ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ От самолета к винтокрылу

Возможно, вскоре мы увидим в небе винтокрылые машины новой конструкции, которые и вертолетами-то назвать трудно…

Дело в том, что вертолеты уже подошли к скоростному пределу. Развить скорость больше 400 км/ч им мешает так называемый технологический предел скорости, который зависит от разницы в скорости движения наступающей и отступающей лопастей несущего винта относительно воздуха.

Скорость движения самого вертолета прибавляется к скорости наступающих лопастей и вычитается из скорости отступающих. При этом подъемная сила на наступающей стороне будет значительно больше, чем на отступающей, и вертолет перевернется. Чтобы этого не случилось, автомат перекоса вертолета классической схемы устроен так, чтобы компенсировать эту разницу.

Однако на определенной скорости движения всего летательного аппарата при сложении скоростей лопасти и самого вертолета происходит срыв воздушного потока, и эффективность работы ротора резко снижается.

Об этой проблеме знают все вертолетчики. И вот, похоже, они наконец додумались, как ее одолеть. Помимо основного ротора и компенсирующего винта на хвосте, теперь в конструкцию вертолета решили добавить еще один винт — толкающий. Причем три ведущих конструкторских бюро мира — «Камов», «Миль» и Sikorsky — решили эту задачу по-разному. Так, прототип Sikorsky Х2 — это летательный аппарат с соосным несущим и дополнительным толкающим винтами. Ка-92 отличается от него наличием и соосного толкающего винта. А вот Ми-XI представляет собой вертолет традиционной схемы с несущим, рулевым и дополнительным толкающим винтами.

При этом, разослав по миру информацию о начале работ над аппаратами нового поколения, «Миль» и «Камов» пока представили заинтригованной публике лишь несколько макетов перспективных вертолетов. Несколько больше ясности с зарубежной конструкцией: опытный образец Sikorsky Х2, уже прошедший наземные испытания, все желающие могли рассмотреть на выставке HeliExpo 2008 в Хьюстоне.

Прототип винтокрыла Sikorsky Х72.

Прототип винтокрыла Ка-72.

Потому именно на примере этой машины мы попробуем разобраться, как будут устроены аппараты нового поколения. Кстати, их уже следует называть не вертолетами, а винтокрылами, так как горизонтальная тяга определяется не несущим винтом, а дополнительным движителем.

Итак, что же дает толкающий винт? Взяв на себя создание усилия, которое приводит к созданию горизонтальной тяги, он также компенсирует и стремление к крену, поэтому необходимость в циклическом изменении шага винта отпадает. И наступающая, и отступающая стороны ротора Х2 всегда развивают максимум подъемной силы.

Специалисты Sikorsky называют эту технологию ABC (концепция наступающей лопасти — Advancing Blade Concept). Согласно ей подъемная сила теперь определяется мощью наступающей лопасти, а не ограничивается возможностями отступающей. На практике это означает, что винтокрыл станет экономичнее и сможет преодолевать большие расстояния без дозаправки.

Кроме того, он сможет обеспечить нужную подъемную силу при меньшей скорости вращения главного ротора. А это значит, винтокрыл способен преодолеть технологический предел скорости.

Концепция уже доказала жизнеспособность на экспериментальном вертолете Sikorsky S-69. С помощью двух реактивных двигателей, создающих горизонтальную тягу, аппарат разогнался до скорости 518 км/ч, опираясь на подъемную силу наступающих лопастей соосного винта.

Кстати, вертолет Sikorsky Х2 всего лишь прототип, на базе которого предлагается построить целую серию летательных аппаратов различного назначения — боевых, пассажирских, транспортников с грузоподъемностью до 20 т и даже 40-тонный летающий кран. Также по технологии Х2 планируется построить беспилотный летательный аппарат.

Корпорация «Миль» намерена представить широкой публике скоростной пассажирский вертолет с толкающим винтом в 2011 году. Пока, правда, непонятно, как вертолету с единственным несущим винтом удастся воспользоваться преимуществами концепции наступающей лопасти.

Ка-92 с соосным несущим и соосным же толкающим винтами, как говорят, будет рассчитан на перевозку 30 пассажиров на расстояние более 1400 км без дозаправки. Крейсерская скорость вертолета будет достигать 450 км/ч. На разработку Ка-92 «Камов» отводит себе не менее 8 лет.

Между тем на горизонте просматривается еще одна новинка. Дело в том, что, когда законцовки лопастей даже у винтокрыла приблизятся к скорости звука, сопротивление вращению резко возрастает. Это может стать следующим скоростным пределом для вертолета. Поэтому есть резон при наборе скорости выше определенного предела вообще останавливать вращение вертолетного ротора. Именно так и предлагают поступать создатели турбодисколета.

Подробно мы уже рассказывали об этом интересном проекте в «ЮТ» № 7 за 2007 г. Поэтому здесь скажем лишь вот что. Главное в конструкции этого удивительного летательного аппарата — дискообразное крыло-ротор, возвышающееся над фюзеляжем. Концепция его разработана в Казанском авиационном институте (КАИ). Аппарат имеет вращающееся дисковое крыло, из которого на взлете и посадке, а также при аварийном отказе двигателя выдвигаются лопасти вертолетного типа, превращая диск-крыло в несущий винт. Когда же аппарат набрал высоту, лопасти убираются, диск перестает вращаться и аппарат становится самолетом, который при соответствующем исполнении может быть даже сверхзвуковым. Построены уже макеты и летающие модели. Нужно лишь командное решение о развертывании работ по полной программе.

И.ЗВЕРЕВ