Крылья Сикорского

ВЕРТОЛЕТЫ ТРЕТЬЕГО ПОКОЛЕНИЯ

В начале 70-х годов в США началась разработка вертолетов нового, третьего поколения. К этому времени вертолет из вспомогательного типа летательного аппарата превратился в основное средство решения задач. Вертолет был признан не только уникальные транспортным, но и незаменимым технологическим и боевым средством. В связи с этим существенно повысились требования к новым разработкам. По-прежнему большое внимание уделялось улучшению технико-экономических показателей. Производительность вертолета повышалась за счет улучшения аэродинамических характеристик машины, в первую очередь несущего винта, а также за счет снижения расхода топлива силовой установки. Большое внимание уделялось производственной, в особенности эксплуатационной эффективности, которая включала упрощение и удешевление конструкции и техобслуживания, переход на эксплуатацию по состоянию. Большое внимание при разработке вертолетов третьего поколения уделялось обеспечению высокой эффективности применения. В связи с этим к новым вертолетам предъявлялись требования высокой маневренности, скороподъемности. Повышение их надежности, живучести и неуязвимости достигалось за счет применения ударопоглощающей и безопасноповреждаемой конструкции, рациональной компоновки, экранирования и бронирования некоторых частей и деталей, установки двух двигателей.

Основной программой американского вертолетостроения третьего поколения была разработка легкого многоцелевого вертолета UTTAS (Utility Tactical Transport Air System), рассчитанного на перевозку 11 человек при трех членах экипажа. Из многочисленных предложений, выдвинутых вертолетостроительными фирмами, правительственные органы США в 1972 г. предпоч-ли проекты двух давних конкурентов - фирмы Сикорского и фирмы «Боинг-Вертол».

Фирма «Боинг-Вертол» на этот раз отошла от своей традиционной продольной схемы и выбрала классическую одновинтовую. Ту же схему, как обычно, имел и вертолет фирмы Сикорского S-70. Первый полет этого вертолета состоялся в конце 1974 г., а в декабре 1976 г. после длительных сравнительных испытаний он был признан победителем конкурса UTTAS. В конструкции широко использовались титан и стеклопластики. Лопасти несущего винта имели стреловидные законцовки, втулка снабжена эластомерными шарнирами и маятниковыми виброгасителями. Программа UTTAS является одной из самых больших вертолетных программ. Она обеспечила на много лет занятость фирмы Сикорского. На основе базового варианта многоцелевого транспортного вертолета S-70, получившего наименование UH-60 « Блэк Хоук» (не путать с S-67 *Блэк Хоук*). фирмой разработаны многочисленные модификации, которые были также запущены в серийное производство. Большим успехом фирмы была победа в конкурсе на противолодочный вертолет, последовавшая вслед за победой в конкурсе UTTAS. Он выпускается в вариантах как иночного, так и группового палубного базирования год обозначением SH-60B *Си Хоук» и SH-60F «Оушен Хоук». Для всех видов вооруженных сил и Береговой охраны строятся различные варианты поисково-спасательных вертолетов, в том числе НН-60 «Найт Хоук» и MH-60G «Пэйв Хоук». Производятся также варианты: административный VH-60, радиопротиводействия ЕН-60 «Квик Фикс», для войск спецназа МН-60К, различные транспортные. Семейство *Хоук» заменяет в вооруженных силах ряда стран большой круг вертолетов разных типов. Во многом благодаря постройке удачного S-70, являющегося в настоящее время наиболее распространенным зарубежным вертолетом в своем классе, фирма Сикорского восстановила в 70-80-е годы свое положение ведущей вертолетостроительной фирмы мира.

Другой основной программой американского вертолетостроения третьего поколения была разработка тяжелого транспортного вертолета HLH (Heavy Lift Helicopter) грузоподъемностью 20,5-22,5 тс радиусом действия 37-46 км. Опять конкурентами были основные производители тяжелой вертолетной техники - фирма Сикорского и фирма «Боинг-Вертол». Каждая фирма придерживалась своих традиционных схем - соответственно одновинтовой и продольной. Поскольку вертолет предполагалось использовать на небольшие расстояния, продольная схема показалась заказчику более предпочтительной. Фирма «Боинг-Вертол» в 1971 г. получила контракт на постройку вертолета. Однако стендовые испытания трансмиссии были неудачны. Появились опасения, что летно-технические характеристики окажутся хуже заявленных. Кроме того, стоимость программы оказалась превышенной и заказчик в середине 70-х годов предпочел работы по программе HLH прекратить и поддержать постройку менее амбициозного вертолета фирмы Сикорского S-80 (СН-53Е), способного перевозить грузы до 14,5 т на дальность до 90 км.

Этот аппарат представлял собой довольно значительную модификацию вертолета второго поколения S-65 (CH-53D), имеющую с ним 40-50% общих деталей (в том числе одинаковые лопасти) и отличающуюся установкой третьего двигателя, увеличением диаметра и числа лопастей несущего винта и рулевым винтом, ось которого наклонена под углом 20°, для обеспечения продольной балансировки. Развитие автоматических систем управления позволило обеспечить управление и балансировку при одном рулевом винте с наклоненной осью, а не при двух, как это использовалось в проектах тяжелых вертолетов второго поколения. Фирма Сикорского опять победила «Боинг-Вертол». Опять восторжествовала одновинтовая схема. В те же годы в СССР был построен самый тяжелый в мире серийный вертолет Ми-26 грузоподъемностью до 20 т, также имеющий классическую одновинтовую схему.

Особенностью вертолетостроения третьего поколения была и постройка специальных гражданских вертолетов, что вызывалось расширением нефтепромыслов в открытом море и необходимостью интенсивных перевозок. Разработка первого такого вертолета S-76 осуществлена в инициативном порядке в 1977 г. группой молодых конструкторов фирмы Сикорского. С 1978 г. вертолет уже стал выпускаться серийно.

В результате проводившихся в 60-е годы испытаний винтокрылов был сделан вывод о нецелесообразности дальнейшей разработки данного типа винтовых летательных аппаратов как обладающих низкой производительностью. Однако к этому аппарату суждено было вернуться еще раз. В целях достижения скоростей полета свыше 370 км/ч без установки дополнительных движителей и крыльев было решено разработать новые несущие винты, обладающие лучшей аэродинамикой и конструкцией. Для проведения летных испытаний новых винтов фирме Сикорского был заказан специальный экспериментальный винтокрыл - летающая лаборатория. Этот винтокрыл, получивший название S-72, можно сказать, был предназначен стать последним винтокрылом. Установленные на S-72 крыло и турбовентиляторные силовые установки должны были разгружать экспериментальный несущий винт и обеспечивать безопасность проведения его испытаний. В случае поломки экспериментального винта остатки его можно было отстрелить и вернуться на аэродром, используя самолетные органы управления. При необходимости крыло и вентиляторы демонтировались, аппарат превращался в «чистый» вертолет. Фирма построила для NASA первый S-72 в 1976 г., а второй - два года спустя. В 1987 г. фирмой S-72 был приспособлен для исследования на нем X-образного преобразуемого несущего винта-крыла.

Фирмой Сикорского в период постройки вертолетов третьего поколения были проведены обширные исследования по созданию скоростных несущих винтов по программе ABC (Advanced Blade Concept), подъемная сила которых создается только на наступающих лопастях бесшарнирного несущего винта большой жесткости. В результате исключается срыв на лопасти, идущей по потоку. Для уравновешивания возникающего при этом большого поперечного опрокидывающего момента впервые отошли от традиционной схемы, применив соосную.

Исследовательские работы были начаты фирмой еще при жизни И. И. Сикорского в середине 60-х годов, а в 1973 г. был построен вертолет с таким винтом. Испытания S-69 начались в 1974 г. В варианте «чистого» вертолета на нем достигнута горизонтальная скорость 296 км/ч, а в пологом пикировании - 360 км/ч. После установки в 1978 г. двух дополнительных турбореактивных двигателей была получене скорость 487 км/ч. S-69 стал единственным винтокрылым аппаратом, не оснащенным крылом, достигшим такой скорости.

В результате испытаний вертолета S-69 было установлено, что концепция ABC позволяет существенно повысить скорость и потолок вертолета, маневренность и скороподъемность, компактность и живучесть, расширить диапазон центровок, уменьшить шум. Ряд преимуществ связан и с отсутствием рулевого винта, однако тяжелые несущие винты ухудшали весовую отдачу. После сравнения всех преимуществ и недостатков был сделан вывод, что концепция ABC является полностью разработанной концепцией скоростного вертолета, который при использовании на оптимальных для данной концепции режимах может найти практическое применение. Так, фирма «Сикорский Эркрафт», работы которой имели решающее значение в становлении и распространении одновинтовой схемы, подтвердила перспективность и двухвинтовой соосной схемы, основной вклад в развитие которой внесли советские верто-летостроители. В 70-е годы ими был построен новый уникальный 12-тонный вертолет данной схемы Ка-27.

В настоящее время ведутся работы по вертолетам нового, четвертого поколения. Хотя большинсво программ еще не определилось, тем не менее достигнутый уровень разработки программ легкого многоцелевого вертолета LHX (Light Helicopter Experimental) и многоцелевого преобразуемого вертолета JVX(Joint Service Advanced Vertical Lift Aircraft) позволяет сделать некоторые выводы об особенностях вертолетостроения пред стоящего четвертого поколения. Хотя по-прежнему большое внимание уделяется повышению технико-экономических показателей, все большее значение приобретает обеспечение высокой эффективности применения. В связи с этим повысились требования к скорости и дальности полета даже за счет ухудшения некоторых экономических показателей, к повышению маневренности, всепогодности, мобильности, компактности, живучести, уменьшению заметности, шума, вибраций и т. д. Наряду с обеспечением безопасности экипажа особое внимание стало уделяться улучшению эргономических характеристик новых вертолетов, максимальной разгрузке летчика. Разработка нового электронного и другого оборудования должна оказать решающее воздействие на обеспечение необходимого качества новых винтокрылых летательных аппаратов. Новые требования, а также достигнутый уровень вертолетной науки и техники предопределяют возможность замены в некоторых областях применения «чистых» вертолетов преобразуемыми вертолетами, один из опытных образцов которого разрабатывается фирмами «Белл» и «Боинг» по программам JVX.

Фирма Сикорского активно участвует в программе LHX - легкого боевого и разведывательного вертолета, разрабатываемого на базе новейшей перспективной технологии и высоконасыщенного современным электронным оборудованием. Для этого она вступила в соглашение о совместной разработке нового вертолета со своим давним соперником - фирмой «Боинг-Вертол». В соответствии с программой технических разработок, необходимых для создания вертолета LHX, в 1984 г. на базе S-76 был создан экспериментальный вертолет S-75 с фюзеляжем из композиционных материалов. Кроме того, фирма Сикорского совместно с другими компаниями провела глубокие исследования по уменьшению заметности аппарата, совершенствованию несущей системы, системы управления и оборудования. Особое внимание уделялось совершенствованию оборудования кабины в целях максимальной разгрузки экипажа, улучшению эргономических характеристик. Труд не пропал даром. В апреле 1991 г. на конкурсе макетов вертолетов LHX, представленных объединениями «Сикорский-Боинг-Вертол» и «Белл-Мак-Доннелл- Дуглас», первое объединение было объявлено победителем. Разрабатываемый ими вертолет одновинтовой схемы, получивший армейское обозначение АН-66 «Команч», имеет пятилопастный несущий винт диаметром 11,5 м, рулевой винт типа «Фенестрон» с Т-образным хвостовым оперением. Вес примерно четыре тонны. Кабина двухместная с тандемным расположением кресел. Особенностями вертолета являются значительно более высокая выживаемость, безопасность экипажа и незаметность (радиолокационная, инфракрасная, визуальная и акустическая). Для снижения радиолокационной заметности противотанковые ракеты «Хелфайр» и зенитные - «Стингер» размещаются на внутренней подвеске. Вертолет будет непосредственно входить в состав подразделений сухопутных войск и применяться для борьбы с танками и летательными аппаратами противника, для нанесения штурмовых ударов, ведения разведки и патрулирования. Высокая маневренность и мобильность, скрытность и способность наносить внезапный удар, вести воздушный бой, огибать рельеф местности в автоматическом режиме, сохранять боевую способность в любую погоду и в любое время суток, обнаруживать цель за максимально короткое время, наличие системы точного определения местонахождения, система современной навигации и управления вооружением делают этот новый вертолет уникальным боевым средством, способным заменить не только ряд летательных аппаратов, но и некоторые наземные средства ведения войны. Заказы на него обеспечат в совокупности с продолжением производства вертолетов семейства S-70 и S-76 занятость на фирме к началу следующего тысячелетия. Научный и экспериментальный задел, полученный в процессе работы по программе LHX, пригодится при создании будущих вертолетов фирмы Сикорского.