Страница 31 из 48
Таким образом, при всей внешней разнице двух наших новых проектов, философия у них будет одна — жесткий бесшарнирный несущий винт и отдельные винтовые движители для обеспечения поступательного полета.
Основные расчетные данные
Тип двигателей… 2хГТД
Взлетная масса, кг 30 000
Число пассажиров. 80–90
Максимальная скорость полета, км/ч до 500
Есть ли резервы для дальнейшего повышения скорости вертолетов? Как быстро смогут летать винтокрылые аппараты в будущем? Прорабатываемые в настоящее время технические решения — как на фирме «Камов», так и на МВЗ им. М.Л. Миля — должны обеспечить повышение скорости полета вертолетов с нынешних 300 км/ч примерно до 500 км/ч. Но для этого придется еще многое пройти. Путь от сегодняшних проектов до первых полетов, будь то Ка-92 или Ми-Х1, может занять, по нашим оценкам, не менее пяти-семи лет. Предстоит проработать многие технические вопросы, испытать их в стендовых условиях, а затем на летающих лабораториях. Это относится, в нашем случае, в первую очередь, к конструкции жесткого несущего винта, системе его управления.
Я уже говорил, что нами, например, рассматривается вопрос управления оборотами несущего винта: на этапах вертикального взлета они должны быть максимальными, обеспечивая наибольшую подъемную силу, а при полете с высокой скоростью, для предотвращения попадания наступающей лопасти в режим околозвукового обтекания, их нужно уменьшать. Кроме того, в перспективе предстоит перейти к более сложным законам управления лопастями несущего винта — привычное циклическое изменение шага, изобретенное еще в начале прошлого века нашим великим соотечественником профессором Б.Н. Юрьевым и нашедшее практическое применение в виде автомата перекоса на всех ныне летающих вертолетах, может быть дополнено более сложными алгоритмами, вычисляемыми в каждый момент времени бортовыми компьютерами. Подобное управление несущим винтом позволит лопастям в каждой точке диска занимать наиболее выгодное положение по углу атаки, обеспечивая наилучшие аэродинамические характеристики. В качестве летающей лаборатории для отработки таких решений вполне подойдет, например, самый скоростной из наших сегодняшних вертолетов — Ка-50 (максимальная скорость при полете со снижением — до 350 км/ч), который посредством установки дополнительных движителей (например, турбореактивных двигателей в районе крыла) можно будет разогнать еще на 100–150 км/ч.
Если же заглянуть еще дальше, то, думаю, не все резервы исчерпаны. Вертолет в будущем сможет летать и быстрее 500 км/ч. Однако если при 350–500 км/ч оптимальным средством обеспечения горизонтальной составляющей скорости вертолета является воздушный винт, то, скажем, при полете с 600–700 км/ч целесообразней будет иметь уже для этого двухконтурные турбореактивные двигатели. Чтобы летать еще быстрее, нужно будет уже убирать несущий винт. Проработки таких вертолетов мы делали уже довольно давно. Наверное, Вы заметили на прошлогодней выставке HeliRussia 2008 модель Ка-90 — это как раз один из вариантов реализации такой концепции. Подобный летательный аппарат поднимается в воздух с помощью несущего винта, но затем, при достижении определенной скорости, подъемную силу начинает обеспечивать выдвигающееся из фюзеляжа крыло, а поступательный полет — реактивный двигатель. Несущий винт становится уже «лишним» — его лопасти, для уменьшения сопротивления, укладываются на верхней поверхности фюзеляжа. Но, уверен, несущий винт все равно сохранится: его эффективность на режимах вертикального взлета и посадки в любом случае гораздо выше, чем у реактивных двигателей вертикально взлетающих самолетов-истребителей.
Однако, вышесказанное — это пока еще весьма далекая перспектива. Пока же мы ведем речь о создании вертолета, способного летать со скоростью 450–500 км/ч. ОАО «Вертолеты России» определило эту задачу одной из важнейших тем перспективных НИОКР холдинга. Очень надеюсь, что наши наработки по Ка-92 не пропадут даром и лягут в основу перспективного российского скоростного вертолета.
А как у них?
Жесткий винт «Сикорского»
Впервые об идее построить вертолет с жестким бесшарнирным несущим винтом соосной схемы стало известно в феврале 1972 г., когда компания «Сикорский» официально заявила о получении соответствующего контракта от научно-исследовательской лаборатории проблем аэромобильности Армии США (Army Air Mobility Research and Development Laboratory). Экспериментальный вертолет, получивший название S-69 (XH-59A), строился для практической оценки разработанной «Сикорским» так называемой «концепции наступающей лопасти» (Advancing Blade Concept, ABC), предусматривающей оснащение машины соосным жестким бесшарнирным несущим винтом. Упразднение шарниров крепления лопастей (за исключением осевого — для управления углом атаки лопастей) должно было минимизировать маховое движение лопастей и, как следствие, исключить срывные явления на отступающей лопасти при повышении поступательной скорости полета, повысив одновременно несущие свойства наступающей лопасти (отсюда и название концепции). Поскольку реализовать конструкцию жесткого бесшарнирного несущего винта на одновинтовом вертолете не представлялось возможным (подъемная сила несущего винта создавалась бы только с одного борта вертолета — со стороны наступающих лопастей, что неизбежно «валило» бы машину на другой борт), компания «Сикорский» решила применить соосную компоновку, которая обеспечивала полную аэродинамическую симметрию, отсутствие необходимости в рулевом винте, а заодно позволяла уменьшить размеры несущего винта, потребного для создания той же подъемной силы. Для обеспечения пропульсивной силы вертолет планировалось оснастить двумя дополнительными турбореактивными двигателями.
Экспериментальный вертолет XH-59A, оснащенный одним турбовальным двигателем PT6T-3 «Турбо Твин Пак» мощностью 1825 л.с. компании «Пратт-Уитни Канада» совершил первый полет 26 июля 1973 г., однако уже через месяц, 24 августа, потерпел аварию. Второй экземпляр машины, воплотивший ряд конструктивных доработок, впервые поднялся в воздух 21 июля 1975 г. Спустя полтора года, в марте 1977-го, по бортам его фюзеляжа установили два турбореактивных двигателя J60-P-3A тягой по 1360 кгс. Испытания его в таком виде начались в 1978 г. Без применения «пропульсивных» реактивных двигателей XH-59A продемонстрировал максимальную скорость в горизонтальном полете около 340 км/ч и при полете со снижением — около 410 км/ч. Использование ТРД позволило поднять скорость вертолета до 507 км/ч (в снижении — почти до 600 км/ч). В испытаниях вертолета принимали участие специалисты НАСА, Армии и ВМС США.
В дальнейшем, в 1982 г., экспериментальный вертолет было решено переоборудовать под два турбовальных двигателя T700-GE-700, которые должны были приводить во вращение через систему трансмиссии не только соосный несущий винт, но и толкающий воздушный винт в кольцевом канале за хвостовым оперением (вместо применявшихся ранее для создания пропульсивной силы двух турбореактивных двигателей). Вертолет получил название XH-59B, однако до его летных испытаний дело не дошло.
Тем не менее концепция, отрабатывавшаяся на экспериментальных вертолетах XH-59A/B, не была забыта и получила второе дыхание при реализации проекта Х2, о начале работ по которому компания «Сикорский» объявила в июне 2005 г. Как и свои предшественники тремя десятилетиями раньше, Х2 оснащается жестким бесшарнирным соосным несущим винтом, а пропульсивную силу обеспечивает толкающий винт за хвостовым оперением. Разумеется, вся конструкция машины выполнена на новом технологическом уровне, с использованием новейших материалов и технических решений.