convertible Aircraft Program). В следующем году компания получила контракт на постройку и проведение всесторонних испытаний двух машин типа XV-3 «Конвертиплэйн».
Восстановленный конвертоплан XV-3
XV-3 представлял собой небольшой конвертоплан со взлетной массой 2177 кг, длиной 9,25 метра и размахом крыла 9,55 метра. Экипаж состоял из двух пилотов, располагавшихся по схеме «тандем». Мощность расположенного в фюзеляже двигателя составляла 450 л. с. Машина имела два трехлопастных винта, которые устанавливались в расположенных на концах крыла гондолах - на особых поворотных устройствах. Перевод винтов из вертикального положения в горизонтальное осуществлялся механически и занимал не более 10 секунд.
Наземные испытания машины стартовали в начале 1955 года на заводе компании в городе Херст, штат Техас. Затем дошла очередь и до летных испытаний - первая машина (Ship 1) поднялась в воздух 11 августа 1955 года, но во время 18-го полета она потерпела небольшую аварию. К счастью, тогда обошлось без жертв. Первый раз смена режимов была выполнена 11 июля 1956 года, но уже 25 октября во время очередной попытки произошла авария - машина разбилась, а пилот получил серьезные травмы.
Во время испытаний очень быстро выяснилось, что машина имеет массу недоработок. Частично они были устранены на втором экземпляре (Ship 2). 18 декабря 1958 года на нем был успешно осуществлен переход из одного режима полета в другой, после чего машину передали для испытаний ВВС и НАСА, за время которых 11 пилотов налетали на XV-3 в общей сложности 125 часов в 250 полетах, выполнив 110 «полных переходов». Кроме того, были отработаны различные варианты взлета и посадки. Так, например, при взлете с укороченным разбегом машина на скорости около 57 км/ч поднималась в воздух при пробеге всего 61 метра (винты устанавливались под углом 80 градусов к горизонту). Летчикам-испытателям удалось достичь на XV-3 высоты 3750 м и развить скорость 213 км/ч, а также отработать посадку на режиме авторотации.
В конечном итоге постройка и испытания двух XV-3 явились важным этапом в мировом авиастроении. Однако успех был только частичным: была доказана сама возможность постройки конвертоплана, но практическую ценность он представлять, по сути, не мог.
Конвертоплан XV-3 во время испытательного полета
Дальнейшая судьба конвертоплана весьма занимательна. В конце 1966 года оставшийся XV-3, зав. № 54–148, был перевезен на площадку хранения летательных аппаратов на военно-воздушной базе ВВС США Дэвис-Монтан в Таксоне, штат Аризона, и почти на два десятка лет о нем забыли. Лишь в 1984 году специалисты из группы проектирования конвертоплана XV-15, разработкой которого занималась компания «Белл», разыскали его в Авиационном музее армии США в Форт-Рукере, штат Алабама. Аппарат восстановили в декабре 1986 года, после чего разобрали и законсервировали в крытом ангаре, где он оставался еще два десятилетия. Наконец 22 января 2004 года XV-3 был перевезен на завод № 6 компании «Белл» в Арлингтоне, штат Техас, и специалисты предприятия приступили к его восстановлению под руководством бывшего инженера программы XV-3 Чарльза Дэвиса. Еще через два года XV-3 занял свое место в экспозиции Национального музея ВВС США в Дейтоне, штат Огайо, где и находится поныне.
Конвертопланы в СССР
Конвертоплан Ми-30 в горизонтальном полете
Советские конструкторы, реально оценивая большое количество сложностей, связанных с разработкой преобразуемого аппарата, достаточно длительное время относились к разнообразным «сомнительным» проектам скептически, но тем не менее работы по проектам конвертопланов были и в СССР.
В частности в КБ Миля. Ми-30 – это советский проект многоцелевого конвертоплана, разработка которого началась в 1972 году в МВЗ им. М. Л. Миля, руководителем проекта был М. Н. Тищенко. Внутри КБ у данной конструкционной схемы было собственное обозначение «винтоплан». Главной задачей при создании Ми-30 было обеспечение таких параметров, как дальность и скорость полета, которые превзошли бы показатели вертолётов аналогичного класса.
Конвертоплан Ми-30 рассматривался создателями в качестве перспективной замены многоцелевому вертолету Ми-8. В изначальном проекте Ми-30 был рассчитан на перевозку 2 тонн груза и 19 пассажиров, но в дальнейшем грузоподъемность машины была увеличена до 3-5 тонн, а пассажировместимость доведена до 32 человек.
В 1972 году конструкторы МВЗ им. М. Л. Миля в инициативном порядке создали проект-предложение транспортно-пассажирского конвертоплана, получившего название Ми-30. По имеющейся в СССР терминологии он первоначально назывался вертолетом-самолетом, но позднее милевцы придумали ему свое собственное обозначение – винтоплан. Главной задачей при проектировании Ми-30 было обеспечение летно-технических параметров, в первую очередь дальности и скорости полета. Первоначально он должен был перевозить до 2 тонн груза и 19 человек десанта.
В качестве силовой установки для новой машины планировалось использовать 2 двигателя ТВ3-117, размещенных над грузовой кабиной, двигатели должны были приводить в действие с помощью трансмиссии 2 несуще-тянущих винта, имеющих диаметр в 11 м. каждый. Винты были расположены по концам консолей крыла. Расчетная скорость полета Ми-30 оценивалась в 500-600 км/ч, а дальность полета должна была составить 800 км. Взлетная масса машины – 10,6 т. К исследованиям в рамках реализации данной программы милевцы смогли подключить ЦАГИ. Вскоре совместными усилиями была начата постройка аэродинамического стенда для проведения испытаний модели винта. В то же время конструкторы ОКБ Миля создали экспериментальную летающую радиоуправляемую модель винтоплана, чтобы в полете изучить переходные режимы, управляемость и устойчивость аппарата.
В процессе разработки заказчик захотел увеличить грузоподъемность Ми-30 до 3-5 тонн, а пассажировместимость довести до 32 человек. В результате этого проект винтоплана был переделан под использование 3-х форсированных двигателей ТВ3-117Ф. При этом диаметр несуще-тянущих винтов вырос до 12,5 м., а взлетная масса Ми-30 до 15,5 т. К началу 1980-х годов конструкторы и ученые из МВЗ успели проработать ряд возможных схем, компоновок и конструкций агрегатов машины, провели основательные аналитические исследования проблем динамики конструкции, аэроупругости, динамики полета и аэродинамики, характерной для преобразуемых аппаратов.
Учитывая глубину проработки проекта, имеющийся многолетний заводской опыт решения трудных задач, Комиссия Президиума Совмина СССР по вопросам вооружения в августе 1981 года издала постановление о создании вертолета Ми-30 с преобразуемой несущей системой (винтоплана). Созданное техническое предложение было представлено на рассмотрение заказчика и институтов МАП. Военные одобрили создание машины, но потребовали поставить на винтоплан более мощные двигатели – 2 двигателя Д-136, расчетная масса конвертоплана возросла до 30 т.
В итоге создание Ми-30 было включено в госпрограмму вооружения на 1986-1995 годы. Но распад СССР и возникшими экономическими трудностями, поставили крест на винтоплане Ми-30 и он так и не выбрался из стадии проведения аналитическо-конструкторских исследований. В последний год существования СССР специалисты ОКБ проектировали 3 различных винтоплана: Ми-30С, Ми-30Д и Ми-30Л, обладавших грузоподъемностью в 3,2, 2,5 и 0,95 тонн соответственно и пассажировместимостью в 21, 11 и 7 человек. Первые 2 конвертоплана имели максимальную взлетную массу в 13 т. их планировалось оснастить силовыми установками из 2-х двигателей ТВ7-117, а третий Ми-30Л (массой 3,75 т.) силовой установкой из 2-х АЛ-34. Велись работы и над созданием боевых вариантов.
В начале 1990-х годов изучалась возможность участия МВЗ им. М. Л. Миля в европейских проектах и программах, в том числе «Еврофар» и «Эврика», которые были направлены на создание конвертопланов аналогичных Ми-30. Но в то время в России еще не было условий для организации такого рода совместных проектов.
Конвертопланы - это специальные летательные аппараты, которые объединяют в себя возможности вертолета и самолета. Они представляют собой машины с поворотными движителями (чаще всего винтовыми), которые на взлете и посадке работают как подъемные, а в полете начинают работать - как тянущие. При этом необходимая для горизонтального полета подъемная сила обеспечивается крылом самолетного типа. Чаще всего двигатели на конвертопланах поворачиваются вместе с винтами, однако на некоторых поворачиваемыми являются лишь винты.
Функционально такая конструкция близка к самолёту вертикального взлёта и посадки (СВВП), но обычно конвертопланы относят к винтокрылым летательным аппаратам из-за конструктивных особенностей винтов. В конвертопланах используются легконагруженные низкооборотные винты, близкие к вертолётным и позволяющие аппарату лететь в вертолётном режиме - при малом угле поворота винтов. Большие винты конвертоплана, сравнимые с размахом крыла, помогают ему при вертикальном взлёте, однако в горизонтальном полёте они становятся менее эффективными по сравнению с винтами меньшего диаметра традиционного самолёта.
Как уже сообщалось, российские и американские ученые ведут работу над созданием летательного аппарата нового типа - конвертоплана. Впрочем, в такой аппарат уже создан и уже начато его ограниченное использование.
Что представляет собой эта машина?
Конвертоплан - это помесь самолета и вертолета. Летательный аппарат, который может садиться и взлетать вертикально, а потом благодаря повороту движителей продолжать горизонтальный полет самолетным способом.
Традиционно к конвертопланам относят винтовые машины, чтобы как-то отличать их от самолетов вертикального взлета и посадки. Есть несколько типов конвертопланов. У одних при смене режима полета поворачивается сразу все крыло, у других гондолы с двигателями и винтами, а у третьих только сами винты.
Выгоды такой концепции очевидны:
Взлет и посадка на пятачке - ценная способность как для военного, так и для гражданского летательного аппарата;
В воздухе конвертоплан развивает большую, нежели вертолет, скорость и опережает своих винтокрылых собратьев по дальности полета.
Но и недостатки тоже есть:
Скорость и дальность полета хоть и больше, чем у вертолетов, но самолетным показателям уступают. Винты, призванные обеспечивать подъемную силу на взлете, теряют эффективность в горизонтальном полете;
Сама конструкция получается более тяжелой. Для авиации нередки ситуации, когда при создании новой машины борьба идет за каждый килограмм, а механизм поворота двигателей весит порядочно;
Кроме того, это дополнительный критически важный узел, который тоже может сломаться;
Ну и самое главное - сложность пилотирования. Для конвертопланов нужны специально обученные, опытные пилоты высокого класса, обладающие навыками пилотирования как самолетов, так и вертолетов. "Последний дюйм" на конвертоплане разыграть не получится.
Таким образом, универсальные машины оказываются эффективнее исходных в довольно узком сегменте задач. Например, если точка, куда необходимо доставить груз, расположена за пределами дальности действия вертолетов, а оборудование взлетно-посадочной полосы не представляется возможным.
Министерство обороны Соединенных Штатов посчитало, что подобные ситуации будут случаться достаточно часто, и заказало под это дело более полутора сотен конвертопланов Bell V-22 Osprey для нужд морской пехоты. Машина получилась довольно дорогой (около 116 млн долларов) и не очень надежной.
Только за десять лет эксплуатации произошло 6 катастроф, которые унесли жизни семи человек. Последняя произошла в 2016 году, когда 17 мая Osprey, на борту которого находились 22 человека, совершил жесткую посадку на Гавайях. И это не считая пятнадцатилетний период доводок и испытаний, за который в результате аварий этой сверхсложной машины погибли 30 человек.
Зато Соединенные Штаты вправе гордиться уникальной техникой, которой нет на вооружении других армий планеты.
Но, возможно, такая ситуация через некоторое время закончится. Недавно от российского концерна "Вертолеты России" поступила информация, что работы по созданию отечественного конвертоплана уже идут. Причем заявил об этом не кто-нибудь, а директор компании
Андрей Шибитов:
"Совместно с нашими партнерами мы прорабатываем совершенно новую для России технологию конвертоплана с гибридной силовой установкой. Планируем, что такая конструктивная схема позволит нам уверенно достичь скорости до 500 километров в час".
Предполагается создать сначала беспилотную машину со взлетным весом около 300 килограмм. Маленький экземпляр нужен исключительно для демонстрационных целей, чтобы заранее оценить перспективы проекта.
Затем планируется такая же, но уже на две тонны. Эта машина уже может использоваться как отдельная единица со своим спектром задач, приличествующих тяжелому беспилотнику.
В 30-е годы прошлого века советские авиаконструкторы прорабатывали различные варианты построения конвертоплана. Но дальше НИР это дело не сдвинулось. Энтузиастом развития этого вида летательных аппаратов был конструктор Борис Юрьев.
В 1934 году он предложил проект истребителя «Сокол», который должен был иметь поворотное крыло и пару винтов в гондолах. Однако ни «Сокол», ни другие геликоптеры-аэропланы Юрьева так и не дошли до стадии лётных испытаний - уровень технологий в ту пору был ещё недостаточен.
До начала Второй мировой войны исследования велись и в Германии. Все они остановились на стадии чертежей: конвертоплан P.1003 фирмы «Вессерфлюг», вундерваффе («чудо-оружие») Fa-269 компании «Фокке и Ахгелис», а также проекты компаний «Хейнкель» и «Фокке-Вульф».
К конвертопланам можно отнести и английский преобразуемый вертолёт Fairey Rotodyne, способный с помощью двух тянущих турбовинтовых двигателей переходить в режим авторотации несущего винта (вращение с помощью набегающего потока воздуха, как в ветряной мельнице), при взлёте работающего как вертолётный. В 1958 году этот аппарат был представлен на авиасалоне в Фарнборо. Он развивал рекордную для винтокрылых аппаратов скорость 400 км/ч.
В в 50-х годах был построен прообраз конвертоплана XYF-1 Pogo. В 1954 году XFY-1 совершил первый полёт с переходом в горизонтальное положение и последовавшую за этим вертикальную посадку.
В 1972 году за дело всерьез взялось КБ Миля, начав разработку конвертоплана Ми-30 с двумя поворотными винтами, изменяющими положение вместе с расположенными в гондолах двигателями.
После того, как были достигнуты положительные результаты - грузоподъемность спроектированной машины составляла 5 тонн, а число перевозимых десантников равнялось 32, - на 1986?1995 годы было запланировано изготовление и испытание опытных образцов. Однако этот проект, как и десятки других по всей стране, был закрыт в связи с перестройкой и последующим развалом промышленности.
Интересный - единственная страна, у которой на вооружении стоят конвертопланы, а американский Bell V-22 Osprey («Скопа») - единственный в мире серийно выпускаемый конвертоплан.
Создание V-22 Osprey в началось в 1980-х годах после провала операции «Орлиный коготь» (попытка освобождения заложников в Иране 24 апреля 1980 года), когда появилась необходимость создания более скоростной альтернативы вертолёту. В то время уже существовали самолёты вертикального взлёта, но у них был ряд недостатков, связанных с неустойчивостью при взлёте, сложностью в пилотировании, худшими показателями грузоподъёмности и дальности полёта по сравнению с обычными самолётами. Также при взлёте раскалённая струя отработанных газов реактивных двигателей вызывала эрозию покрытия взлётно-посадочных площадок.
Лётные испытания новой машины начались 19 марта 1989 года. Уже в сентябре Оsprey с успехом продемонстрировал изменение полёта с вертикального на горизонтальный. В декабре 1990 года конвертоплан совершил первую посадку на палубу авианосца USS Wasp.
Такими машинами было решено оснастить корпус Морской пехоты и Силы специальных операций. ВМС заключили контракт на приобретение четырёх V-22 и модернизацию двух уже существующих прототипов, которые предполагалось сделать более лёгкими и дешёвыми. Цена одного аппарата составляла $71 млн.
Сейчас в России решили вернуться к идее создания «самолето-вертолета». Но пока это происходит на уровне исследований, проводящихся в российских вузах. Которые, тем не менее, могут дать реальный результат. Так, в Ухтинском университете при участии МФТИ и ЦАГИ выполнена НИР «Определение рациональных параметров нового транспортного средства (конвертоплана) для северных районов и шельфовых месторождений».
По результату этой НИР вполне реально построить конвертоплан, имеющий дальность полета в 2000 км с 14 пассажирами на борту, включая двоих пилотов. Полезная нагрузка машины - 3 тонны. Но, естественно, для доведения дела до победного конца требуется солидное финансирования. При этом потенциальные инвесторы прекрасно понимают, что, исходя из мирового опыта, дело это чрезвычайно затяжное и рискованное.
Холдинг «Вертолёты России» планирует создать к 2019 году прототип первого в РФ электрического конвертоплана массой 1,5 тонны. Речь идёт о беспилотном летательном аппарате VRT30, который был представлен на форуме МАКС-2017. Конвертоплан - гибрид самолёта и вертолёта - очень дорогая и высокотехнологичная машина. На данный момент только серийно выпускают и применяют конвертопланы в военных целях. В российской армии таких летательных аппаратов нет, несмотря на то что пионером в разработке этих чудо-машин был советский конструктор Борис Юрьев. Какие задачи способны выполнять конвертопланы и появятся ли они на вооружении ВС РФ.
Проекты по созданию российского конвертоплана начинают обретать реальные черты. Конструкторское бюро «ВР-Технологии» (входит в холдинг «Вертолёты России») планирует через два года представить прототип первого электрического конвертоплана беспилотного типа VRT30.
Макет будущего аппарата был представлен на авиакосмическом салоне МАКС-2017, который прошёл в июле 2017 года. Конвертоплан взлётной массой 1,5 тонны сможет развивать высокую скорость и подниматься в воздух без разгона по взлётно-посадочной полосе.
«Сегодня мы совместно с нашими партнёрами из компании «СуперОкс» разрабатываем новую летающую лабораторию конвертоплана, в бортовой кабельной сети которой будут использованы технологии высокотемпературной сверхпроводимости, что положительно скажется на весогабаритных и лётных характеристиках прототипа», - заявил генеральный директор холдинга «Вертолёты России» Андрей Богинский.
Все Конвертопланы сталкиваются со специфической проблемой управляемости, которая не является характерной для самолётов. На самолетах, движущихся с достаточно высокой поступательной скоростью, традиционные органы управления (элероны, рули направления и рули высоты) находятся в воздушном потоке. Реакция воздушного потока на отклонение этих органов управления обеспечивает управляющие силы, которые изменяют положение самолёта в пространстве. На конвертопланах использование таких органов управления полётом возможно лишь на режиме горизонтального (поступательного) полёта, но они оказываются бесполезными на режимах вертикального взлёта и посадки, а также висения (так как на этих режимах набегающий поток отсутствует).
Поэтому Конвертопланы должны располагать второй системой управления, эффективной при малых или нулевых значениях воздушной скорости. В зависимости от схемы и силовой установки летательного аппарата такую роль может выполнять:
струйная (реактивная) система управления, в которую входят установленные на законцовках крыла и в других точках летательного аппарата сопла и быстродействующие клапаны;
система управления вектором тяги, состоящая из нескольких воздушных винтов для создания и непосредственного управления подъёмной силой;
поверхности управления, расположенные в спутном следе основных воздушных винтов или турбин.
По своей схеме, конвертопланы можно условно подразделить на два основных класса, каждый из которых характеризуется специфическими для него проблемами передачи и преобразования тяги, развиваемой силовой установкой.
Первый класс - конвертопланы с горизонтальным положением аппарата на взлётно-посадочных режимах.Эти аппараты остаются в горизонтальном положении - как на взлётно-посадочных режимах, так и на режиме горизонтального полёта. В этих конвертопланах для осуществления переходных режимов типа взлёта используется тяга воздушных винтов, вентиляторов или реактивных двигателей, после чего производится изменение направления вектора тяги таким образом, что аппарат начинает выполнять обычный горизонтальный полёт. На режиме горизонтального полёта необходимая для движения аппарата подъёмная сила обыкновенно создаётся за счёт обтекания потоком довольно традиционных крыльев. В некоторых из летательных аппаратов этого класса устройства создания тяги отклоняются на небольшой угол для обеспечения горизонтального полета. В этом положении они также создают значительную часть подъёмной силы.
Второй класс - конвертопланы с вертикальным положением аппарата на взлётно-посадочных режимах. К этому классу аппаратов относятся конвертопланы, которые взлетают и садятся в вертикальном положении, а для перехода к горизонтальному полёту совершают поворот на 90°. Аппаратам этого класса присущи принципиальные недостатки, делающие их непригодными для коммерческого применения. Было построено всего несколько аппаратов этого типа. Как правило, это одноместные военные аппараты типа самолётов-истребителей либо чисто экспериментальные образцы.
Спасибо за интерес. Оценивайте, ставьте лайк, комментируйте, делитесь. Подписывайтесь.
