Вертолеты будущего: на «гражданке»

Лопасти Родины

Россия находится в числе мировых лидеров по производству вертолетов, и с каждым годом объем выпускаемой продукции растет. Если в 2007 году авиационные предприятия страны произвели чуть больше 100 винтокрылых машин, то в 2012 году – почти 300. За последнее время на мировом рынке вертолетостроения Россия вышла на третье место. По итогам 2013 года холдинг «Вертолеты России», в состав которого входят все вертолетостроительные компании страны, выпустил более 300 вертолетов, считая гражданские и военные.

Динамика не может не радовать, но здесь есть и свои нюансы. Дело в том, что почти все модели российских вертолетов в основе своей были разработаны еще в СССР. Конечно, вечно стоять на месте и при этом навязывать борьбу ведущим мировым производителям не получится. На каком-то этапе наследие Советского Союза себя исчерпает, а принципиально новые разработки требуют соответствующего финансирования и наличия кадрового потенциала. Среди моделей российских винтокрылых машин особняком стоят легкие вертолеты – Ансат и Ка-226 – они были созданы уже после краха Союза. Но эти вертолеты, как и некоторые другие новые модели, не получили широкого распространения ни в России, ни за ее пределами. Ведь принципиально новая техника всегда нуждается в доработке, а в суровых условиях 1990-х финансирование новых разработок было весьма условным. Таким образом, реализация многих проектов началась только сейчас, с большим опозданием. 

Даже в наше время самой большой популярностью пользуются модели, разработанные на базе легендарного советского вертолета Ми-8. С одной из таких машин мы и начнем. 

На авиасалоне МАКС-2013 дебютировал перспективный вертолет Ми-171А2. Близкое родство новой модели с «восьмеркой» видно невооруженным глазом: Ми-171А2 унаследовал многие черты от своего прародителя, сочетая простоту и надежность с требованиями XXI века. При создании этой машины были в полном объеме учтены пожелания операторов. Новый многофункциональный вертолет может брать на борт до 24 пассажиров и перевозить на внешней подвеске до 5 т груза. Во время испытаний была подтверждена заявленная максимальная скорость – 280 км/ч. В сравнении с предыдущими модификациями Ми-8, Ми-171А2 имеет более мощный двигатель, усовершенствованную конструкцию фюзеляжа и принципиально новую электронику. 

Отечественные авиастроители связывают большие надежды с новым многоцелевым вертолетом Ми-38. Разработка перспективной машины началась еще в 1980-е годы. Планировалось, что «тридцать восьмой» придет на замену Ми-8/Ми-17. С тех пор много воды утекло, и проект претерпел большие изменения. Как и подавляющее большинство современных вертолетов, новая машина имеет «стек­лянную кабину», в которой вместо аналоговых приборов установлены электронные дисплеи. Планируется, что будет построено множество модификаций Ми-38, предназначенных для решения самых разных задач. В пассажирской модификации вертолет будет способен брать на борт до 32 пассажиров. В других версиях он сможет использоваться для транспортировки грузов, эвакуации раненых, патрулирования морского пространства и иных целей. Помимо гражданских, планируется создание и военного варианта. 

Особенность новой машины – широкое применение композитных материалов. В частности, из композитов сделаны лопасти и несиловые элементы фюзеляжа Ми-38. На сегодняшний день машина проходит испытания, всего построено четыре прототипа. 

На Московском вертолетном заводе имени Миля ведется разработка еще одного долгостроя – многоцелевого вертолета Ми-54. Эта машина призвана не столько составить конкуренцию Ми?38, сколько дополнить его и другие новые модификации Ми-8/17. Все-таки, Ми-54 – вертолет несколько другого класса. 

Если максимальная взлетная масса Ми-38 составляет 15,6 т, то взлетная масса Ми-54 не достигает и 5 т. Он меньше и компактней средних российских многоцелевых вертолетов. Ми-54 может вмещать от 10 до 12 пассажиров и предназначен для решения самых разных задач: перевозки грузов, спасательных операций, патрулирования. Также он может использоваться как вертолет бизнес-класса.

Несмотря на всю инновационность, судьба Ми-54 с самого начала обещала быть непростой. Проект появился на свет в ненужное время, в ненужном месте – в начале 1990-х, когда рассчитывать на успех разработки не приходилось. До сих пор проект находится на стадии исследовательских работ, и его будущее остается туманным. Гораздо меньше опасений внушает судьба детища ОАО «Камов» – новейшего многоцелевого вертолета Ка-62. Эта красивая машина представляет собой пассажирский вариант военно-транспортного Ка-60 «Касатка». От базовой модели Ка-62 унаследовал много черт – как внешних, так и внутренних. Например, гражданская модификация будет оборудована двигателем РД-600 – такой же агрегат установлен на «Касатке». По своим потенциальным возможностям новая машина близка к Ми-54: максимальная взлетная масса вертолета Камова составляет 6,5 т, а пассажировместимость не превышает 15 человек. Как и Ми-54, Ка-62 может быть востребован в бизнес-сегменте. Очевидно, новый вертолет также сможет взять на себя часть функций, которые до сих пор выполняет Ми-8. Разработчики Ка-62 отмечают большой экспортный потенциал своего детища: при его создании были учтены пожелания потенциальных заказчиков из других стран. 

С какими бы сложностями ни столкнулись отечественные авиастроители, очевидно одно – новые вертолеты «Миля» и «Камова» имеют большой потенциал. При этом из всех российских проектов в области вертолетостроения Ми-38 и Ка-62 можно считать самыми перспективными.

Вертолет будущего

Когда речь идет об инновациях в области авиастроения, то впереди планеты всей, конечно, американцы. В 2008 году совершил полет экспериментальный скоростной вертолет Sikorsky X2. Отличительной особенностью новой модели стало наличие толкающего винта, расположенного в хвосте вертолета (по типу гребного винта у морских судов). Такая компоновка позволила X2 развить невероятную для вертолета скорость – 460 км/ч, установив новый мировой рекорд горизонтальной скорости среди винтокрылых машин. Несущие винты Sikorsky X2 имеют соосную схему, при которой один винт расположен над другим – широкое признание она получила благодаря советской военной разработке Ка-50. Несмотря на то, что в программу X2 было вложено 50 млн долларов, в 2011 году она была закрыта. Однако наработки, полученные в ходе испытаний, будут использованы для нового проекта – перспективного боевого винтокрыла Sikorsky S-97 Raider. 

Однако рекорд скорости, установленный американскими инженерами, продержался недолго: недавно его побили уже в Европе. В 2010 году в воздух поднялся экспериментальный Eurocopter X3. Базовой моделью для нового проекта послужил многоцелевой вертолет A?rospatiale AS.365 Dauphin. В одном из испытательных полетов X3 развил скорость 487 км/ч. Помимо этого, новый вертолет успел установить еще один мировой рекорд – по скорости вертикального спуска. X-Cube, как уже успели окрестить новую разработку, сочетает в своей конструкции вертикальную и горизонтальную тягу. Помимо несущего винта, вертолет имеет пропеллеры и небольшие крылья «самолетного» типа.

Как и его американскому собрату, новому вертолету не суждено пойти в серию. Eurocopter X3 является экспериментальной моделью, основная задача которой заключается в отработке новых возможностей. Но можно быть полностью уверенным, что испытания X3 не пройдут даром. Опыт, накопленный европейскими авиастроителями, будет использован для создания нового скоростного вертолета, получившего обозначение LifeCraft. 

Очень скоро на мировом рынке вертолетостроения укрепятся позиции Китая. Компания Aviation Industry Corp – ведущее вертолетостроительное предприятие Поднебесной – прорабатывает самые разные концепты вертолетов будущего. Главное, что объединяет все эти разработки – очень высокая скорость полета. Так, китайцы представили концепт тяжелого вертолета Blue Whale. Согласно планам самих разработчиков, скорость воздушного судна должна будет достигать 700 км/ч! Впечатляет и максимальная грузоподъемность аппарата, которая составит 20 т. 

Blue Whale имеет четыре поворотных винта, каждый из которых оборудован четырьмя лопастями. Во время взлета и посадки пропеллеры создают вертикальную тягу, а когда аппарат находится в полете – горизонтальную, как у конвертоплана. На базе Blue Whale планируется и создание военного вертолета. 

С целью отработки технологий создания скоростных вертолетов китайцы разрабатывают и беспилотный скоростной Jueying-8. Беспилотник имеет соосную схему, а заявленная скорость должна будет составить 400 км/ч. 

С просьбой прокомментировать возможность реализации инновационных проектов в области вертолетостроения мы обратились к старшему преподавателю Национального аэрокосмического университета имени Жуковского Павлу Солянику: «Вопрос реализации новых схем в области вертолетостроения лежит, прежде всего, в плоскости экономической целесообразности. Несомненно, вертолеты имеют огромные достоинства: они способны зависать в воздухе, осуществлять вертикальный взлет и посадку. Но во время взлета или посадки вертолет тратит много топлива. При этом расход топлива во время полета не столь велик. Если мы оборудуем винтокрылую машину тянущим или толкающим винтом, увеличится скорость полета, но вырастет и расход топлива. Таким образом, вертолет может потерять одно из своих главных достоинств – экономичность. Поэтому разработка скоростных вертолетов будущего должна быть экономически целесообразна». Российский концепт

Сегодня и в России вплотную подошли к проработке концепта вертолета будущего. Одним из самых удивительных проектов по праву считается реактивный Ка-90, впервые представленный в 2008 году. Аппарат будет взлетать как обыкновенный вертолет, с помощью несущего винта, а когда окажется в воздухе и наберет нужную скорость – сложит винт и включит турбореактивный двигатель, развивая 800 км/ч и более. Впрочем, этот смелый проект может быть сопряжен с массой рисков. Например, совершенно неясно, как именно будет обеспечиваться устойчивость и управляемость Ка-90. Второй вопрос – сможет ли себя окупить столь технологически сложная машина?

 
Еще одна перспективная разработка «Камова» – пассажирский вертолет Ка-92. Летательный аппарат имеет соосную схему несущих винтов, плюс один толкающий. Крейсерская скорость новой машины должна составить 450 км/ч, пассажировместимость – 30 человек. Одна из главнейших его особенностей – большая дальность полета, достигающая 1500 км. Разработку новой винтокрылой машины планируется закончить к 2020-му году. Из всех концептов, представленных фирмой «Камов», самый тяжелый – Ка-102. Согласно планам разработчиков, взлетная масса воздушного судна будет достигать 30 т, и при скорости до 500 км/ч оно сможет перевозить по 80-90 пассажиров. 

Новый вертолет создается по продольной схеме с двумя горизонтальными несущими винтами, причем задний расположен несколько выше переднего. Такая же схема реализована на известном американском военно-транспортном вертолете Boeing CH–47 Chinook. Судя по всему, разработчики также намерены оборудовать свое детище двумя турбореактивными двигателями. В случае успешной реализации проекта, Ка-102 в будущем сможет взять на себя часть функций, которые сейчас выполняет тяжелый вертолет Ми-26. 

Не отстают от камовцев и конструкторы «Миля»: не так давно они представили концепт среднего многофункционального вертолета будущего, получившего условное обозначение Ми-X1. Реализован он по привычной схеме с одним несущим и одним толкающим винтами. Концепция Ми-X1 перекликается с концепцией американского экспериментального вертолета Piasecki X–49. И хотя новый проект лишен революционных инноваций, его будущее видится куда более реалистичным, нежели строительство футуристических Ка-90 или Ка-102. Как бы там ни было, классические вертолеты будут востребованы на рынке еще очень долго. 

– Традиционные вертолеты типа Ми-8 радикально не изменятся, – говорит известный российский авиационный специалист Павел Булат. – Их конструкция приблизилась к оптимуму лет 30 назад. Скоростные концепты, на мой взгляд, будущего не имеют: они дороже самолетов, бизнес-джетов такой же вместимости. Вертикальный взлет такого принципиального значения не имеет, так как это дорогие салонные модели. Хотя наши Ка-90, Ка-92, Ка-102, Ми-Х1 концептуально не хуже Sicorsky Х2 и Eurocopter. Просто не ясно само предназначение таких аппаратов. Вертолеты ждет сугубо функциональное и утилитарное будущее. Наверное, подрастут летные качества, упростится механика, появятся реактивные лопасти. Если же говорить о безаэродромных скоростных транспортных средствах, то это что-то совсем из другой оперы, какие-то гибридные схемы на основе самолетов, а не вертолетов. 

Источник: журнал Naked Science