Чтобы добраться до современных вершин технического совершенства, вертолёты России прошли долгий путь. Военные винтокрылые машины появились первыми, потом пришёл черёд и гражданских аппаратов.
Долгое время единственным летательным средством оставался самолет. Его принцип полёта имел серьезный недостаток – необходимость постоянно двигаться, чтобы оставаться в воздухе. Кроме того, ему требовалась взлётно-посадочная полоса. Это ограничивало область применения таких аппаратов. Часто возникала потребность в устройствах, которые могли бы взлетать и садиться вертикально, а их возможность полёта не зависела бы от скорости движения. После долгих исследований и опытов эту нишу занял вертолёт.
История возникновения вертолётов
Люди с древнейших времён мечтали о полётах. Об использовании принципов, на основе которых сейчас летают винтокрылые машины, задумывались еще в древнем Китае. Европа тоже не оставалась в стороне. Среди чертежей, обнаруженных после смерти Леонардо да Винчи, найдены изображения устройств с подобием лопастей.
В России Михаил Ломоносов проектировал винтовой механизм для вертикального взлета, который он собирался использовать для метеорологических наблюдений.
Впервые в истории вертикальный взлет был совершен во Франции братьями Бреге.
Под руководством профессора Шарля Рише они создали аппарат, поднявшийся над землей на полметра.
Крупный прорыв в развитии геликоптеров произошел в 1911 году, когда российский инженер Борис Юрьев сконструировал автомат перекоса, управляющий наклоном оси вертолётного винта. Этим решилась проблема получения горизонтальной скорости. В дальнейшем такими аппаратами стали заниматься многие исследователи в Аргентине, Франции, Италии и других странах.
В СССР первый полёт на винтокрылой машине совершил Алексей Черёмухин в 1932 году. Он поднялся на высоту 605 метров и установил мировой рекорд. Через три года Луи Бреге смог развить скорость выше 100 км/ч. После этого отпали все сомнения в целесообразности развития вертолётостроения, в первую очередь в военной области.
Развитие вертолётостроения в СССР и США
Начало американским вертолётам положил русский инженер Игорь Сикорский. В СССР он занимался разработкой аэропланов, а переехав в США основал фирму по созданию геликоптеров. В 1939 году был создан первый аппарат VS-300, спроектированный по классической одновинтовой схеме Юрьева.
На первых показательных полётах конструктор сам управлял своим детищем. В 1942 году появилась разработанная по заказу правительства США модель VS-316. Она использовалась, главным образом, для связи и проведения спасательных операций.
Фирма Сикорского продолжила совершенствовать свои аппараты, и в 1946 году в модели S-51 впервые появился автопилот.
В 1930-е годы в Советском Союзе вертолётостроению не уделялось достаточно внимания. В 1940 году Борису Юрьеву разрешили создать конструкторское бюро, но началась война, и о геликоптерах пришлось забыть. После окончания войны винтокрылые машины стали распространяться по всему миру.
В СССР были созданы два КБ, которые возглавили Михаил Миль и Николай Камов. Они использовали в своих конструкциях одновинтовую и соосную схему соответственно. К концу 1940-х годов были представлены несколько моделей на конкурс. В нём победил аппарат Ми-1 производства КБ Миля.
Перспективы развития боевых вертолётов
Общим вектором развития винтокрылых машин является стремление создать аппарат, объединяющий положительные стороны вертолётов со скоростными характеристиками самолётов. В первую очередь такие возможности должны получить боевые вертолёты. Во многих странах, в том числе в России и в США, существуют программы по разработке вертолётов будущего.
Перспективный вариант использования толкающего винта реализован в американском проекте S-97 Raider. Предполагается, что он будет способен развивать скорость до 450 км/ч. Его важным достоинством будет способность совершать полёт на больших высотах.
В России разрабатывается революционный проект реактивного вертолёта (Ка-90). Его взлёт, посадка и первоначальный разгон должен происходить по вертолётному принципу.
Для получения высокой скорости будет включаться реактивный двигатель, разгоняющий аппарат до 800 км/ч.
Стремительное развитие технологий даёт всё больше автономности как отдельным подсистемам, так и целым агрегатам. Многие функции, которые сейчас выполняют вертолёты, в перспективе возьмут на себя беспилотные аппараты.
Видео
МОСКВА, 29 окт — РИА Новости. В Сети появились снимки концепта российского перспективного боевого вертолета, фотографии опубликовал американский журнал Defence Blog .
Судя по изображениям концепта, его разработкой занимается конструкторское бюро "Камов". При этом разрабатываемый вертолет будет иметь крылья и убираемое шасси. Наименование перспективной новинки пока что остается неизвестным.
На изображениях концепта можно увидеть соосную схему несущих винтов, которая является типичной для вертолетов "Камова". При этом кресла в кабине экипажа расположены рядом друг с другом.
Defence Blog сообщает, что разработчики занимаются улучшением скоростных и аэродинамических характеристик машины.
Как ожидается, новинка будет оснащена средствами инфракрасного противодействия для подавления авиационной техники противника. Модель сможет развивать скорость до 700 километров в час.
В публикации Defence Blog не уточняется, когда и где были сделаны фотографии. На какой стадии разработки находится вертолет, также неизвестно.
Разработки перспективного вертолета в России
На Дальнем Востоке за два года построят полсотни Ка-52 "Аллигатор" Вертолет предназначен для уничтожения танков, бронированной и небронированной боевой техники, живой силы, вертолетов и других летательных аппаратов противника на переднем крае и в тактической глубине, в любых погодных условиях и в любое время суток.В феврале 2018 года вице-премьер Юрий Борисов, на тот момент занимавший пост заместителя министра обороны, заявил, что российские военные планируют получить на вооружение сверхскоростной вертолёт, который сможет развивать скорость до 400 километров в час.
"В планах министерства обороны в рамках текущей Государственной программы вооружения запланирована работа по созданию скоростного вертолёта. Скоростные характеристики нас устроили бы в таких пределах: крейсерская скорость от 350 до 400 километров в час" —заявил Борисов.
Он уточнил, что промышленность заявляет о готовности создать такой вертолет за срок не менее пяти-семи лет.
Гендиректор холдинга "Вертолеты России" Андрей Богинский на авиасалоне Dubai Airshow 2017 рассказал о том, что в 2018 году компания представит Минобороны две концепции перспективного скоростного вертолета (ПСВ), из которых военное ведомство выберет проект для дальнейшей разработки.
По словам Богинского, над концепциями работают два конструкторских бюро. Ожидается, что ПСВ сможет развивать скорость до 350 километров в час.
На сегодняшний день максимальная скорость современных вертолетов, в частности ударных машин типа Ми-28Н "Ночной охотник", ограничена примерно 300 километрами в час.
Конструкторское бюро "Камов"
АО "Камов" (ранее ОКБ "Камов") — конструкторское бюро холдинга "Вертолеты России". Входит в состав госкорпорации "Ростех".
Бюро известно как разработчик вертолётов с соосной схемой несущих винтов.
Наиболее известными разработками бюро являются вертолеты Ка-50 "Черная акула" и Ка-52 "Аллигатор".
Российская газета «Русское оружие» сообщила о том, что ведущее конструкторское бюро Николая Камова разработало совершенно новый вид высокоскоростного вертолёта Ка-92. Эту модель назвали «вертолётом будущего». Аналогов такой военной машины ещё не существует. Предполагается, что новый вертолёт будет развивать скорость до 500 км/ч и обладать большой грузоподъёмностью.
Новый «вертолёт будущего» Ка-92
С 2017 года в состязание по разработке вертолетов нового поколения вступило два российских ведущих конструкторских бюро мирового уровня: КБ Михаила Миля, создателя последней модели Ми-35М и КБ Николая Камова, разработчика последнего поколения вертолётов Ка-52. Работа этих двух КБ посвящена одной цели: укреплению мощи российской военной техники.
В социальных сетях недавно «просочилось» фото разрабатываемой боевой машины Ка-92. Новая модель представляет собой некий симбиоз вертолёта и самолёта. В отличие от стандартных общепринятых форм, новая лётная машина имеет соосную (двухвинтовую) систему. Создание вертолётов с двумя несущими винтами принадлежит именно разработчикам КБ Камова.
Разрабатываемый боевой вертолёт Ка-92 предполагает наличие самолетных крыльев, что улучшит его аэродинамику и шасси, подбирающиеся после подъёма машины в воздух. Впечатляет его грузоподъёмность, составляющая 16 тонн и вместимость пассажиров, рассчитанная на 30 человек.
Состязаться в скорости с новыми разрабатываемыми моделями Ми-X1 (предполагаемая скорость 450 км/ч) и Ка-92 (предполагаемая скорость свыше 500 км/ч) сегодня могут лишь британский Westland Lynx и американский Sikorsky X2, который прекратил полёты в 2011 году. На его основе тоже разрабатывается новая версия Sikorsky S-97.
Но при разработке наших новых машин будет уделяться внимание не только увеличению скорости. Большое значение будут иметь его способность маневрировать и оснащённость новейшими приспособлениями на базе электроники, предполагающее снижение заметности машины противником.
Небольшой экскурс в историю развития военных вертолетов России
Развитие военной авиации России берёт начало с 28 октября 1948 года и представляет собой семидесятилетнюю историю. В состав первой эскадрильи были включены вертолёты первого поколения Ми-1. Но первые испытания этой техники начали проводить только в 1949 году, и проходили они в Польше. А уже в 60-х годах советские вертолёты были признаны на мировом уровне и обрели славу, благодаря воплощению в жизнь модели Ми-8.
Вертолётные машины показали себя, как более неприхотливые к условиям посадки по сравнению с самолетами. Их использование намного упростило высадку десанта и поражение наземной военной техники. И уже в 70-х годах XX века военная авиация Советского Союза была укомплектована боевыми вертолётами Ми-24. Вскоре КБ Михаила Миля разработало более эффективную ударную машину Ми-28, поступившую в серийное производство в середине 2000-х годов и прозванную в народе «Ночной охотник».
Наряду с производством вертолётов поколения Ми, было создано КБ Николая Камова. Конструкторы этого бюро создали принципиально новый винтовой механизм, использующий соосную систему винтов (два винта). Такая машина обладает высокой манёвренностью и низкой уязвимостью.
Новый разведывательный вертолет Ка-50, разработанный конструктором Сергеем Михеевым, был выпущен одновременно с боевой машиной Ми-28. Это была одноместная машина.
Неординарные формы и угрожающий вид Ка-50 дали повод соотечественникам называть его «Чёрной акулой», а за рубежом ему присвоили имя «Вервольф», что означает «оборотень». В 1997 году был выпущен усовершенствованный двухместный вариант боевого вертолёта Ка-52, сохранившего при этом все технические характеристики и высокую манёвренность. И эта машина получила прозвище «Аллигатор».
На сегодняшний день, по словам генерал-лейтенанта Андрея Юдина, вооруженные силы России состоят на 80% из авиатехники. Наряду с «ветеранами» Ми-8 и Ми-26, в состав армейской авиации входят машины нового поколения Ми-28Н, Ми-35М и Ка-52.
В обстановке полной секретности, в цехах, доступ в которые строго ограничен для посторонних, авиаконструкторы работают над тем, чтобы эра вертолетов в том виде, в каком мы их знаем, наконец-то подошла к концу. Здесь проектируют совершенно новое поколение винтокрылых машин. В результате этой работы и военные операции, и мир гражданских воздушных перевозок изменятся радикально и безвозвратно.
Механики компании Sikorsky работают в ангаре, расположенном в штате Флорида, над S-97 Raider, первым готовым к производству прототипом комбинированного вертолета с несущим винтом, выполненным по соосной схеме.
Натэниел Уэлч
Само здание ничем не примечательно — это один из нескольких раскаленных неутомимым флоридским солнцем невзрачных ангаров, выстроившихся вдоль взлетно-посадочной полосы — за ней начинается обширный болотистый край Эверглейдс. Но именно здесь расположен центр Зоны 31, где компания Sikorsky Aircraft работает над самыми технологически продвинутыми проектами винтокрылых машин. Здесь, как и в более знаменитой Зоне 51, принадлежащей ВВС США и находящейся в пустыне Невада, строят и испытывают летательные аппараты. Таинственные разработки прячут не только от иностранцев, но и от местных авиастроителей-конкурентов. Ставка высока — миллионы, а может быть, и миллиарды долларов. Именно поэтому компания Sikorsky очень неохотно пускает на объект журналистов и соглашается лишь на такие пресс-туры, которые обставлены множеством ограничений — как на передвижения по территории, так и на фото/видеосъемку.
Взгляд в будущее
Внутри ангар залит ярким светом от висящих под потолком блоков промышленных флюоресцентных ламп. В этом сиянии можно хорошо разглядеть фюзеляж цвета черной патоки, на хвосте которого закреплены две аэродинамические плоскости — вертикальные стабилизаторы со встроенными рулями поворота. Даже беглого взгляда хватает, чтобы понять, что перед нами что-то совершенно новое. Это S-97 Raider, машина, которая впервые поднимется в воздух в 2015 году и станет на тот момент первой готовой к производству моделью аппарата нового типа — комбинированного вертолета (винтокрыла) с несущим винтом, выполненным по соосной схеме. У S-97 два главных ротора, расположенных по одной оси и вращающихся в противоположных направлениях. На корме установлен толкающий винт. Такая конструкция позволит развивать до 460 км/ч, что на 100 км/ч больше скорости, доступной существующим вертолетам. Радиус действия при этом увеличится вдвое. S-97 принадлежит к нарождающемуся новейшему поколению летательных аппаратов, которым суждено радикально изменить облик авиации с вертикальным взлетом.
Более ранний прототип компании Sikorsky — X2 — развил в 2010 году скорость 466 км/ч, доказав тем самым, что схема комбинированного вертолета с соосными роторами имеет право на существование.
В 2011 году американская армия начала финансирование программы Joint MultiRole Rotorcraft Technology Demonstrator (JMR-TD), которая стала первым шагом по пути к полной замене наличного парка военных вертолетов. Первыми в отставку уйдут UH-60 Black Hawk — самое раннее к 2030 году их заменит аппарат под условным названием Future Vertical Lift Medium (FVL, перспективный транспорт с вертикальным взлетом среднего класса).
Для FLV открывается огромная ниша. Сегодня Black Hawk обеспечивает основную потребность в вертолетах для армии, ВМС, Корпуса морской пехоты и Береговой охраны США. Машина была принята на вооружение в 1979 году, и с тех пор выпущено около 2300 «черных ястребов», которые активно использовались в США и других странах мира. Вертолет в разных модификациях зарекомендовал себя с лучшей стороны, но его скорость ограничена 294 км/ч.
Кроме FLV Medium, Пентагон планирует принять на вооружение три других класса винтокрылых машин, спроектированных в рамках той же программы. FVL Light (легкий) придет на смену разведывательному вертолету Kiowa, FVL Heavy (тяжелый) займет место могучего двухроторного Chinook, и, наконец, FVL Ultra станет первым представителем нового типа летательных аппаратов — они будут сочетать грузоподъемность транспортных самолетов типа С-130 со способностью к вертикальным взлету и посадке. Если все планы американского оборонного ведомства будут выполнены, каждый из ныне эксплуатирующихся вертолетов найдет себе замену.
Погоня за неуязвимостью
Проблема еще и в том, что перемены на современном поле боя делают традиционные вертолеты все более уязвимыми. Из-за того что дальность тактических ракет растет, под угрозой оказываются вертолетные площадки подскока, расположенные на сухопутных базах и кораблях вблизи зоны боевых действий. Поэтому самолет, летающий быстрее и имеющий больший радиус действия, подвергается меньшему риску. Но если винтокрылые машины нарастят скорость и дальность, то вполне смогут конкурировать со штурмовиками.
Почему вертолеты летают так медленно?
Дело в том, что для вертолета классической конструкции существует физический предел увеличения скорости. Пока вертолет зависает над одной точкой земной поверхности, скорость движения всех его лопастей относительно набегающего потока воздуха одинакова. Но как только аппарат начинает двигаться вперед, возникает неравномерность скоростей. В тот момент, когда лопасть, вращаясь, уходит в сторону, противоположную движению вертолета, ее скорость относительно набегающего потока падает. Если вертолет разогнать выше 330−340 км/ч, при определенном угле атаки лопасти (он все время меняется) эта скорость может упасть до скорости сваливания, что приведет к катастрофе.
На сегодня самым технологически продвинутым аппаратом с вертикальным взлетом можно считать V-22 Osprey. Эта машина способна разворачивать свои турбовинтовые двигатели на 90 градусов и взлетать вертикально, как вертолет, а потом продолжать полет по‑самолетному. Однако сейчас армии нужен не тяжеловоз типа V-22, а аппарат с вертикальным взлетом меньшего размера. Прототип в рамках программы JMR-TD сможет перевозить 11 человек, по сравнению с 24, которых вмещает Osprey.
Вертолет UH-60 Black Hawk используется в таможенной и пограничной службах США.
Есть еще самолеты с вертикальным взлетом, например AV-8B Harrier и F-35B Lightning II, в которых используется поворотное сопло для перенаправления вниз реактивной струи. Но для армейских операций такие машины малопригодны, так как жгут слишком много топлива и недостаточно маневренны, чтобы действовать вблизи земной поверхности. Задача, поставленная в рамках программы JMR-TD, заключается в том, чтобы создать летательный аппарат, который функционально не уступит вертолету Black Hawk, но сможет летать на максимальную дальность 3380? км. Представители вертолетостроительных компаний заверяют, что это возможно, и, чтобы проверить их утверждения, Пентагон и запустил программу JMR-TD. «Это инвестиции, которые мы делаем ради того, — объясняет директор программы со стороны военного ведомства Дэн Бейли, — чтобы создать представление обо всех доступных на сегодняшний день технологиях. Нам необходим качественный скачок в возможностях вертолетной техники».
Sikorsky. Модель SB-1 Defiant создана компанией Sikorsky в рамках программы замены вертолетов Black Hawk. Она сможет развивать скорость свыше 570 км/ч и будет быстрее разработанного Sikorsky за счет собственного финансирования винтокрыла S-97 Raider. В машине применены два соосных главных ротора, которые вращаются в противоположных направлениях, в результате чего в любой момент времени на каждой стороне вертолета находится лопасть, двигающаяся вперед. Таким образом негативные последствия срыва потока с «уходящей лопасти» компенсируются.
Поступательное движение в основном обеспечивает расположенный на корме толкающий винт. «Это невероятное ощущение, — говорит летчик-испытатель Кевин Бреденбек, — когда ты вроде летишь на вертолете с крейсерской скоростью, но эта скорость 400 км/ч!»
Гонка четырех
В прошлом году военные сократили до четырех количество компаний, которые получили право предложить свои конкурирующие проекты в рамках программы JMR-TD. В это число вошли два гиганта — Sikorsky (Стрэтфорд, штат Коннектикут) и Bell Helicopter (Херст, штат Техас), а также две небольшие фирмы — AVX Aircraft Company (Бенбрук, Техас) и Karem Aircraft (Лейк-Форест, Калифорния). Каждой из компаний было выдано по шесть миллионов долларов на подготовку дизайн-проекта. Этим летом из четверки отсеются два кандидата, а два других получат финансирование для изготовления прототипов в металле, с тем чтобы провести их летные испытания в 2017—2019 годах.
Bell Helicopter. Конвертоплан Bell готовит свой проект — V-280 Valor, опираясь на собственный опыт постройки V-22 Osprey. Маленький и юркий аппарат сможет перевезти 11 солдат на 420 км и вернуться обратно со скоростью 514 км/ч. Никаких проблем с «уходящей» лопастью: после взлета два ротора поворачиваются на 90° и превращаются в пропеллеры, тянущие машину вперед. При этом двигатели будут всегда оставаться в горизонтальном положении. Лопасти роторов сделаны гибкими, что даст преимущество в маневренности на малых скоростях. Вместе с тем машина получит радиус действия и топливную эффективность, несравнимые с нынешними вертолетами.
Боковые двери. При высадке тактического десанта очень важно, чтобы солдаты могли видеть, что происходит по бокам машины и при необходимости вести огонь по противнику. Большие боковые двери будут этому способствовать.
При этом военные заявили, что даже та компания, которая будет выбрана победителем, вовсе не обязательно станет обладателем 100-миллиардного контракта на строительство 4000 новых вертолетов. Но, с другой стороны, в распоряжении финалистов в любом случае окажутся летающие прототипы, построенные за государственный счет, и их можно будет использовать при проектировании гражданской продукции.
Всего через несколько десятилетий винтокрылые машины с футуристическим, на нынешний взгляд, дизайном станут такими же привычными в небе, как в наши дни обычные современные вертолеты.
«Это будет значительный шаг вперед, — говорит Стив Уайнер, директор по инженерным наукам в компании Sikorsky. — Нечто вроде перехода авиации с фиксированным крылом от поршневых двигателей к турбореактивным».
Karem Aircraft. Ротор с оптимизированной частотой вращения. Конвертоплан компании Karem Aircraft будет оснащен двумя роторами с переменным вектором тяги и сможет достигать в горизонтальном полете скорости 675 км/ч. Karem Aircraft разработала технологию Optimum Speed Tiltrotor, благодаря которой частота вращения винтов будет меняться в зависимости от режимов полета. Это снизит шум и повысит топливную эффективность машины.
Польза для гражданки
Конечно, вертолеты следующего поколения будут намного более функциональными, чем нынешние, но и стоить они будут заметно дороже. Чтобы летать быстрее, нужно тратить больше топлива и потребуются более мощные двигатели, которые сами по себе добавят аппарату веса и поднимут его в цене. «Если вы хотите разогнаться на вертолете выше 280 км/ч, вам придется понести дополнительные расходы в размере 50 или даже 100%», — объясняет Ричард Абулафия, авиационный аналитик из Teal Group.
AVX. Винты в кольцевых обтекателях. Проект компании AVX представляет собой комбинированный вертолет (винтокрыл) с соосным расположением двух несущих роторов. Это похоже на проект Sikorsky, однако роторы здесь гибкие и более легкие, что снижает требования к мощности двигателя. Дополнительную тягу обеспечивают два расположенных на корме винта в кольцевых обтекателях. В итоге машина сможет разгоняться до 425 км/ч.
Крылья по схеме «утка». В крейсерском режиме основную часть подъемной силы будут создавать две консоли крыла, размещенные по схеме «утка», то есть рядом с носом аппарата. «Согласно нашим расчетам, — говорит президент AVX Трой Гэффи, — комбинированный вертолет значительно превзойдет обычный при сопоставимых затратах».
Программа создания демонстратора, финансируемая Пентагоном, дает возможность производителям отработать все тонкости новых технологий и в результате снизить цену на конечную продукцию. «Если заглянуть вперед, в будущее, — говорит Кит Флэйл из компании Bell, — то у новых разработок просматривается и коммерческое применение». «Одним из рынков может стать нефтедобыча на буровых платформах, — излагает свою точку зрения Абулафия. — Добыча уходит все дальше в море, и возможность получить новый вертолет, способный за единицу времени совершить вдвое больше рейсов, чем обычный, и привезти на платформу в два раза больше рабочих, сможет примирить энергетические компании с новым ценником».
Другим потенциальным рынком, по мнению Абулафии, могут стать VIP-перевозки. Топ-менеджеры корпораций и просто богатые люди и сейчас нередко используют вертолеты для полетов на небольшое расстояние, но с появлением винтокрылых машин нового поколения состоятельные клиенты получат возможность совершать более длительные путешествия (до 800? км), избегая при этом поездок в аэропорт и обратно.
Отдельная тема — экстренная медицинская эвакуация, когда потерянное время может стоить пострадавшему жизни. «Есть такое понятие «золотой час», — говорит Трой Гэффи из фирмы AVX. — Если за это время успеть доставить пациента в больницу, его шансы выжить оказываются гораздо выше!»
Если новая техника освоит хотя бы эти рынки, то в дальнейшем ей найдется много других применений. Сейчас летательные аппараты с вертикальным взлетом представлены в основном вертолетами, также существуют небольшие ниши для конвертопланов типа V-22 и реактивных истребителей, способных взлетать на отклоненной вниз реактивной струе. Однако будущее открывает больше перспектив винтокрылам с толкающим винтом и тем же конвертопланам. «Соотношение типов аппаратов будет меняться, — уверенно предсказывает Флэйл. — Эволюция неизбежна».
