Реактивный конвертоплан. Конвертопланы — это специальные летательные аппараты, которые объединяют в себя возможности вертолета и самолета. Сввп с вертикальным положением

Фабрика-краулер развернулась и начала опускаться. Вот она сползла по сухой полосе у подножия хребта. Её гусеницы коснулись песка. Гурни открыл колпак конуса и приладил на себе предохранительные ремни. Едва фабрика приземлилась, как он выпрыгнул на песок и захлопнул за собой конусообразный колпак. К нему присоединились пять человек его личной охраны, выпрыгнувшие из носового отсека. Остальные освободили транспортные крепления фабрики. Её крылья дрогнули, разошлись и описали первый полукруг, после чего огромная фабрика-краулер взмыла в воздух и полетела в сторону тёмной полосы. На то место, где она стояла, приземлился топтер, потом ещё и ещё. Высадив людей, они снова поднимались в воздух.

Фрэнк Герберт, «Дюна»

Летательный аппарат тяжелее воздуха с вертикальными взлётом и посадкой, который может неподвижно «зависать» на месте и при этом быстро передвигаться в горизонтальном направлении, всегда был лакомым кусочком для военных. Ещё бы - с помощью такой машины упрощаются высадка десанта и эвакуация раненых с поля боя, доставка груза и боеприпасов солдатам; аппарат можно использовать для уничтожения отдельно стоящих целей, для разведки и корректировки артиллерийского огня.

МАШИНА-ПРООБРАЗ

Первой попыткой использовать необычные винтовые аппараты на войне было применение автожиров (от греческого аutos - сам и gyros - вращение). Автожир - это странная штука: внешне он похож на самолёт без крыльев, но с винтом, подобным вертолётному. Но, в отличие от последнего, винт автожира вращается свободно, в режиме авторотации, создавая подъёмную силу; от двигателя приводится только пропеллер, тянущий машину вперёд.

Впервые идея соорудить аппарат такого типа пришла в голову испанскому авиаконструктору Хуану де ля Сиерве. Наблюдая в 1919 году, как падает спроектированный им трёхмоторный биплан, он заметил, что винты под воздействием набегающего потока воздуха начали авторотировать, то есть самопроизвольно вращаться. Дальнейшие рассуждения были просты: если бы у биплана имелся большой несущий винт-авторотатор, то летчик-испытатель мог бы выжить!

После ряда неудач Хуану удалось сконструировать вполне прилично летающий автожир (модель С-4, 1923 год), а чуть позже - демонстрационную модель С-8, которая произвела фурор в Европе. На С-8 конструктор совершил перелёт Париж-Лондон. Вскоре после этого автожиры появились и в СССР (1929 год, конструкция инженеров Камова и Скржинского), затем - в Великобритании, а позже подобные машины стали конструировать все остальные ведущие страны мира.

ПЕРВЫЕ ШАГИ КОНВЕРТОПЛАНОВ

Шли годы. Автожиры на боевом посту сменились вертолётами, но последние обладали одним серьёзным недостатком - сравнительно небольшой горизонтальной скоростью. Несимметричная обдувка лопастей несущего винта (они двигались то по встречному воздушному потоку, то против него) приводила к тому, что «потолок» скорости вертолёта к концу 50-х годов составлял примерно 300 км/ч - и это при том, что самолёты уже могли летать с трёхкратной скоростью звука! Специалисты по аэродинамике предостерегали: бесконечно увеличивать число оборотов несущего винта нельзя, так как при этом может возникнуть флаттер (самовозбуждающиеся колебания частей летательного аппарата), что приведёт к потере устойчивости и управляемости, а то и вовсе к разрушению конструкции. Что же делать? Может быть, стоит оснастить вертолёт самолётными крыльями? Эврика!

Впрочем, новое - это всего лишь хорошо забытое старое, ведь первые опыты с летательными аппаратами комбинированной схемы были предприняты ещё в 1930-х годах. И вот спустя два десятка лет попытки создать гибриды вновь предприняли США, Великобритания, Франция, Канада и ряд других стран - почти одновременно.

В попытке достичь высоких скоростей на преобразуемых летательных аппаратах конструкторы пошли двумя путями. В первом случае машина (винтокрыл) имела несущий винт, как у вертолёта, плюс ещё винт (или несколько винтов) в вертикальной плоскости, как у самолёта. Вторая схема оказалась намного интересней: геликоптер оснащался поворотными моторными группами на крыльях, то есть прямо в полёте можно было превращать вертолёт в самолёт и наоборот. Последняя конструкция получила наименование «конвертоплан».

ГИБРИД ДЛЯ СПЕЦНАЗА

Ещё в октябре 1936 года в Московском авиационном институте состоялась защита проекта «Сокол» - летательного аппарата с поворотным крылом. Студенту Курочкину удалось предвосхитить развитие конвертопланов на три десятилетия вперёд - лишь в 1964 году после долгих исследований, после напряжённой работы конструкторов, аэродинамиков и инженеров американских компаний Vouht, Ryan и Hiller был создан военно-транспортный винтокрыл ХС-142А. Он был оснащён поворотным крылом размахом 20,6 м с закрылками и предкрылками, прикреплённым к фюзеляжу на шарнирах.

Синхронный механизм поворачивал крыло на угол до 106°. На плоскости крепились четыре турбовинтовых двигателя, которые выдавали при взлёте мощность 2850 л.с. и обеспечивали конвертоплану максимальную скорость 604 км/ч. В носу размещалась двухместная кабина пилотов с катапультируемыми креслами. Поднимать в воздух и сажать ХС-142А можно было как по-вертолётному (с места/на место), так и по-самолётному, с разбегом или пробегом.

ВИНТОКРЫЛЫ: В ПОГОНЕ ЗА ПРИБЫЛЬЮ

Идея скрестить вертолёт с самолётом пришла в голову многим конструкторам сразу после Второй мировой войны - инженеры США, Франции, Великобритании, Канады и ряда других стран в погоне за сверхприбылью от эксплуатации скоростного коммерческого вертолёта включились в гонку конструкторов. Суммы на это дело тратились соответствующие: например, американская авиакомпания «Макдонелл» направила на разработку прототипа более 50 миллионов долларов плюс ещё 75 миллионов заплатила за его модификацию. Первыми подобный аппарат, получивший наименование «винтокрыл», подняли в воздух советские пилоты - это был ЦАГИ-11ЭА (1936 год). Но война остановила экспериментальные разработки, да и известно про ЦАГИ довольно мало, поэтому американские авиационные историки считают «первенцем» своё детище - конвертоплан McDonnell XV-1 1955 года постройки. Не так давно, кстати, американский журнал Aviation Week перепечатал репринтным методом передовицу старой газеты, по которой лихо пролетал этот «новый, небывалый доселе вид авиационной техники». Как и любой вертолёт, XV-1 оснащался несущим винтом, а от самолёта ему достались крылья и толкающий пропеллер. В горизонтальном полёте тяга создавалась поворотным несущим винтом и пропеллером. В случае отключения винта от трансмиссии подъёмную силу машине создавало крыло. Шасси были заменены на стальные лыжи, что было неудивительно, ведь взлёт McDonnell происходил по-вертолётному. Двигатель «Континенталь» при этом отдавал всю мощность несущему винту мотора, который одновременно работал и на воздушный компрессор. К концам лопастей подавался сжатый воздух и топливо - то есть американцы фактически применили реактивный привод.

Канадские конструкторы, в свою очередь, для обеспечения устойчивости и управляемости конвертоплана в режиме зависания снабдили свое детище СL-84 двумя хвостовыми соосными винтами, располагающимися за килем и стабилизатором. После вертикального взлёта они останавливались, несущие винты разворачивались, крыло фиксировалось, и спустя 10 секунд СL-84 уже нёсся вперёд, набирая скорость в 500 км/ч.

В то же время появился ещё ряд конвертопланов различных американских компаний: тема была модная, ВВС США обещали купить всё, что пройдёт хотя бы первичные испытания, и инженеры с радостью окунулись в работу. Одной из наиболее оригинальных конструкций был Bell Х-22А не с двумя, а аж с четырьмя двигателями YT58-GE-8D общей мощностью 1250 л.с. На этом конвертоплане винты впервые за короткую историю подобных машин были помещены в круговые кожухи, что значительно повышало эффективность и при вертикальном движении, и при горизонтальном полёте. Первый из двух изготовленных «Беллов» разбился (пилот выжил) при посадке на ранней стадии испытаний, но второй успешно летал с 1966 по 1988 год, хотя в серийное производство модель так и не пошла.

Европа в этом вопросе немного отставала, но оригинальные разработки также иногда появлялись. Пожалуй, самым известным европейским конвертопланом 1960-х был французский Nord 500 Cadet - маленький, юркий, лёгкий (всего 1300 кг в снаряжённом состоянии). На Парижском авиационно-космическом салоне 1967 года одноместный конвертоплан понравился военным, и компании Nord было предложено изготовить несколько экземпляров для разведки и наблюдения. Правда, испытания затянулись; первый полёт Nord 500 совершил лишь в 1968-м, годом позже его «продували» в аэродинамической трубе, а потом как-то исчезла потребность в подобной машине. Разведку можно было проводить и на компактном вертолёте.

ХВОСТОМ ВПЕРЁД

Canadair CL-84 уже бегло упоминался в этом материале, но ему стоит уделить чуть больше внимания. Всё-таки эта модель вышла за рамки простой испытательной программы: Министерство обороны заказало производителю несколько машин для постановки на вооружение.

Компания Canadair проявила интерес к конвертопланам в 1956-м, а к 1965 году изготовила собственный гибрид - CL-84 Dynavert. Летательный аппарат, вмещавший 12 человек (плюс 2 члена экипажа), обладал традиционным круглым в сечении фюзеляжем. Очень интересный момент в конструкции CL-84: крылья аппарата были способны разворачиваться на угол до 100°, что обеспечивало возможность не только зависать на месте, но и лететь хвостом вперёд со скоростью 56 км/ч!

Первая демонстрация зависающего в воздухе конвертоплана произошла 7 мая 1965 года. После 145 полётных часов аппарат разбился (12 сентября 1967 года), но канадское Министерство обороны уже успело заказать три экземпляра улучшенного самолёта CL-84-1, присвоив ему армейское обозначение СХ-84. Изменения коснулись турбовинтовых двигателей, мощность которых увеличили, как и объём топливных баков. Также появились две дополнительные точки внешней подвески. Вооружение армейского варианта составляли 7,62-мм пулемёт, 20-мм пушка и 19 ракет.

Первый СХ-84 взлетел 19 февраля 1970 года, в феврале 1972-го совершил несколько приземлений на корабль управления системы подводного наблюдения «Гуам», но в августе 1973-го также разбился. Второй самолёт участвовал в программе морских испытаний системы подводного наблюдения в составе авиакрыла корабля «Гуадалканал» в марте 1974 года, однако канадские военные аппарат принять на вооружение так и не решились.

ВИНТОКРЫЛ ДЛЯ ХРУЩЁВА

В СССР, с его огромными просторами и отсутствием развитой аэродромной сети, перспектива использования большегрузных винтокрылых машин казалось спасительной - причём как для военных, так и для гражданских задач. В середине 50-х годов ОКБ знаменитого авиаконструктора Камова принимает революционное решение: строить летательный аппарат поперечной схемы с двумя тянущими винтами и двумя несущими винтами на концах крыльев. Для отечественной авиации этот тип летательного аппарата был внове и сочетал в себе достоинства вертолёта, способного вертикально взлетать и садиться, и самолёта с его большой грузоподъёмностью, дальностью и скоростью полёта. Но в первую очередь конвертоплан создавался для перевозки десантников, военной техники и больших грузов.

В 1961 году летчики-испытатели ОКБ установили на Ка-22 восемь мировых рекордов, в том числе по скорости (356,3 км/ч) и по максимальной массе груза, поднятого на высоту 2000 м (16 485 кг). Любопытны и характеристики винтокрыла: максимальная взлётная масса - 42 500 кг; размеры грузовой кабины - 17,9 х 2,8 х 3,1 м. Для сравнения: максимальная взлётная масса самого большого на тот момент вертолёта Ка-25 была 7000 кг. Однако в серию винтокрыл так и не пошёл. Не последнюю роль в этом сыграли два крушения опытных аппаратов, после которых руководство ВВС стало относиться к винтокрылу с недоверием.

Первая катастрофа произошла в аэропорту Джузалы, куда на посадку заходил винтокрыл 01-01. Одновременно с ним на запасную полосу садился рейсовый самолёт Ил-14, пилот которого в объяснительной записке по поводу катастрофы потом написал: «За 10–15 секунд до катастрофы я находился на прямой, заходя на посадку с курсом 240 на запасную полосу. Винтокрыл находился впереди меня на удалении 300–400 метров и на 50–80 м ниже. Никаких отклонений от нормальной траектории планирования винтокрыла не наблюдалось. На высоте 50–70 м винтокрыл слегка скабрировал (я увидел это по изменению проекции винтокрыла при взгляде сзади и сверху), затем стал разворачиваться влево с одновременным переворотом на спину. Характер разворота - сначала замедленный, затем энергичный с переходом в крутое отрицательное пикирование. Винтокрыл столкнулся с землёй, развалился и вспыхнул. Из очага пламени в южном направлении отлетели две-три крупные детали, оставляя шлейф пыли по земле». Из семи членов экипажа конвертоплана не спасся никто. На штурвале разрушенной машины обнаружили кисть руки пилота Ефремова, разжать которую смогли с большим трудом…

Для не-летчиков стоит пояснить, что кабрирование - это движение летательного аппарата, когда его нос слегка «задирается» относительно местного горизонта.

Второй инцидент оказался столь же трагичным. «Свидетелей катастрофы было очень много - люди шли и ехали на работу в это время, - писал один из членов ОКБ Камова. - Погибли Рогов и Бровцев. Остальные члены экипажа рассказали о начале и развитии катастрофы. Взлет «по-самолётному», спокойный полёт на высоте 1000 метров в продолжение 15 минут. Скорость до 310 км/час. При планировании и уменьшении скорости до 220–230 км/час внезапно начался самопроизвольный правый разворот, который не удалось парировать левой педалью и штурвалом. Машина развернулась почти на 180°, когда Гарнаев вмешался в управление и, думая, что разворот является следствием разношагицы тянущих винтов, разгрузил их, резко увеличив углы общего шага несущих винтов на 7–8°. Винтокрыл замедлил правый разворот, перевалился на нос и начал круто пикировать. Потеряв 300–400 м высоты, машина уменьшила угол пикирования до 10–12°, но в это время бортмеханик сбросил створку фонаря, она попала в лопасть правого винта, которая обломилась, и несбалансированные центробежные силы оторвали всю правую мотогондолу…»

В общем и целом можно сказать, что работа над летательными аппаратами с возможностью геликоптерного старта и полёта «как самолёт» революции в самолётостроении не вызвала. Но знания, приобретённые лётчиками-испытателями, которые управляли необычными машинами сразу в двух режимах полёта, пригодились их коллегам уже совсем скоро - спустя несколько лет появились реактивные самолёты вертикального взлёта и посадки.

Не прошли мимо подобных летательных аппаратов и писатели-фантасты - машины с поворотными гондолами двигателей можно встретить во многих фантастических книгах, кинолентах и компьютерных играх.

Во что поиграть?

James Bond 007: Blood Stone (2010)

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.

Сегодня многие видели по телевизору или в интернете сюжеты о таком интересном летательном аппарате, как конвертоплан, кто-то читал о них в журналах. Что же представляют собой эти интересные машины? Конвертопланы - это летательные аппараты, которые способны выполнять вертикальный взлет и посадку (как обычные вертолеты), но при этом в состоянии осуществлять длительный горизонтальный высокоскоростной полет, который характерен для самолетов. Так как подобные летательные аппараты в полной мере не являются ни самолетами, ни вертолетами, то это сказывается на их внешнем облике. Помимо этого тот факт, что данные летательные аппараты характеризуются различающимися режимами полета, при их создании и проектировании нередко приходится идти на компромиссные решения.

Стоит отметить, что мечты о постройке такого летательного аппарата, который был бы способен совершать вертикальный взлет и посадку, одновременно с высокоскоростным горизонтальным полетом имеют столь же давнюю историю, как и мечты о полетах вообще. Первые проекты чего-то похожего предложил в свое время еще Леонардо да Винчи. Сама идея «скрестить» достаточно быстрый, но ограниченный по полетным режимам и условиям базирования самолет и гораздо менее скоростной, но неприхотливый к местам взлета и посадки вертолет занимала умы конструкторов и военных долгие годы. Однако сколь-либо заметного развития такие аппараты смогли достичь только в последнее время.

Работы по конвертопланам - летательным аппаратам, которые за счет поворота воздушных винтов могли преобразовываться из вертолета в самолет и обратно, велись во многих странах мира. Конструкторы практически всех государств, обладавших развитой авиационной промышленностью, работали над такими машинами более полувека. Первые работы в данной области можно отнести к 1920-1930-м годам прошлого века. Над созданием конвертоплана работали в предвоенной Европе, во время войны над проектом таких машин работали в Германии. В 1970-х годах в СССР в ОКБ Миля велись работы по проекту конвертоплана Ми-30, который так и не поднялся в небо. В итоге определенных успехов в их создании добились только в США. Единственный серийно выпускаемый сегодня конвертоплан Bell V-22 Osprey находится на вооружении морской пехоты США. Его разработка компаниями Boeing и Bell заняла более 30 лет.

Проект американского конвертоплана VZ-2

По своей схеме конвертопланы можно условно поделить на 2 основных класса, каждый из которых характеризуется своей собственной спецификой и характерными для него проблемами преобразования и передачи тяги, развиваемой силовой установкой машины. Речь идет о конвертопланах с поворотным крылом и конвертопланах с поворотными винтами.

Летательные аппараты с поворотным крылом сочетают в себе характеристики многодвигательных самолетов, у которых моторы расположены на консолях крыла в фиксированном положении с возможностями вертикально взлетающих и садящихся вертолетов. Данное техническое решение позволяет достичь дальностей и скоростей полета характерных для самолетов (также возможностей по транспортировке грузов), вместе с возможностью совершения верти¬кального взлета и посадки. Во время взлета крыло данных аппарата устанавливается в вертикальное положение, а воздушные винты создают необходимую для взлета машины тягу. Во время переходного режима полета крыло постепенно возвращается в горизонтальное положение. После возвращения в горизонтальное положение вся подъемная сила создается крылом, а воздушные винты обеспечивают необходимую для горизонтального перемещения аппарата тягу.

В свое время ряд американских авиастроительных фирм, а также одна канадская компания экспериментировали с подобными аппаратами, некоторые из их экспериментов можно считать достаточно удачными. К примеру, американский конвертоплан с поворотным крылом Х-18. Конвертоплан Х-18 обладал фюзеляжем прямоугольной формы и высоко расположенным крылом небольшого размаха. В средней части крыла были смонтированы 2 мощных турбовинтовых двигателя Allison Т40-А-14 развивавших мощность в 5 500 л.с. каждый. Данные двигатели оснащались трехлопастными турбоэлектрическими винтами противоположного вращения «Кертис-Райт» (диаметр винтов составлял 4,8 метра).

Конвертоплан X-18 c поворотным крылом

Во время взлета машины «по-вертолетному» все крыло конвертоплана поворачивалось вместе с двигателями (вокруг своей продольной оси на 90 градусов). При этом для взлета аппарата с максимальной нагрузкой использовался стандартный самолетный взлет. Помимо этого, в хвостовой части летательного аппарата находился дополнительный турбореактивный двигатель Westinghouse J-34-WE, развивавший тягу в 1530 кгс. Его реактивная струя могла изменять свое направление в вертикальной плоскости, что существенно улучшало управляемость конвертоплана на малых скоростях полета.

В 1958 году был изготовлен первый и, как оказалось впоследствии, единственный опытный экземпляр Х-18. Данный конвертоплан прошел достаточно интенсивный цикл наземных испытаний, после чего в 1959 году был передан в Исследовательский центр им. Лэнгли, где 24 ноября 1959 года впервые поднялся в воздух. До завершения летных испытаний в июле 1961 года конвертоплан Х-18 успел выполнить около 20 полетов. Главной причиной окончания его испытаний и последующего свертывания программы стала неисправность в механизме изменения шага воздушного винта, которая произошла в последнем полете аппарата, а также тот факт, что его двигатели «не были взаимосвязаны». Во время одного из своих дальнейших наземных испытаний конвертоплан Х-18 был разрушен и закончил свою жизнь уже на свалке. Впрочем, стоит отметить, что данный конвертоплан позволил собрать достаточное количество данных, которые были необходимы для постройки более тяжелого и совершенного конвертоплана ХС-142, обладающего 4-мя двигателями.

Вторым наиболее распространенным типом конвертопланов можно назвать модели с поворотными винтами. Они получили более широкое распространение, по крайней мере, среди экспериментальных летательных аппаратов точно. Недостатком таких моделей в сравнении с классическими вертолетами является необходимость в наличии крыльев достаточно большого размаха. Это обусловлено тем, что на таких аппаратах чаще всего монтируются рядом 2 достаточно больших по диаметру винта. Это требует увеличения площадки, которая используется для выполнения взлета и посадки. Так как в конструкции многих конвертопланов применяются силовые установки, состоящие из нескольких двигателей, которые и приводят в движение воздушные винты, отказ одного или сразу нескольких из них может иметь катастрофические для аппарата последствия. Учитывая это, для того чтобы предотвратить катастрофу в конструкции многодвигательных конвертопланов часто можно встретить перекре¬стные трансмиссии, которые позволяют обеспечить привод нескольких воздушных винтов всего от 1 двигателя, что в свою очередь ведет к росту массы таких аппаратов.

Bell V-22 Osprey с поворотными мотогондолами

Стоит отметить, что поворотными обычно являются не сами винты, а гондолы с ними, как это реализовано на единственном серийно выпускающемся конвертоплане Bell V-22 Osprey. Данный летательный аппарат, находящийся на вооружении морской пехоты США оснащается 2-мя двигателями Rolls-Royce T406 мощностью в 6150 л.с. каждый. Двигатели расположены в специальных гондолах на концах крыла и могут поворачиваться на угол до 98 градусов. Трехлопастные винты с трапециевидными лопастями связаны между собой синхронизирующим валом, который проложен внутри крыла конвертоплана. Данный вал также позволяет Bell V-22 Osprey совершить посадку лишь с 1 работающим двигателем. С целью уменьшения массы конструкции конвертоплана около 70% аппарата изготавливается из композитных материалов на основе стекло- и углепластиков с эпоксидным связующим, что делает его конструкцию на 25% легче металлического аналога.

Поскольку данный конвертоплан должен базироваться на ограниченных по размерам площадках, он оснащен складывающимися крыльями и винтами, что позволяет уменьшить его ширину на земле до 5,51 метров. Экипаж конвретоплана состоит из 2 человек, а в его грузовом отсеке могут разместиться 24 десантника со своим вооружением. Винты конвретоплана диаметром 11,6 метра с целью снижения веса также производятся из стеклопластика

С развернутым крылом ширина Bell V-22 Osprey по концам лопастей составляет 25,78 метра. Длина его фюзеляжа - 17,48 метра. Высота машины - 5,38 метра, при вертикально установленных двигателях возрастает до 6,73 метров. Максимальная взлетная масса чуть более 27 тонн, при этом масса полезной нагрузки при использовании вертикального взлета - 5 445 кг. Масса груза на внешней подвеске составляет при использовании 2-х крюков 6 147 кг. Максимальная скорость конвертоплана в самолетном режиме полета - 483 км/ч, в вертолетном режиме - 185 км/ч. Практическая дальность полета - 1627 км.

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.

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.