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.
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.
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»
Конвертоплан Колибри в отличие от других конвертопланов имеет инновационный реактивный привод роторов в сочетании с авторским автоматом перекоса лопастей, что позволило избежать конструктивных ошибок допущенных в уже существующих моделях конвертопланов, высокая стоимость и исключительная сложность которых, не позволяет массово производить их.
Технология ожидает финансирования!
Описание:
Конвертоплан Колибри в отличие от других конвертопланов имеет реактивный привод роторов. При этом в разработке конвертоплана применяются отечественные серийные узлы и агрегаты, проверенные временем. Фюзеляж выполнен из композитных материалов. Несущий каркас – из авиационных марок стали .
В конструкции используется инновационный реактивный привод роторов в сочетании с авторским автоматом перекоса лопастей, что позволило избежать конструктивных ошибок допущенных в уже существующих моделях конвертопланов, таких как Bell V-22 «Osprey» – высокая стоимость и исключительная сложность которого, не позволяют массово производить его.
Сложности в конструкции конвертоплана Bell V-22 «Osprey»:
–
трансмиссия и силовая установка. Традиционная силовая установка, синхронизирующие вращение роторов валы, редукторы, угловые передачи значительно утяжеляют и усложняют конструкцию. Все это отрицательно сказывается на полезной нагрузке летательного аппарата,
–
гидравлическое управление. Дублировано троекратно,
–
система электроуправления и обеспечения бортового оборудования электричеством Дублировано троекратно.
Сложная гидравлика, электрика и электроника делает это воздушное судно – конвертоплан Bell V-22 «Osprey» необычайно дорогим и сложным в управлении и повседневной эксплуатации.
У конвертоплана Колибри с реактивным приводом роторов нет традиционной силовой установки, трансмиссии и различных редукторов как на Bell V-22 «Osprey» или AW-609.
Летает, конвертируется и управляется в полёте конвертоплан Колибри за счёт реактивного движителя и изменения вектора тяги роторов, посредством автомата перекоса, который изменяет общий и циклический шаг лопастей.
Ротор или винт конвертоплана Колибри вращается за счёт реактивного двигателя на конце лопасти.
Конвертоплан Колибри не имеет аналогов в мире и работает на сжиженном углеводородном газе (пропан-бутан), а не на стандартно принятом авиационном топливе, что в разы удешевляет эксплуатацию. Например, РТ (ГОСТ 10227-86) стоит от 50 рублей за литр, а литр сжиженного углеводородного газа – 14 рублей. Экономические показатели при эксплуатации конвертоплана Колибри в 7 раз дешевле вертолёта. Расход топлива в пределах 5 литров газа на 100 км. полёта. Стандартная комплектация позволяет иметь дальность полёта до 3500 км. По желанию заказчика дальность полёта может быть увеличена на несколько тысяч километров.
Срок службы данного конвертоплана равен сроку службы всех узлов и агрегатов, который составляет 20 лет. Единственный “расходный материал” в данной конструкции, – это подшипники, использующиеся в несущей системе, рассчитанные на 40 000 часов. Замена такого подшипника может быть произведена одним квалифицированным сотрудником в течении 5 часов.
Конвертоплан Колибри производится в 2 модификациях: 4 местная и 8 местная модификации.
Преимущества:
– простота конструкции,
– надежность технического оборудования. Используются отечественные серийные узлы и агрегаты, проверенные временем,
– безопасность. Простота конструкции и использование проверенных временем серийных узлов и агрегатов делает Колибри одним из самых надежных летательных аппаратов. На конвертоплане устанавливается четыре автоматизированных варианта защиты при аварийной посадке. Первые три варианта дают пилоту возможность в том или ином режиме посадить аппарат самостоятельно, или же система защиты самостоятельно автоматически выпускает специальный аварийный парашют,
– срок службы конвертоплана Колибри 20 лет,
– экономичность. Работает на сжиженном углеводороднодном газе – пропан-бутан. В 7 раз экономичнее обычного вертолета,
– прост в управлении,
– высокая скорость полета до 800 км/ч,
– высокая скорость набора высоты до 90 м/с в динамике,
– взлетает и приземляется с любой неподготовленной площадки размером 3х5 метров, на болотистую и поросшую кустарником высотой до 2,5 метров, на водную поверхность при волнении до 3-х баллов,
– возможность эксплуатации в условиях Крайнего Севера без дополнительных средств и систем антиобледенения,
– низкая цена по сравнению с аналогичными летательными аппаратами. Один из самых продаваемых вертолетов в своем классе Robinson R-44 стоит от 30 000 000 рублей. Минимальная цена 4-х местного варианта конвертоплана Колибри составляет 15 000 000 рублей, 8-ми местного варианта – 20 000 000 рублей,
– комфорт. Низкая вибронагруженность и незначительный по авиационным меркам уровень шума позволяют довольно комфортно осуществлять полеты на любые расстояния.
Технические характеристики:
| Характеристики: | Значение: |
| Длина, м | 6,5 |
| Ширина, м | 5,5 |
| Высота, м | 3,25 |
| Размах, м | 10,6 |
| Экипаж / пассажиры, чел. | 1 + 3 (1 + 7) |
| Масса пустого, кг | не более 200 | 550 (до 900) |
| Полный взлетный вес, кг | 800 (до 1 200) |
| Максимальная скорость, км/ч | до 800 |
| Крейсерская скорость, км/ч | 570 |
| Скороподъемность, м/сек | 30 |
| Дальность полета, км | 3500 |
| Длительность полета, час | 6,5 |
| Рабочая высота, м | до 7 000 |
| Максимальная высота, м | 8 000 |
| Максимальная мощность силовой установки, л.с. | 174 |
| Топливо | пропан/бутан – смесь |
| Расход топлива, л/час | 30 |
| Расход топлива на 100 км, л | 5 |
| Межремонтный интервал, часов | 40 000 |
Примечание: описание технологии на примере конвертоплана Колибри.
Конвертоплан
Самым первым детально разработанным проектом конвертоплана являлся P.1003 фирмы Вессерфлюг, разработанный в Германии в 1938 году, конструкторами Рорбахом и Симоном. Согласно проекту предполагалось создать двукрылый конвертоплан с поворотным крылом (точнее должны были поворачиваться только концы крыла, при неподвижной середине). Однако в связи с начавшейся на следующий год войной, проект так и не был осуществлён. Второй детально разработанный проект конвертоплана в той же Германии, не был осуществлён уже по причине окончания войны. Так как фирмы Фокке и Ахгелис, намеревались построить свой Fa-269 в качестве вундерваффе . Согласно этому проекту конвертоплан должен был иметь «толкающие (а не тянущие, как в классических проектах конвертоплана) трёхлопастные винты, которые благодаря очень высокому шасси могли бы поворачиваться вниз при взлёте. Что любопытно, предполагалось наличие только одного (но очень мощного) двигателя, который должен был располагаться в фюзеляже, а внутри каждого крыла должна была проходить трансмиссия, ведущая к поворотному винту».
Другие нереализованные проекты вундерваффе с вертолётным взлётом от Хейнкель - Wespe и Lerche не имели ни поворотных винтов, ни поворотных крыльев, а должны были взлетать и садиться по-вертолётному благодаря вертикальному положению фюзеляжа при взлёте. Оба проекта отличались лишь массой и габаритами, и имели аналогичную конструкцию из разрезанного пополам корпуса в середине которого должна была находится пара винтов, заключённых во внутрь одного кольцевого крыла. С вертикальным фюзеляжем должен был взлетать и садиться, также и крайне оригинальный нереализованный проект вундерваффе - Tribfluegel от Фокке-Вульфа, имеющий вращающееся крыло Y-образной формы, одновременно являющееся и трёхлопастным воздушным винтом, вращающимся не от поршневого, а … реактивного двигателя, подобно бенгальскому колесу. Что любопытно, у Хейнкеля, имелся аналогичный проект вундерваффе - Ypsilon, отличавшийся от Фокке-Вульф Tribfluegel лишь тем, что его крыло не вращалось (то есть в отличие от Фокке-Вульфа - это должен был быть не винтокрыл, в буквальном смысле этого слова, а просто реактивный самолёт с вертикальным взлётом).
Конвертоплан с поворотными винтами
Конвертоплан с поворотными винтами (тилтротор, (tiltrotor) - летательный аппарат , совмещающий вертикальный взлёт/посадку по вертолётному принципу с перемещением со скоростью турбовинтового самолёта.
Обычно поворотными являются не сами винты, а гондолы с винтами и двигателями (как у Bell V-22 Osprey), но встречаются также и конструкции, у которых поворачиваются только винты, а двигатели (например, расположенные в фюзеляже) остаются неподвижными. Примером винтокрыла, у которого поворачиваются только винты, является Bell XV-3 .
Нужно отметить, что термин тилтротор не является эквивалентом конвертоплану, поскольку является конкретной схемой реализации конвертоплана.
Конвертоплан с поворотным крылом
Тилтвинг X-18 поворачивает крыло
Четырёхмоторный экспериментальный тилтвинг XC-142A
Существует вариант конвертоплана, называемый конвертоплан с поворотным крылом (тилтвинг; Tiltwing , от tilt - поворачивать и wing - крыло), когда поворачивается всё крыло, а не только законцовки, как у тилтротора.
Недостатком поворотного крыла является большая сложность, достоинством же то, что при вертикальном взлёте крылья не затеняют воздушный поток от винтов (увеличивая тем самым эффективность работы винтов).
Конвертоплан с винтами в кольцевых каналах
Самолёты с вертикальной (или укороченной) взлёт-посадкой с винтами в кольцевых каналах могут относиться как к имеющим поворотные винты, так и к имеющим поворотное крыло.
Особенностью же их является то что винты расположены внутри особого кольца, которое иногда называется «кольцевым» крылом, в авиа моделировании же такой винт в кольцевом канале, часто называется термином «вентиляторным» движителем (в авиа моделировании такой винт обычно прячут внутри макета реактивного двигателя). Данный тип движителя обладает очень высокой скоростью отбрасываемого винтом воздушного потока, что позволяет обойтись очень маленькими крылышками, обеспечивая высокую компактность конвертоплана. Это же достоинство оборачивается серьёзным недостатком при выполнении функций вертолёта, вследствие чего финансирование разработок подобных конвертопланов прекращалось, как только речь заходила об их способности полностью заменить вертолёт.
Примерами подобных конвертопланов являются Bell X-22 A, Доук VZ-4DA и Nord 500.
СВВП с вертикальным положением
Самолёт вертикального взлёта и посадки с вертикальным положением корпуса (тэйлситтер, tailsitter () , от tail - хвост и sitter - сидящий) - вариант компоновки СВВП . Такой самолёт осуществляет взлёт и посадку на свой хвост подобно взлёту и посадке вертолёта, а затем переходит в горизонтальный «самолётный» полёт. Несмотря на невозможность посадки «по самолётному», конвертопланом не является, так как при переходе в горизонтальный режим полёта не происходит поворота винтов относительно крыла и фюзеляжа летательного аппарата. Сложность схемы состоит в организации управления на режимах вертикального и горизонтального полетов, а также переходных - летчику сложно сориентироваться, потому как одни и те же органы управления выполняют разные функции на разных режимах, кроме того затруднен обзор при вертикальных режимах. Тем не менее отсутствие больших поворотных частей, а также единая силовая установка для режимов вертикального и горизонтального полёта позволяли упростить конструкцию аппарата и эта схема долгое время была популярна у конструкторов. Данную схему использовали как реактивные, так и винтовые СВВП. Немногие построенные по этой схеме СВВП так и остались экспериментальными прототипами.
В 1972 году при КБ имени Миля возник проект винтоплана Ми-30 , имеющим классическую схему с парой поворотных винтов (гондолами с винтами и двигателями). В рамках этого проекта, проводились аналитическо-конструкторские исследования, состоявшие как из теоретические работ, так из испытаний моделей поворотного винта на аэродинамическом стенде. По результатам этих работ в проект винтоплана вносились соответствующие исследования, так например, взлётная масса увеличилась с 10,6 до 30 т, с одновременным увеличением как мощности двигателей, так и полезной нагрузки. Постройка первых летающих образцов была запланирована на 1986-1995, однако в связи с наступившей перестройкой , винтоплан не был построен.
Примечания
Ссылки
- Американские инженеры разрабатывают тяжёлый конвертоплан. // «Мембрана»
- Испытан беспилотный разведывательный конвертоплан. // «Мембрана»
- Владимир Спицын . Что такое конвертоплан? // «Город Воркута»
См. также
- Bell V-22 Osprey - единственный конвертоплан, стоящий на вооружении
- Nord 500 (en:Aérospatiale N 500) - очень компактный конвертоплан футуристического вида
- Бёльков-Хейнкель -Мессершмидт EWR VJ 101
- Bell D-188A (en:Bell D-188A)
