Sikorsky S-97 Raider: и; наступит революция

Sikorsky S-97 Raider: и наступит революция

Первые слухи о «сменщике» появились в 2010 году — тогда не шло речи даже о компании, которая будет разрабатывать новую машину. В июльском номере мы писали об основных тенденциях развития современных вертолетов, в том числе и о Sikorsky S-97 Raider (такое наименование получил прототип), тогда еще спрятанном за завесой тайны. Теперь же машина представлена официально, гриф «совершенно секретно» снят. Лопасти у S-97 «растут» из более ранней модели, экспериментального вертолета Sikorsky X2, и даже из «старичка» S-69, представленного в далеком 1972 году. Новая машина — это наглядный пример того, как технологии проистекают одна из другой, а не возникают на ровном месте. Фишка не в том, чтобы использовать одну новаторскую идею, а в грамотном сочетании проверенных концепций. И наступит революция.

Гонка в воздухе: Россия и США работают над проектами скоростных вертолетов

МОСКВА, 28 апр — РИА Новости, Андрей Коц. В апреле американские авиастроительные корпорации Boeing и Lockheed Martin продемонстрировали широкой публике свои проекты перспективных скоростных вертолетов, которые в будущем должны стать основой армейской авиации США. Boeing опубликовала на официальном сайте компании видеоролик с испытаниями винтокрылого разведчика S-97 Raider, Lockheed Martin раскрыл подробности программы FVL-M, в рамках которой разрабатываются две машины — ударная и транспортная. Оба проекта пока далеки от завершения, но уже можно судить, каким видят американские авиаконструкторы вертолет XXI века.

Не отстают от них и российские специалисты. В нашей стране ведется разработка ряда проектов скоростных вертолетов как военного, так и гражданского назначения, не уступающих по своим характеристикам западным образцам. Несмотря на то что финансирование ряда перспективных программ было урезано в связи с сокращениями оборонного бюджета, у России есть все возможности не отстать в этой скоростной гонке от вероятного противника.

Прототип Х

Базой, на которой будет строиться вся американская программа скоростных вертолетов, стала экспериментальная машина Sikorsky X2, впервые поднявшаяся в воздух 27 августа 2008 года. Уже через два года прототип установил неофициальный мировой рекорд скорости среди винтокрылой техники, разогнавшись до 460 километров в час. Таких характеристик американским конструкторам удалось достичь благодаря использованию ряда технологических хитростей.

Х2 построен по соосному принципу и имеет два несущих винта, один располагается над другим. Подобная схема нам хорошо известна, она была реализована в вертолетах КБ Камова — Ка-50, Ка-52, Ка-27, Ка-226 и других. У таких машин выше маневренность, устойчивость к боковому ветру, их проще пилотировать в горах и над пересеченной местностью. На больших скоростях, когда у летчика мало времени на принятие решения, эти достоинства становятся жизненно важными.

Последний полет Х2 был совершен 14 июля 2011 года, после чего было объявлено о завершении программы. Но полученные наработки американские авиаконструкторы использовали для реализации новых программ скоростных вертолетов.

Боец и разведчик

В середине апреля корпорации Sikorsky и Boeing опубликовали видео с изображением перспективных машин семейства FVL-M (Future vertical lift — Medium, «Вертолет будущего — средний»). В ролике представлены компьютерные модели транспортного и ударного вертолетов — в «железе» их еще нет. Первый, как утверждается, сможет достигать крейсерской скорости 460 километров в час, перевозить 12 человек в десантном отделении, работать в любых погодных условиях. В перспективе эти машины должны заменить устаревающий парк американских многоцелевых вертолетов UH-60 Black Hawk.

Ударная версия FVL-M максимально унифицирована с транспортной. У этих машин одинаковые двигатели, несущие и толкающие винты, оперение, бортовое радиоэлектронное оборудование, топливные системы. Это значительно упрощает производство обоих типов вертолетов. Главное отличие ударной машины — пилоты располагаются в кабине один за другим, по тандемной схеме. Предполагается, что эти вертолеты заменят AH-64 Apache, стоящие на вооружении армии США с 1984 года.

Параллельно программе FVL-M концерн Lockheed Martin занимается испытаниями легкого вертолета-разведчика S-97 Raider, который тоже является прямым потомком прототипа Х2. Свой первый полет он совершил в мае 2015 года и смог достичь крейсерской скорости 407 километров в час. Фюзеляж машины полностью выполнен из композитных материалов, что позволило снизить ее массу и радиолокационную заметность.

Ряд экспертов, впрочем, сомневается в целесообразности этого проекта. Boeing и Sikorsky уже пытались совместно создать легкий малозаметный разведывательный вертолет, получивший название RAH-66 Comanche. Было построено два опытных образца, однако в 2004 году программа была закрыта. Опыт войн в Ираке и Афганистане показал, что гораздо дешевле и эффективнее использовать беспилотные самолеты-разведчики, чем вкладывать средства в производство разведывательных вертолетов и обучение пилотов с последующим риском для машин и экипажей.

Чем ответим?

В России проекты скоростных вертолетов представлены амбициозными разработками конструкторских бюро Миля и Камова. Несмотря на то что большинство из них пока существуют лишь в виде макетов, есть и летающие прототипы. По мнению аналитиков, вооруженным силам будущего подобные машины необходимы. В случае полномасштабной войны между противниками с сопоставимым уровнем военно-технического развития время жизни вертолета на поле боя будет исчисляться считанными минутами, если не секундами.

Работы над этой машиной по проекту ПСВ (перспективный скоростной вертолет) начались в 2013 году, а 29 декабря 2015 года она впервые поднялась в воздух и попала в объективы телекамер. Внешне демонстратор действительно сильно напоминает Ми-24, за исключением более обтекаемых форм фюзеляжа и одноместной кабины взамен двухместного тандема. Летчики, пилотировавшие летающую лабораторию, отметили хорошую устойчивость и управляемость вертолета и его высокие динамические характеристики.

Технологии, обкатанные на демонстраторе, будут использованы в одном или нескольких проектах, существующих пока в виде макетов. В августе 2015 года на авиашоу МАКС в Москве сотрудники вертолетного завода им. Миля показали демонстрационный образец RACHEL (Russian Advanced Commercial Helicopter — «Российский продвинутый коммерческий вертолет»). По заявленным характеристикам, он сможет взять на борт до 24 пассажиров или 2,5 тонны груза и перевезти его с максимальной скоростью 500 километров в час. Ранее сообщалось о работах над проектом Ми-1Х — скоростным вертолетом с одним несущим и одним толкающим винтами. Согласно заявленным характеристикам, он будет способен разгоняться до 520 километров в час.

Ряд крайне необычных вариантов предложили и «камовцы». Еще в 2009 году КБ сообщило о начале разработки скоростного вертолета Ка-92 с соосной схемой расположения двух несущих винтов, толкающим винтом и «самолетным» оперением. Предполагается, что его крейсерская скорость составит около 430 километров в час, он сможет брать на борт до 30 пассажиров и без дозаправки преодолевать 1400 километров. Такие машины очень бы пригодились не только в армии, но и, например, для доставки рабочих-вахтовиков в труднодоступные регионы страны. Ранее сообщалось, что полноценный прототип может подняться в воздух до 2020 года.

Но, пожалуй, самым необычным и трудным в реализации является проект Ка-90. Его концепт-модель была впервые представлена в 2008 году. Вместо толкающего винта планировалось оснастить этот вертолет полноценным реактивным двигателем. По задумке конструкторов, эта машина должна вертикально взлетать с помощью укороченного несущего винта, достигать скорости 400 километров в час, а затем переходить в реактивный режим и разгоняться до совсем уж фантастических 700-800 километров в час. Лопасти винта при этом складываются и убираются в специальный «футляр».

Bell Helicopter

Гораздо более консервативный взгляд у компании Bell. Ранее она объявила о том, что хочет принять участие в тендере FARA, предложив винтокрылую машину, созданную на базе среднего многоцелевого вертолета Bell 525 Relentless, причем создатели утверждают, что изначальная разработка претерпит минимальные доработки.

Bell 525 не имеет революционных «фишек», как S-97, но это современная машина, которая, что немаловажно, уже доказала на испытаниях свой потенциал. Первый полет она выполнила в 2015 году. Максимальная скорость вертолета составляет 306 км/ч, а крейсерская — 287 км/ч . Bell 525 способен выполнять полеты на расстояние более одной тысячи километров.

Машина может брать на борт до 20 человек. По этому показателю Relentless сильно превосходит как OH-58, так и S-97. В целом, в случае выбора вертолета от Bell, армия получит намного более тяжелую машину, чем «Кайова». Устроит ли это военных США?

Отечественный защитник

Первые удачные эксперименты с толкающим винтом вместо рулевого показали, что даже при увеличении полной взлетной массы перспективного вертолета почти вдвое, выигрыш в скорости позволяет значительно — на 20–30% — ускорить выполнение боевых, десантно-транспортных и логистических задач. По подсчетам авиационных специалистов, рост крейсерской скорости машин на 120–130 км/ч резко увеличит ударные возможности вертолетных частей.

Источник «Известий» в ОПК отметил, что увеличение скоростного режима в рамках ударных операций позволит экипажу ударной машины быстрее выдвигаться в район цели и эффективнее действовать.

«Ключевыми в этом отношении стали сразу два обстоятельства: время от получения приказа до момента начала боевой работы и время, необходимое непосредственно на боевую работу. Скоростные параметры оказались важны, поскольку опыт предыдущих лет показал: вовремя выйти из-под обстрела или отработать до того момента, как противник начнет вести прицельный огонь, — это практически 80% успеха для выполнения боевой задачи», — отметил источник «Известий».

При разработке перспективных сверхскоростных машин российские военные поставили целый ряд условий. О некоторых из них, например, таких как параллельное участие в конкурсе на создание ПСВ сразу двух конструкторских бюро, было известно заранее. Однако еще в феврале 2018 года начальник НИУ бортового радиоэлектронного оборудования и авиационного вооружения Минобороны России Павел Щавелев заявил, что перспективный вертолет будет существовать в двух версиях: пилотируемой и беспилотной, причем скоростной беспилотник сможет летать в составе группы обычных машин.

Вертолет Ми-24 на совместном военном антитеррористическом командно-штабном учении

Выбор в пользу сразу двух конкурирующих за государственные заказы конструкторских бюро объясняется просто — в Минобороны России надеются получить сразу две перспективные машины, которые будут действовать в составе армейской авиации. Первую создают, по близкой к классической схеме, с одним несущим винтом. Открытых данных об этой разработке практически нет, за исключением тех, что связаны с испытаниями оборудования на вертолете Ми-24ЛЛ. На данный момент нет подтвержденных данных о том, что новая машина получит дополнительный толкающий винт.

Учитывая заявленную скорость в 400 км/ч, перспективный скоростной вертолет может быть создан на базе заметно измененного (как конструктивно, так и внешне) Ми-24 (машина может получить название Х-1), а унификация по основным системам позволит упростить обслуживание новой машины в войсках. При этом остается неизвестным и назначение машины. Будет ли она применяться в качестве «мула» армейской авиации или превратится в сверхскоростной летающий танк с серьезным вооружением — об этом не сообщают ни военные, ни разработчики.

Зато по второму типу перспективного вертолета, разработку которого ведет ОКБ Камова, можно сделать практически однозначный вывод, что машина может выполняться как в транспортной, так и в ударной версии. Стоит заметить, что облик и концепцию перспективного скоростного вертолета камовцы предложили еще в 2007 году и при создании вертолета Ка-92 опытным специалистам придется соревноваться не столько с конкурентами из КБ имени Миля, сколько с самими собой.

Несмотря на большой опыт в создании вертолетов с соосной схемой размещения несущих винтов, рост скорости заставит разработчиков создать и внедрить новые системы демпфирования, новые лопасти, новые системы контроля устойчивости и даже новый автомат перекоса. Всё это придется создавать практически с нуля. Единственный вопрос с машиной ОКБ Камова заключается в выборе или отказе от толкающего винта. Исходя из кадров закрытого совещания, опубликованных в октябре 2018 года, речь может идти о гибридной силовой установке, ключевым элементом которой может стать реактивный авиационный двигатель.

Исполнительный директор агентства «АвиаПорт» Олег Пантелеев

Исполнительный директор агентства «АвиаПорт» Олег Пантелеев в разговоре с «Известиями» подтвердил, что создание машины с соосной схемой требует более серьезной проработки.

«Сегодня промышленность еще не готова выполнять опытно-конструкторские работы, нужно продолжать именно НИРы, искать оптимальные компоновочные решения, выбирать материалы, создавать математические модели, стенды и т.д. Поэтому второй этап — это вопрос более отдаленной перспективы», — сказал Пантелеев.

Несмотря на то что в конце концов Минобороны сделало выбор в пользу МВЗ имени Миля, о машине с двумя несущими винтами забывать не стоит. Не исключено, что такой проект будет реализован позднее сразу в нескольких вариантах, включая вертолет палубного базирования. Вероятнее всего, такая машина будет востребована через 8–10 лет, когда флот наконец получит вертолетоносцы нового поколения.

Перспективный вертолёт Sikorsky S-97 «Raider» (США)

21 марта 2019 г. Уэст-Палм-Бич, Флорида, США — вертолёт Sikorsky-Boeing SB>1 DEFIANT™ совершил свой первый полёт. Этот действительно революционный вертолёт, разработанный Sikorsky совместно с компаниями Lockheed Martin и Boeing, дал старт новому поколению военных вертолётов в рамках программы армии США Future Vertical Lift.

«Проектирование и разработка “ДЕФАЕНТА” выявили новые возможности для осуществления программы Future Vertical Lift, — сказал Дэвид Куперсмит, вице-президент и генеральный директор Boeing Vertical Lift. — Очевидно, что мощность, скорость и маневренность “ДЕФАЕНТА” изменят ход игры на поле боя, и мы с нетерпением ожидаем демонстрации для армии США огромных возможностей этого вертолёта».

A2D2. Проникнуть любой ценой

Американские специалисты считают, что использование авиацией вертолётов «ДЕФАЕНТ» с технологией X2™ и самолётов F-35 позволит армии США «вырваться» из существующего стратегического противостояния и, используя слабые места, созданные в сложных системах отказа в доступе A2D2 (anti-access and area denial) проникнуть в тыл противника. В феврале этого года эти мечты красочно описал начальник штаба ВВС США Дэвид Голдфейн.

Дэвид Голдфейн

Как вы понимаете, противниками здесь назначены Россия и Китай, т. е. две страны, которые официально противниками объявлены, и две страны, как раз и создавшие у своих границ зоны A2D2. Этот термин стал особенно широко применяться американскими военными с момента разработки и постановки на боевое дежурство Россией и Китаем дальних ракетных систем, создающих «защитную сферу», в которую войска НАТО не могут проникнуть без риска неприемлемого ущерба.

Непонятно, зачем им к нам проникать, почему дома не сидится? В Небраске холодно и голодно, а в Вологде качественным натуральным маслом намазано?

Предельная скорость и взмахи лопастей

Лопасть несущего винта вертолёта, по сути, является обычным крылом, которое работает в необычных условиях. Во-первых, скорость её обтекания воздухом от места крепления (комля) к законцовке лопасти меняется пропорционально радиусу — окружная скорость увеличивается по мере увеличения радиуса.

Схема обтекания несущего винта на максимальных скоростях полёта. Красная зона — срыв потока в зоне сверхзвукового обтекания. Голубая — срыв потока в области обратного обтекания. Фиолетовая — срыв потока в зоне закритических углов атаки

В горизонтальном полёте скорость вращения движущейся вперёд «наступающей» лопасти складывается со скоростью полёта и вычитается, когда лопасть движется назад, «отступает», из-за чего подъёмная сила по диску несущего винта распределяется неравномерно.

Компенсируется это за счёт циклических маховых движений лопасти, в результате которых изменяется угол атаки, и подъёмная сила выравнивается. Так работает несущий винт в стандартных условиях. Но при достижении максимальной скорости скорость кончика «наступающей» лопасти приближается к звуковому барьеру, и на нём возникает эффект «волнового кризиса» — резко возрастает лобовое сопротивление, а на «отступающей» лопасти серьёзно увеличивается зона обратного обтекания (на правой части диска несущего винта на рисунке).

Маховые движения лопастей становятся более интенсивными, и лопасть выходит на закритические углы атаки. Возникает «срыв потока», и машина, теряя управление, устремляется к земле. Такой эффект вертолётчики называют «валёжка». Победить этот неприятный эффект позволила «Концепция наступающей лопасти», или АВС (Advancing Blade Concept).

«Концепция наступающей лопасти»

Идея концепции АВС состоит в том, что при увеличении горизонтальной скорости полёта та часть диска несущего винта, на которой возникает зона обратного обтекания, «выключается» из процесса создания подъёмной силы — на отступающей лопасти устанавливается нулевой угол атаки. Одновременно с этим скорость вращения несущего винта замедляется, что отодвигает волновой кризис на «наступающей» лопасти. Фактически подъёмную силу на вертолёте создают противоположные половинки двух соосных несущих винтов.

Sikorsky-X2

Это решение было полноценно реализовано на втором опытном этапе программы АВС. Новая машина идеологически не отличалась от прежней, Sikorsky S-69, но была реализована на современной технологической базе. Концепт Sikorsky-X2 оборудован двумя жёсткими соосными винтами и дополнительным толкающим винтом для создания пропульсивной силы.

Инновационный подход

Инновационным решением было отказаться от классического автомата перекоса и сделать управление углом атаки лопастей несущих винтов электродистанционным. На Х2 угол атаки лопастей выставляет компьютер с помощью специальных рулевых механизмов в зависимости от полётной ситуации. Пожалуй, это самая важная инновация в сфере управления вертолётом на настоящее время.

В 2010 г. X2 установил сразу два неофициальных рекорда скорости для вертолётов: летом побил долгоиграющий (с 1986 г.) рекорд британской «Рыси» (Linx), разогнавшись до 415 км/ч, а в сентябре он развил скорость 460 км/ч. Через год программа X2 была завершена.

Конечно, всё гораздо сложнее, чем я только что описал, — такую технологию пока смогли воплотить в жизнь только американцы. Сложны алгоритмы управления углом атаки лопастей, сложны и исполнительные механизмы, да и самой технологией Sikorsky занимается не одно десятилетие.

Sikorsky-Boeing SB>1 DEFIANT

Ещё при жизни своего отца-основателя компания Игоря Сикорского спроектировала экспериментальный вертолёт S-69 (XH-59A), реализующий принципиально иной подход к решению задачи повышения скорости полёта, — машину с так называемыми жёсткими соосными несущими винтами и реактивными двигателями для обеспечения пропульсивной силы. Кстати, именно тогда была сформулирована «Концепция наступающей лопасти» — АВС (Advancing Blade Concept).

Всего экспериментальный вертолёт X2 совершил 23 вылета и провёл в воздухе 22 часа. Немного? По заявлению специалистов Sikorsky, более чем достаточно. Объём информации, собранный с помощью современных датчиков, и отработка новых технологий, в том числе управления несущими винтами, позволил перейти к новой машине — S-97-Raider, первый полёт которой состоялся почти четыре года назад. Тогда она показала следующие характеристики: максимальная скорость 444 км/ч, крейсерская — 407 км/ч (с вооружением), боевой радиус — 570 км и пассажировместимость — 6 человек. Сейчас в воздух поднялся «ДЕФАЕНТ». Как говорится, процесс пошёл.

Sikorsky-Boeing SB>1 DEFIANT

«“ДЕФАЕНТ” предназначен для полётов с почти вдвое большей скоростью и имеет в два раза большую дальность по сравнению с обычными вертолётами, сохраняя при этом хорошие параметры работы на висении», — сказал Дэн Спур, вице-президент Sikorsky Future Vertical Lift. «Эта конструкция обеспечивает исключительную производительность в объективной области, где потенциальная активность противника делает ставку на маневренность, живучесть и гибкость. Мы в восторге от результатов сегодняшнего полёта и с нетерпением ждем увлекательной программы лётных испытаний», — заявил он.

Технология X2™ масштабируема и может применяться во всех сегментах вертолётостроения — от ударных до транспортных вертолётов. «ДЕФАЕНТ» является третьим вертолётом, созданным по технологии X2™ менее чем за 10 лет.

А что у нас?

У нас аналогичной проблематикой с применением технологии АВС достаточно давно занимается Камовское КБ. Еще в 2009 г. на международной выставке HeliRusssia был продемонстрирован облик перспективного вертолёта и озвучены его предварительные характеристики:

• крейсерская скорость аппарата — 430 км/ч;
• максимальная скорость — 500 км/ч;
• дальность полета — 1400 км;
• коммерческая загрузка — 30 пассажиров;
• взлётный вес — 16 т.

Ка-92, модель

Вертолёт позиционировался как гражданский, но, к сожалению, «воз и ныне там». Эта программа фактически снята с финансирования, и за основу перспективного скоростного вертолёта принят милевский концепт Ми-Х1, но это уже совсем другая история…

Гонка в воздухе: Россия и США работают над проектами скоростных вертолетов

МОСКВА, 28 апр — РИА Новости, Андрей Коц. В апреле американские авиастроительные корпорации Boeing и Lockheed Martin продемонстрировали широкой публике свои проекты перспективных скоростных вертолетов, которые в будущем должны стать основой армейской авиации США. Boeing опубликовала на официальном сайте компании видеоролик с испытаниями винтокрылого разведчика S-97 Raider, Lockheed Martin раскрыл подробности программы FVL-M, в рамках которой разрабатываются две машины — ударная и транспортная. Оба проекта пока далеки от завершения, но уже можно судить, каким видят американские авиаконструкторы вертолет XXI века.

Не отстают от них и российские специалисты. В нашей стране ведется разработка ряда проектов скоростных вертолетов как военного, так и гражданского назначения, не уступающих по своим характеристикам западным образцам. Несмотря на то что финансирование ряда перспективных программ было урезано в связи с сокращениями оборонного бюджета, у России есть все возможности не отстать в этой скоростной гонке от вероятного противника.

Прототип Х

Базой, на которой будет строиться вся американская программа скоростных вертолетов, стала экспериментальная машина Sikorsky X2, впервые поднявшаяся в воздух 27 августа 2008 года. Уже через два года прототип установил неофициальный мировой рекорд скорости среди винтокрылой техники, разогнавшись до 460 километров в час. Таких характеристик американским конструкторам удалось достичь благодаря использованию ряда технологических хитростей.

Х2 построен по соосному принципу и имеет два несущих винта, один располагается над другим. Подобная схема нам хорошо известна, она была реализована в вертолетах КБ Камова — Ка-50, Ка-52, Ка-27, Ка-226 и других. У таких машин выше маневренность, устойчивость к боковому ветру, их проще пилотировать в горах и над пересеченной местностью. На больших скоростях, когда у летчика мало времени на принятие решения, эти достоинства становятся жизненно важными.

Последний полет Х2 был совершен 14 июля 2011 года, после чего было объявлено о завершении программы. Но полученные наработки американские авиаконструкторы использовали для реализации новых программ скоростных вертолетов.

Боец и разведчик

В середине апреля корпорации Sikorsky и Boeing опубликовали видео с изображением перспективных машин семейства FVL-M (Future vertical lift — Medium, «Вертолет будущего — средний»). В ролике представлены компьютерные модели транспортного и ударного вертолетов — в «железе» их еще нет. Первый, как утверждается, сможет достигать крейсерской скорости 460 километров в час, перевозить 12 человек в десантном отделении, работать в любых погодных условиях. В перспективе эти машины должны заменить устаревающий парк американских многоцелевых вертолетов UH-60 Black Hawk.

Ударная версия FVL-M максимально унифицирована с транспортной. У этих машин одинаковые двигатели, несущие и толкающие винты, оперение, бортовое радиоэлектронное оборудование, топливные системы. Это значительно упрощает производство обоих типов вертолетов. Главное отличие ударной машины — пилоты располагаются в кабине один за другим, по тандемной схеме. Предполагается, что эти вертолеты заменят AH-64 Apache, стоящие на вооружении армии США с 1984 года.

Параллельно программе FVL-M концерн Lockheed Martin занимается испытаниями легкого вертолета-разведчика S-97 Raider, который тоже является прямым потомком прототипа Х2. Свой первый полет он совершил в мае 2015 года и смог достичь крейсерской скорости 407 километров в час. Фюзеляж машины полностью выполнен из композитных материалов, что позволило снизить ее массу и радиолокационную заметность.

Ряд экспертов, впрочем, сомневается в целесообразности этого проекта. Boeing и Sikorsky уже пытались совместно создать легкий малозаметный разведывательный вертолет, получивший название RAH-66 Comanche. Было построено два опытных образца, однако в 2004 году программа была закрыта. Опыт войн в Ираке и Афганистане показал, что гораздо дешевле и эффективнее использовать беспилотные самолеты-разведчики, чем вкладывать средства в производство разведывательных вертолетов и обучение пилотов с последующим риском для машин и экипажей.

Чем ответим?

В России проекты скоростных вертолетов представлены амбициозными разработками конструкторских бюро Миля и Камова. Несмотря на то что большинство из них пока существуют лишь в виде макетов, есть и летающие прототипы. По мнению аналитиков, вооруженным силам будущего подобные машины необходимы. В случае полномасштабной войны между противниками с сопоставимым уровнем военно-технического развития время жизни вертолета на поле боя будет исчисляться считанными минутами, если не секундами.

Работы над этой машиной по проекту ПСВ (перспективный скоростной вертолет) начались в 2013 году, а 29 декабря 2015 года она впервые поднялась в воздух и попала в объективы телекамер. Внешне демонстратор действительно сильно напоминает Ми-24, за исключением более обтекаемых форм фюзеляжа и одноместной кабины взамен двухместного тандема. Летчики, пилотировавшие летающую лабораторию, отметили хорошую устойчивость и управляемость вертолета и его высокие динамические характеристики.

Технологии, обкатанные на демонстраторе, будут использованы в одном или нескольких проектах, существующих пока в виде макетов. В августе 2015 года на авиашоу МАКС в Москве сотрудники вертолетного завода им. Миля показали демонстрационный образец RACHEL (Russian Advanced Commercial Helicopter — «Российский продвинутый коммерческий вертолет»). По заявленным характеристикам, он сможет взять на борт до 24 пассажиров или 2,5 тонны груза и перевезти его с максимальной скоростью 500 километров в час. Ранее сообщалось о работах над проектом Ми-1Х — скоростным вертолетом с одним несущим и одним толкающим винтами. Согласно заявленным характеристикам, он будет способен разгоняться до 520 километров в час.

Ряд крайне необычных вариантов предложили и «камовцы». Еще в 2009 году КБ сообщило о начале разработки скоростного вертолета Ка-92 с соосной схемой расположения двух несущих винтов, толкающим винтом и «самолетным» оперением. Предполагается, что его крейсерская скорость составит около 430 километров в час, он сможет брать на борт до 30 пассажиров и без дозаправки преодолевать 1400 километров. Такие машины очень бы пригодились не только в армии, но и, например, для доставки рабочих-вахтовиков в труднодоступные регионы страны. Ранее сообщалось, что полноценный прототип может подняться в воздух до 2020 года.

Но, пожалуй, самым необычным и трудным в реализации является проект Ка-90. Его концепт-модель была впервые представлена в 2008 году. Вместо толкающего винта планировалось оснастить этот вертолет полноценным реактивным двигателем. По задумке конструкторов, эта машина должна вертикально взлетать с помощью укороченного несущего винта, достигать скорости 400 километров в час, а затем переходить в реактивный режим и разгоняться до совсем уж фантастических 700-800 километров в час. Лопасти винта при этом складываются и убираются в специальный «футляр».

Боевой отпрыск

Лишь в октябре 2010 года назначение X2 стало яснее ясного. На гражданском прототипе отрабатывали методики, примененные при создании настоящего боевого вертолета. Благодаря этому S-97 Raider был построен в рекордные сроки — уже на конец 2014 года назначен его первый полет, а на 2015-й — ходовые испытания. Что же представляет собой наследник старичка Kiowa?

Как и X2, новый вертолет имеет два соосных несущих ротора и толкающий пропеллер регулируемого шага, который позволяет изменять угол атаки лопастей прямо во время движения, таким образом лучше контролируя вертолет в зависимости от условий полета. Проблему вибрации, возникавшую на S-69, в X2 тоже успешно решили: и на прототипе, и на боевой машине применяется так называемая активная система контроля вибрации (AVC), использованная ранее на вертолете UH-60M Black Hawk. Система состоит из комплекта датчиков, измеряющих частоту вибрации в различных точках фюзеляжа, а также генераторов, которые в соответствии с получаемыми данными создают колебания строго соответствующей частоты. Это позволяет снизить вибрацию в кабине и сделать полет комфортным для пилотов и пассажиров (десанта).

Двигатель машина тоже позаимствовала у UH-60M — это газотурбинный YT706 компании General Electric; все винты — и несущие, и толкающий — приводятся от одного силового агрегата. Впрочем, скорее всего, это лишь временный шаг, необходимый для летных испытаний и принятия на вооружение. Со временем Raider получит собственный двигатель — об этом заявили представители компании. Связано это с тем, что одно из основных преимуществ S-97 перед конкурентами — это его скорость.

Заявленная крейсерская скорость вертолета ограничена показателем в 407 км/ч, хотя движители и аэродинамика не запрещают разгоняться до скоростей более 500 км/ч! Для сравнения: самый быстрый на сегодняшний день многоцелевой вертолет и обладатель официального рекорда скорости среди вертолетов, британский Westland Lynx, 11 августа 1986 года сумел разогнаться до 400,87 км/ч, и это достижение до сих пор не перекрыто. Странно, скажете вы, ведь еще X2 легко превосходил Westland Lynx. Именно так! Но разработчики Sikorsky просто не ставили себе цели побить рекорд — эту задачу по ходу дела, как неосновную, в любом случае решит S-97.

Как и в X2, в Raider реализована схема fly-by-wire, то есть электродистанционная система управления. Между приборами управления и исполнительными механизмами вообще нет механической связи — этот принцип уже давно применяется в самолетах и частично в вертолетах, но S-97 — это первая машина, в которой механических дублеров нет вообще, ни в одной из систем. В первую очередь это было сделано для облегчения машины и перераспределения ее массы; механические связи занимают слишком много места. Собственно, той же цели служит и легкий фюзеляж из композитных материалов.

Дополнительным бонусом стала компактность вертолета. При длине 11 и диаметре ротора 10 м при посадке он требует примерно на 15% меньше места, чем его ближайшие конкуренты в классе, а для боевых и спасательных операций этот показатель иногда жизненно важен.

Вооружение на «Райдер» может устанавливаться самое разное. В базовом варианте это пулемет калибров 7.62 или 12.5 (или их комбинация), а также более серьезный козырь — либо 7-зарядная система, оперирующая типовыми ракетами Mk 4 FFAR (2.75-дюймовками), либо широко известная установка AGM-114 Hellfire. Но, в принципе, это стандартный «обвес», в котором нет ничего революционного.

Как и X2, вертолет S-97 оборудован электродистанционной системой управления, что позволяет сэкономить рабочее пространство за счет полного отказа от механической связи между приборами и исполнительными механизмами.

Перспективный вертолёт Sikorsky S-97 «Raider» (США)

21 марта 2019 г. Уэст-Палм-Бич, Флорида, США — вертолёт Sikorsky-Boeing SB>1 DEFIANT™ совершил свой первый полёт. Этот действительно революционный вертолёт, разработанный Sikorsky совместно с компаниями Lockheed Martin и Boeing, дал старт новому поколению военных вертолётов в рамках программы армии США Future Vertical Lift.

«Проектирование и разработка “ДЕФАЕНТА” выявили новые возможности для осуществления программы Future Vertical Lift, — сказал Дэвид Куперсмит, вице-президент и генеральный директор Boeing Vertical Lift. — Очевидно, что мощность, скорость и маневренность “ДЕФАЕНТА” изменят ход игры на поле боя, и мы с нетерпением ожидаем демонстрации для армии США огромных возможностей этого вертолёта».

A2D2. Проникнуть любой ценой

Американские специалисты считают, что использование авиацией вертолётов «ДЕФАЕНТ» с технологией X2™ и самолётов F-35 позволит армии США «вырваться» из существующего стратегического противостояния и, используя слабые места, созданные в сложных системах отказа в доступе A2D2 (anti-access and area denial) проникнуть в тыл противника. В феврале этого года эти мечты красочно описал начальник штаба ВВС США Дэвид Голдфейн.

Дэвид Голдфейн

Как вы понимаете, противниками здесь назначены Россия и Китай, т. е. две страны, которые официально противниками объявлены, и две страны, как раз и создавшие у своих границ зоны A2D2. Этот термин стал особенно широко применяться американскими военными с момента разработки и постановки на боевое дежурство Россией и Китаем дальних ракетных систем, создающих «защитную сферу», в которую войска НАТО не могут проникнуть без риска неприемлемого ущерба.

Непонятно, зачем им к нам проникать, почему дома не сидится? В Небраске холодно и голодно, а в Вологде качественным натуральным маслом намазано?

Предельная скорость и взмахи лопастей

Лопасть несущего винта вертолёта, по сути, является обычным крылом, которое работает в необычных условиях. Во-первых, скорость её обтекания воздухом от места крепления (комля) к законцовке лопасти меняется пропорционально радиусу — окружная скорость увеличивается по мере увеличения радиуса.

Схема обтекания несущего винта на максимальных скоростях полёта. Красная зона — срыв потока в зоне сверхзвукового обтекания. Голубая — срыв потока в области обратного обтекания. Фиолетовая — срыв потока в зоне закритических углов атаки

В горизонтальном полёте скорость вращения движущейся вперёд «наступающей» лопасти складывается со скоростью полёта и вычитается, когда лопасть движется назад, «отступает», из-за чего подъёмная сила по диску несущего винта распределяется неравномерно.

Компенсируется это за счёт циклических маховых движений лопасти, в результате которых изменяется угол атаки, и подъёмная сила выравнивается. Так работает несущий винт в стандартных условиях. Но при достижении максимальной скорости скорость кончика «наступающей» лопасти приближается к звуковому барьеру, и на нём возникает эффект «волнового кризиса» — резко возрастает лобовое сопротивление, а на «отступающей» лопасти серьёзно увеличивается зона обратного обтекания (на правой части диска несущего винта на рисунке).

Маховые движения лопастей становятся более интенсивными, и лопасть выходит на закритические углы атаки. Возникает «срыв потока», и машина, теряя управление, устремляется к земле. Такой эффект вертолётчики называют «валёжка». Победить этот неприятный эффект позволила «Концепция наступающей лопасти», или АВС (Advancing Blade Concept).

«Концепция наступающей лопасти»

Идея концепции АВС состоит в том, что при увеличении горизонтальной скорости полёта та часть диска несущего винта, на которой возникает зона обратного обтекания, «выключается» из процесса создания подъёмной силы — на отступающей лопасти устанавливается нулевой угол атаки. Одновременно с этим скорость вращения несущего винта замедляется, что отодвигает волновой кризис на «наступающей» лопасти. Фактически подъёмную силу на вертолёте создают противоположные половинки двух соосных несущих винтов.

Sikorsky-X2

Это решение было полноценно реализовано на втором опытном этапе программы АВС. Новая машина идеологически не отличалась от прежней, Sikorsky S-69, но была реализована на современной технологической базе. Концепт Sikorsky-X2 оборудован двумя жёсткими соосными винтами и дополнительным толкающим винтом для создания пропульсивной силы.

Инновационный подход

Инновационным решением было отказаться от классического автомата перекоса и сделать управление углом атаки лопастей несущих винтов электродистанционным. На Х2 угол атаки лопастей выставляет компьютер с помощью специальных рулевых механизмов в зависимости от полётной ситуации. Пожалуй, это самая важная инновация в сфере управления вертолётом на настоящее время.

В 2010 г. X2 установил сразу два неофициальных рекорда скорости для вертолётов: летом побил долгоиграющий (с 1986 г.) рекорд британской «Рыси» (Linx), разогнавшись до 415 км/ч, а в сентябре он развил скорость 460 км/ч. Через год программа X2 была завершена.

Конечно, всё гораздо сложнее, чем я только что описал, — такую технологию пока смогли воплотить в жизнь только американцы. Сложны алгоритмы управления углом атаки лопастей, сложны и исполнительные механизмы, да и самой технологией Sikorsky занимается не одно десятилетие.

Sikorsky-Boeing SB>1 DEFIANT

Ещё при жизни своего отца-основателя компания Игоря Сикорского спроектировала экспериментальный вертолёт S-69 (XH-59A), реализующий принципиально иной подход к решению задачи повышения скорости полёта, — машину с так называемыми жёсткими соосными несущими винтами и реактивными двигателями для обеспечения пропульсивной силы. Кстати, именно тогда была сформулирована «Концепция наступающей лопасти» — АВС (Advancing Blade Concept).

Всего экспериментальный вертолёт X2 совершил 23 вылета и провёл в воздухе 22 часа. Немного? По заявлению специалистов Sikorsky, более чем достаточно. Объём информации, собранный с помощью современных датчиков, и отработка новых технологий, в том числе управления несущими винтами, позволил перейти к новой машине — S-97-Raider, первый полёт которой состоялся почти четыре года назад. Тогда она показала следующие характеристики: максимальная скорость 444 км/ч, крейсерская — 407 км/ч (с вооружением), боевой радиус — 570 км и пассажировместимость — 6 человек. Сейчас в воздух поднялся «ДЕФАЕНТ». Как говорится, процесс пошёл.

Sikorsky-Boeing SB>1 DEFIANT

«“ДЕФАЕНТ” предназначен для полётов с почти вдвое большей скоростью и имеет в два раза большую дальность по сравнению с обычными вертолётами, сохраняя при этом хорошие параметры работы на висении», — сказал Дэн Спур, вице-президент Sikorsky Future Vertical Lift. «Эта конструкция обеспечивает исключительную производительность в объективной области, где потенциальная активность противника делает ставку на маневренность, живучесть и гибкость. Мы в восторге от результатов сегодняшнего полёта и с нетерпением ждем увлекательной программы лётных испытаний», — заявил он.

Технология X2™ масштабируема и может применяться во всех сегментах вертолётостроения — от ударных до транспортных вертолётов. «ДЕФАЕНТ» является третьим вертолётом, созданным по технологии X2™ менее чем за 10 лет.

А что у нас?

У нас аналогичной проблематикой с применением технологии АВС достаточно давно занимается Камовское КБ. Еще в 2009 г. на международной выставке HeliRusssia был продемонстрирован облик перспективного вертолёта и озвучены его предварительные характеристики:

• крейсерская скорость аппарата — 430 км/ч;
• максимальная скорость — 500 км/ч;
• дальность полета — 1400 км;
• коммерческая загрузка — 30 пассажиров;
• взлётный вес — 16 т.

Ка-92, модель

Вертолёт позиционировался как гражданский, но, к сожалению, «воз и ныне там». Эта программа фактически снята с финансирования, и за основу перспективного скоростного вертолёта принят милевский концепт Ми-Х1, но это уже совсем другая история…

Союз спасения

Первоначальная задача построить вертолет, летающий значительно быстрее обычной авиационной техники такого типа, прорабатывалась как эксперимент по достижению максимальной скорости. Позднее возникла идея использовать подобные машины в практических целях — военных и коммерческих, однако на протяжении длительного времени от разработки и крупносерийного производства вертолетов с толкающим винтом отказывались как из-за значительного объема инвестиций, так и по причине сложности конструкции в целом.

На протяжении десятилетий классическая схема с одним несущим винтом была основным направлением работ авиационных КБ по всему миру. И американские, и советские, а позднее и российские КБ сосредоточили свои усилия вокруг доработок и улучшения конструкции машин с традиционной компоновкой.

«Черный ястреб» (англ. Black Hawk) — американский многоцелевой вертолет

Ключевой проблемой вертолетов армейской авиации, несмотря на приложенные усилия, по-прежнему оставалась скорость реагирования. Ранее внедренные и максимально улучшенные технические решения как для ударных задач, так и для поисково-спасательных и обычных логистических операций уже не подходили, а максимальная скорость таких вертолетов, как американский «Черный ястреб» (280 км/ч) и советский/российский Ми-8 (260 км/ч), перестала полностью удовлетворять основных операторов такой техники.

Разработчики авиационной техники практически уперлись в потолок — даже эксперименты по снижению веса не помогали, и в конце концов создание «перспективной машины» на основе классической схемы потерпело фиаско.

Karem Aircraft

Пожалуй, наименьшие шансы на победу у компании Karem Aircraft — американского авиастроителя, основанного выходцем из Ирака Абрахамом Каремом. Ранее коллектив явил миру изображения целого ряда перспективных сверхскоростных винтокрылых машин, в частности — тилтроторов. Иными словами, конвертопланов с поворотными винтами, совмещающими возможность вертикального взлета и посадки с горизонтальным перемещением со скоростью самолета.

В 2016 году Karem Aircraft приступила к разработке нового тяжелого транспортного конвертоплана TR75, который сможет заменить тяжелые транспортные вертолеты CH-47 Chinook и военно-транспортные самолеты C-130 Hercules. Позже Karem Aircraft показала концепт электрического конвертоплана под названием Butterfly, в котором хотят использовать большие роторы с переменной скоростью вращения. Ни один, ни другой аппарат пока не дошел до стадии макетирования.