ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ
Авиация грядущего
Двести с лишним лет тому назад человечество начало покорять пятый океан планеты — воздушный. В небо сначала поднялись первые аэростаты и дирижабли, затем — неуклюжие «этажерки» первых аэропланов, наконец, около ста лет тому назад человечество услышало о первых вертолетах. На этих трех «китах» авиация держится и по сей день. Ну, а какой она станет завтра?
Вот какие интересные размышления на этот счет предложили в своей исследовательской работе студенты Южно-Уральского государственного университета Сергей Сычев и Иван Черепанов.
Аэростаты и дирижабли, к сожалению, так и не смогли оправиться после ряда катастроф, постигших этот вид воздушного транспорта в 30-е годы XX века. Огромные левиафаны-дирижабли, оболочки которых наполняли легковоспламеняющимся водородом, оказались очень опасны, что наглядно продемонстрировала катастрофа «Гинденбурга», буквально за несколько минут сгоревшего у причальной мачты на глазах у многотысячной толпы.
Его собратья оказались больны еще одной болезнью — исполинские корпуса оказались весьма уязвимы для ураганов и штормов.
В общем, сейчас в мировой практике используется лишь несколько экспериментальных дирижаблей да спортсмены на всей планете с удовольствием летают на тепловых шарах-монгольфьерах. Есть, правда, несколько интересных проектов дирижаблей-термопланов, со взлетным весом до 600 т, но на их строительство никто пока не отваживается.
У всех винтокрылых летательных аппаратов имеется врожденный порок — неудовлетворительная устойчивость, особенно в ветреную погоду, утверждает волжский изобретатель Э.Д. Житников. Так сказывается горизонтальная компоновка фюзеляжа с расположенным над ним несущим винтом.
А если построить вертолет, вопреки традиции, не горизонтально, а вертикально, считает Эдуард Дмитриевич, сверху можно расположить гондолу с кабиной пилота и салоном для пассажиров, несущий винт поместить под гондолой, еще ниже — собственно фюзеляж с двигателем и грузовым отсеком…
Такая неожиданная компоновка позволит при наиболее распространенной неполадке — отказе двигателя — просто отстрелить гондолу с людьми и совершить мягкую посадку с помощью парашюта.
1 — фюзеляж; 2 — соединительный цилиндр; 3 — пассажирская кабина; 4 — винты.
Так московский изобретатель О.Г Войцех, уже знакомый нашему читателю (см. «ЮТ» № 3 за 2002 г.) по конструкциям летательных аппаратов с решетчатым крылом, предлагает летательный аппарат вертикального взлета и посадки, использующий для создания подъемной силы и тяги — силу струи газа, создаваемой компрессором или газотурбинным двигателем и усиливаемой за счет эжектора — устройства, которое за счет особой формы своего корпуса позволяет резко повысить КПД двигателей.
Как уверяет изобретатель, за счет эжектора летательный аппарат сможет использовать до 50 % энергии своих двигателей, а не 5–8 %, как самолет, или 2–3 %, как вертолет. Эффективность эжектолета основана на исследованиях пульсирующих эжекторов, проведенных академиком В.Н. Челомеем, О.И. Кудриным и А.В. Квасниковым и зарегистрированных как открытие № 314 СССР от 2.07.1951 г.
Долгое время это открытие использовалось лишь в аэродинамических трубах. Если же применить эжекторы на летательном аппарате, это позволит, как уверяет изобретатель, в 5 — 15 раз поднять эффективность летательного аппарата, убрать зависимость подъемной силы от угла атаки крыла, уменьшить зависимость устойчивости и управляемости от скорости полета, производить взлет и посадку на нулевой скорости, значительно увеличить безопасность летательного аппарата.
Однако, несмотря на интересные проекты, о которых рассказано выше, в практике авиации ныне находят практическое применение лишь самолеты и вертолеты традиционных схем. Каждый вид авиации хорош по-своему. Самолеты могут летать на дальние расстояния, способны нести сразу большие партии грузов и пассажиров. Однако для взлета и посадки они требуют оборудованных взлетно-посадочных полос и иного аэродромного оборудования. Вертолеты, напротив, способны приземлиться на любом «пятачке» или даже десантировать людей и грузы на тросе, зависнув неподвижно в воздухе. Однако скорость их полета невелика, да и экономичность оставляет желать лучшего.
Можно ли объединить преимущества обоих видов воздушного транспорта? Первые попытки сделать это привели к созданию конвертопланов, типичным представителем которых является, к примеру, американский V-22 «Оспри».
Две винтомоторные группы располагаются на концах крыльев аппарата. При взлете оси винтов расположены вертикально, позволяя взлетать по-вертолетному. Затем, по мере набора высоты, пилот устанавливает винты по-самолетному, переходя в горизонтальный полет.
И все бы ничего, да вот только в переходном режиме аппарат, того и гляди, грозит потерять устойчивость.
— Именно поэтому мы и предлагаем усовершенствовать подобные летательные аппараты, — рассказал Иван Черепанов. — К самолету сверху добавляем вертолетный ротор. С его помощью летательный аппарат поднимается в воздух. Затем включатся самолетные реактивные двигатели, а ротор при этом стопорится, его лопасти складываются и убираются внутрь фюзеляжа подобно тому, как убираются после взлета шасси.
