Текст книги "Я познаю мир. Авиация и воздухоплавание"
Автор книги: Станислав Зигуненко
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 12 (всего у книги 20 страниц)
В начале 70-х годов КБ Туполева приступает к созданию сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144. Работы над ним ведутся в большой спешке, поскольку стало известно, что над подобной же машиной работают совместно английские и французские конструкторы.
Внешне иностранный «Конкорд> и наш Ту-144 похожи, как родные братья. Оба самолета выполнены по схеме «бесхвостка», имеют по четыре двигателя, треугольное крыло переменной стреловидности – в передней части угол отклонения больше... Это в общем-то понятно: одинаковые условия задачи диктовали и схожие ответы. Да и разведка, наверное, тоже поработала...
Но вот судьба у самолетов оказалась разной. А все потому, что, впервые встретившись воочию на международном авиасалоне в Ле-Бурже под Парижем, самолеты показали весьма разные результаты. Когда свой демонстрационный полет закончил «Конкорд», в небо поднялся Ту-144. Начав исполнение своей показательной программы, он вдруг резко спикировал и рухнул на пригород французской столицы...
Что именно и почему произошло, официально так никто и не удосужился нам рассказать до сих пор. Версии же случившегося таковы. Согласно одной из них в зоне пилотирования почему-то оказался французский истребитель «Мираж». Чтобы избежать столкновения с ним, наши пилоты предприняли резкий маневр. Но высоты для его выполнения оказалось недостаточно и... Версия вторая: получив приказ от высокого чина, находившегося на борту, пилоты пытались продемонстрировать «нечто этакое», чтобы удивить видавшую виды публику. Но маневр машины на небольшой высоте оказался неудачным, конструкция не выдержала резких перегрузок...
В общем, так или иначе, дорога на международный рынок Ту-144 оказалась закрытой. Попытка наладить эксплуатацию на местных линиях тоже оказалась неудачной. Еще после двух аварий около десятка остроносых машин начиная с 1978 года оказались «на приколе».
Лишь, совсем недавно одному Ту-144 удалось вернуться в небо. В рамках российско-американского проекта создания сверхзвукового самолета нового поколения уцелевший Ту был модернизирован и превращен в летающую лабораторию.
Потомки «Конкорда»Так обстоят дела на сегодняшний день. Исследователи ведут эксперименты, в результате которых и будут сформулированы главные требования к двигателю будущего. На основе таких двигателей затем будет спроектирован и сам сверхзвуковой лайнер второго поколения. Поднявшись в небо XXI века, он сможет перевозить свыше 300 пассажиров со скоростью более 2 тыс. км/ч, обещают нам конструкторы.
Такой громоздкий и дорогой проект не под силу осуществить какой-либо одной стране. Поэтому данную разработку и ведут совместными усилиями – вместе теперь работают авиаконструкторы России, США и Европы. По их мнению, потребность в сверхзвуковых пассажирских авиалайнерах второго поколения может достигнуть 1 тыс. машин.
Сверхзвуковой «Конкорд»
Однако какими должны быть эти машины? Уже сегодня понятно, что далеко не все они должны вмещать по нескольку сотен пассажиров. Как показывает 20-летний опыт эксплуатации «Конкорда», зачастую он летает полупустым – для очень многих пассажиров выигрыш в 3—4 часа при трансатлантическом перелете не является таким уж существенным. Зато платить за это приходится чуть ли не вдвое дороже...
Тем же, кто действительно спешит, у кого время на вес золота, – конструкторы могут предложить сверхзвуковые самолеты бизнес-класса, или, как их еще называют, служебные авиалайнеры. Их типичным представителем может, например, послужить авиалайнер «Гольфстрим», над которым совместно работают американские и российские специалисты из ОКБ имени П.О. Сухого. Этот самолет вмещает не сотни, а всего 30—40 пассажиров, которых он способен доставить, скажем, из Москвы в Токио или из Лондона в Нью-Йорк со скоростью не менее 2 тыс. км/ч всего за 3—4 часа. Такой самолет намного тише и экономичнее полномасштабного авиалайнера, на него можно поставить менее мощные, а значит, и более экономичные двигатели.
Впрочем, это вовсе не значит, что на самолетах типа Ту-144 окончательно поставлен крест. В том же АНТК имени А.Н. Туполева сегодня ведутся работы над проектом Ту-244. По оценкам генерального директора АНТК
В.П. Климова, экспериментальный образец новой машины может быть построен уже к 2000 году; все необходимые конструкторские проработки для этого имеются, нужны лишь соответствующие средства (порядка 500 млрд долларов).
Понимая, что страна наша таких средств выделить сегодня не может, туполевцы ищут возможности международной кооперации и ... продолжают конструкторские изыскания. В XXI веке наверняка возникнет надобность не только в сверх-, но и гиперзвуковых самолетах.
Для их сооружения понадобятся не только новые конструкционные материалы, но и новые конструкторские решения. Скажем, по расчетам, на некоторых участках полета такого летательного аппарата кромки крыльев и его нос могут разогреться до температуры порядка 2500 °С. От такого жара не спасут уже и титановые сплавы.
«Для преодоления теплового барьера нужен новый подход, – полагают конструкторы. – Необходимо создавать активные системы охлаждения...»
Поскольку для таких аппаратов будут использовать в качестве топлива сжиженный водород, то его перед тем, как отправить в двигатель, прогонят по системе трубопроводов, расположенных в особо нагревающихся частях конструкции. Жидкое топливо нагреется, что само по себе неплохо, а заодно и отберет лишнее тепло у обшивки.
Такие вот горизонты авиации XXI века открывают перед нами конструкторы.
Геркулесы неба
О самолетах пишут часто и много. Но обычно публикации посвящены либо новым пассажирским авиалайнерам, либо перспективной военной технике. А вот транспортники – эти трудяги неба – почему-то чаще всего остаются в тени. Давайте восстановим справедливость.
Детство крылатых грузовиковАвиация стала транспортной, считай, с самого своего рождения. Уже в первом полете Орвилл Райт имел в карманах кое-какую мелочевку, пошедшую потом на сувениры.
Да и чуть позже, когда многоместным считался аэроплан, поднимавший в небо двух человек, летчики частенько вместо пассажира норовили взять с собой какой-нибудь груз. Во времена военные то были бомбы или иное вооружение, в мирное время самолеты чаще всего возили почту. О том, каких трудов и героизма стоило доставлять почту в начале 30-х годов нашего века, прекрасно описано хотя бы в книге французского писателя и летчика Антуана де Сент-Экзюпери «Земля людей». Взлетев на маленьком, не очень надежном аппарате, пилот зачастую оказывался один на один с небом, обрушивающим на него то грозу, то туман, то еще какую напасть. Когда скисал ненадежный мотор, пилот шел на вынужденную посадку там, где заставала его авария – в горах или в пустыне. И если оставался жив, принимался за ремонт машины, а когда не удавалось и это, терпеливо ждал, кто первым поспеет к его машине – его товарищи или кочевые племена, зачастую не признававшие законов цивилизованного мира...
Антуан де Сент-Экзюпери. «Земля людей»
Со временем моторы становились все мощнее и надежнее, сами самолеты – вместительнее, комфортабельнее. Стали открываться первые регулярные авиалинии, и грузовые перевозки отошли на второй план – авиалайнеры перевозили багаж пассажиров, почту и иные грузы заодно с людьми.
Однако постепенно выяснилось, что люди все-таки не мешки с картошкой; и то и другое лучше возить на специализированном транспорте. И конструкторы, уже на стадии проектирования, наряду с военными и пассажирскими модификациями того или иного летательного аппарата стали предусматривать и транспортный вариант.
Первый самолет, предназначенный для военно-транспортных и десантных операций, был построен в Германии. То был Ю-52/ЗМ, созданный в 1932 году знаменитой фирмой «Юнкере».
Во второй мировой войне кроме него широко использовались разработанные американцами в конце 30-х годов легкие военно-транспортные самолеты С-46 и С-47.
После войны основные работы по военнотранспортной авиации стали проводиться за океаном. В конце 40 – начале 50-х годов здесь
наряду с легкими начали строить и средние военно-транспортные аппараты. Фирма «Дуглас» выпустила С-123 и С-124. В дальнейшем основным разработчиком грузовых самолетов стала фирма «Локхид». Ею выпускались как средние транспортники С-130 (1954), так и тяжелые – С-141 (1963), С-5А(1968) и С-5В (1958).
Развивалась военно-транспортная авиация и в других странах – в Великобритании, Франции, Италии и, конечно, в СССР. Но о ней, видимо, надо рассказывать особо. Здесь же разговор лишь о гражданских транспортных самолетах.
До начала 40-х годов грузовые перевозки осуществлялись на пассажирских, в крайнем случае на грузопассажирских самолетах, имевших на борту грузовые люки больших размеров. Первые специализированные грузовозы с хвостовыми люками были построены в годы второй мировой войны и сразу после ее окончания. В течение 1944—1945 годов в США взлетел С-82, в Германии– «Арадо-232», в Великобритании – «Бристоль-170».
Первый советский специализированный грузовой самолет Ан-8 был создан в 1956 году. Затем был построен Ан-12, а в 1965 году – первый в мире широкофюзеляжный гражданский транспортный самолет Ан-22 «Антей». Вслед за ними последовали Ан-24Т, Ан-26, Ан-32 и Ан-28. Наша страна стала выходить на передовые рубежи по созданию воздушных грузовиков.
Транспортный самолет Ан-24
В 60—70-е годы окончательно определился типичный облик грузовоза. Это моноплан с высоким расположением крыла, на котором располагаются 2 (или 4, а то даже 6) турбовинтовых, реже турбореактивных двигателя. В фюзеляже обязательно имеется обширный хвостовой (или носовой) грузолюк с откидывающейся рампой, позволяющей втаскивать в кабину тяжелые контейнеры, агрегаты и машины. с помощью тягачей. Пол грузовой кабины отличается повышенной прочностью. Нередко на ней располагаются транспортные приспособления типа конвейера, а у потолка, как правило, имеется кран-балка. Шасси весьма мощное, обеспечивающее взлет и посадку на грунтовых полосах. И наконец, навигационное и эксплуатационное оборудование рассчитано на полную автономность, на то, что самолет придется эксплуатировать с глубинных, мало оборудованных аэродромов.
Именно таковы типичные черты Ил-76 ТД и Ан-124 «Руслан», которые и поныне перевозят львиную долю грузов на территории бывшего СССР.
Транспортный самолет Ил-76ТД, разработанный КБ им. С.В. Ильюшина под руководством генерального конструктора академика Г.В. Новожилова, предназначен для перевозок на воздушных трассах грузов общим весом до 47 т с крейсерской скоростью 750—800 км/ч на расстояние до 5 тыс. км. Оптимальная высота полета– 9—12 км.
Большие размеры грузовой кабины (3,4 х 3,46 х 20 м) позволяют использовать любые типы авиационных и автомобильных контейнеров, поддонов как отечественного, так и зарубежного производства. Самолет оборудован бортовыми лебедками, крепящимися к полу роликовыми дорожками, имеет подвижную рампу-подъемник. Все это позволяет экипажу производить погрузку-разгрузку собственными силами.
Транспортный самолет Ан-124 «Руслан»
Многоколесное шасси повышенной проходимости в сочетании с хорошей механизацией крыла и мощными двигателями самолета дает возможность взлетать даже с укороченных грунтовых полос. А навигационное оборудование позволяет экипажу успешно летать как днем, так и ночью, в самых сложных метеоусловиях.
Накопив за 20 лет эксплуатации Ил-76 ТД необходимый опыт, в апреле 1997 года ильюшинцы выкатили на всеобщее обозрение новый, уже дальнемагистральный грузовой самолет Ил-96 Т. Он способен поднять в воздух сразу 92 т груза (в том числе и морские контейнеры), преодолевать без посадки до 11 тыс. км. Поскольку самолет на 8,5 м длиннее уже освоившего пассажирские трассы Ил-96—300, то места в грузовой кабине хватит для самого габаритного груза.
Муки «Антонов»Долгое время единственным СКБ страны, специализировавшимся на проектировании именно грузовых самолетов, была фирма им. О.К. Антонова, которая базируется на Украине, близ Киева.
Вспомните хотя бы, какой фурор произвел в 1985 году построенный под руководством генерального конструктора П.В. Балабуева самолет Ан-124 «Руслан». Его размеры – размах крыла 73,3 м, длина фюзеляжа 69,1 м и высота по килю 20,78 м – даже специалистам казались фантастическими. Поднять же он мог 150 т, а это, между прочим, 60 автомобилей типа «Жигули».
Грузовая кабина оснащена двумя мостовыми кранами, двумя лебедками, рольганговым и швартовочным оборудованием. Кроме того, при погрузке-выгрузке самолет может ложиться на грунт, как бы поджимая под себя шасси. При этом впервые в отечественной практике все операции могли производиться как через хвостовой люк, так и со стороны пилотской кабины, которая при этом откидывается вверх.
«Руслан» имеет скорость 800—850 км/ч; в рекордном полете одолел без посадки 20 151 км. Другой рекордный показатель: груз весом 171 219 кг был поднят на высоту 10 750 м.
Самолет Ан-225 «Мрия» с экспериментальным космическим аппаратом на «спине»
Как и другие грузовозы, Ан-124 способен взлетать и садиться на грунтовые полосы (и это при общем весе 405 т!), имеет высоконадежные системы управления, компьютерной навигации, автоматического пилотирования...
Первые рабочие рейсы Ан-124 выполнил в 1986 году. А уже два года спустя появилась еще одна громадина– АН-225 «Мрия». Сохранив примерно те же летно-технические качества, гигант способен принять на борт уже 250 т груза; общий взлетный вес при этом достигает 600 т! Причем нагрузка может размещаться не только в кабине, но и прямо на фюзеляже. Это «Мрия» неоднократно демонстрировала на международных авиасалонах, совершая полеты с «Бураном» на «спине».
В январе 1994 года из сборочного цеха Киевского авиационного завода вышел еще один новый аппарат – Ан-70. Эта машина рассчитана на замену уже морально и физически устаревших Ан-12 и Ан-22, производство которых прекращено соответственно в 1972 и 1975 годах. Самолет может транспортировать 30 т груза на расстояние до 5 тыс. км со скоростью 750 км/ч.
Самолет Ан-70
Несмотря на то что внешне он напоминает своего предшественника Ан-12, данный летательный аппарат выполнен по новой технологии с широким применением композитов. Крыло большого удлинения снабжено мощной механизацией. Вместо обычных пропеллеров на двигателях установлены винтовентиляторы, которые резко увеличивают подъемную силу на взлете и посадке, давая возможность эксплуатировать самолет на аэродромах длиной 600—800 м, а также позволяет на треть экономить топливо.
Герметичная кабина позволяет перевозить практически любую гражданскую и военную технику. Использование современной авионики с многофункциональными цветными индикаторами позволило вдвое уменьшить экипаж.
К сожалению, судьба самолета складывается не очень счастливо. Первый экземпляр опытного Ан-70 потерпел катастрофу во время четвертого испытательного полета. В настоящее время изготовлен второй самолет, испытания продолжаются, однако перспективы остаются туманными. Дело, в том, что самой Украине такой самолет, как и его старшие собратья Ан-124 и Ан-225, практически не нужен: размеры страны не позволят использовать авиацию «на полную катушку». Таким образом, украинские конструкторы по-прежнему надеются на российский рынок.
Дайте мне «ТУ» – рабочую лошадку...На смену вылетавшим уже свой ресурс Ан-12 и Ан-26 намерены выдвинуть продукцию и сотрудники старейшей в России авиафирмы – АНТК им. А.Н. Туполева. Ныне они предлагают семейство из трех «грузовиков» для перекрытия всего диапазона перевозок на местных (Ту-130), региональных (Ту-230) и среднемагистральных (Ту-330) авиалиниях.
Самолеты третьего поколения должны в полной мере использовать опыт, накопленный при конструировании пассажирских самолетов. В качестве отправных точек были взяты пассажирские Ту-204, успешно прошедший летные испытания, и Ту-334, предназначенный для замены устаревающего Ту-134. Лучшие технические решения были применены и в конструкциях грузовозов.
Самолет Ту-334
При производстве Ту-230 были использованы 3/4 агрегатов от самолета Ту-334, сохранена полная преемственность многих систем. Единственное, что пришлось радикально изменить, – расположение двигателей Д-436Т-2. Для транспортной машины оставить моторы в хвостовой части нельзя: нарушается центровка, а кроме того, фюзеляж, в котором сделан вырез под грузовую рампу, существенно ослабляется. Поэтому двигатели перенесли на крыло, расположив их на пилонах. Таким образом, Ту-230 имеет классическую компоновку «грузовика».
«Аэрокит», «Геракл» и другиеТаково сегодняшнее положение российских и украинских авиастроителей, занимающихся проблемами воздушного грузового транспорта. Ну а каковы перспективы? Что делается в дальнем зарубежье?
Про огромный грузовой самолет М-90, проектируемый в ОКБ им. В.М. Мясищева, пишут, что таких машин еще не было. Разработаны два варианта его конструкции. Один, грузоподъемностью 250 т, с шестью двигателями. А если этого покажется мало, в ход может пойти и еще более тяжелый грузовоз – на 400 т груза с восемью двигателями НК-63 разработки Н.Д. Кузнецова.
Причем груз будет размещаться не в фюзеляже, а в подвесном обтекаемом контейнере. При посадке М-90 самолет не разгружают, а просто отцепляют контейнер, а вместо него цепляют другой, уже загруженный. И можно снова отправляться в путь.
Эта же идея эксплуатируется и в конструкции еще одного перспективного самолета-тяжеловоза. Разработчики– сотрудники НПО «Молния» – назвали его «Гераклом» в честь мифического героя. Его съемный модуль рассчитан на 450 т груза или 120 пассажиров.
Из зарубежных машин есть смысл поговорить прежде всего о С-17 фирмы «Макдон-нел—Дуглас». Моноплан с высоким расположением крыла оснащен не турбовинтовыми, как обычно, а четырьмя турбореактивными двигателями. Хорошая механизация крыла, отличная энерговооруженность, возможность базироваться на грунтовых аэродромах – все это говорит, что самолет вполне способен выполнять возложенные на него задачи.
В Европе же всеобщее внимание привлечено к большегрузному самолету AST (Airbus Super Transporter), который с марта 1995 года начал перевозить особо габаритные грузы, придя на смену «летающему киту», который осуществлял подобные перевозки в прошлом десятилетии.
В полете – «Аэрокит»
AST имеет взлетную массу 150 т, широкий фюзеляж с внутренним диаметром 7 м, три киля (основной и два вспомогательных) и возможность перевозить на расстояние до 2 тыс. км груз массой 42 т.
Его характерной особенностью является нижнее расположение крыла относительно фюзеляжа. Это обусловлено тем, что AST представляет собой не серийный грузовоз, а штучную переделку аэробуса А300—600R. Его фюзеляж нарастили вверх, что и придало самолету некоторое внешнее сходство с китом или дельфином. Говоря иначе, аэробус попросту возит грузы на «спине», но в отличие от «Мрии» здесь нагрузка прикрыта обтекателем.
Говорят, в начале будущего столетия американцы намерены превзойти показатели Ан-225, создав гигантский гидросамолет для перевозки сверхтяжелых и габаритных грузов.
Их называют – «инолеты»
А как же все-таки с «тарелками»?Каждый человек в мире, наверное, слышал сегодня об НЛО, или попросту «летающих тарелках». Ну а что, интересно, думают о возможности их создания профессиональные изобретатели и конструкторы?
Аппарат, который смело можно отнести к категории «летающих тарелок», создал не столь давно бывший профессор аэронавтики, а ныне изобретатель и бизнесмен Пол Моллер. Этот аппарат, названный «Волонтер-М200Ф», имеет 6 двигателей с винтами, расположенных в кольцевых каналах по периметру «тарелки». В середине же сидит пилот, управляющий машиной. Аппарат может летать на высоте нескольких километров со скоростью порядка 250 км/ч.
«Волонтер-М200Ф»
Следующий логический шаг сделали наши конструкторы. Один из них – тюменский преподаватель, бизнесмен и изобретатель А. И. Филимонов. Суть его разработки такова. Сразу же за пилотской кабиной фюзеляж резко расширяется, обтекая кольцевым каналом вертолетный ротор. А в районе хвоста расположены маршевые двигатели с самолетными пропеллерами. У кольца сразу несколько назначений. При крейсерском полете оно прикрывает ротор, обеспечивая лучшую обтекаемость, а значит, и экономичность. Начинается снижение – раскрутившийся винт и струйные рули обеспечивают хорошую устойчивость. Наконец, при посадке из кольца выдвигается резиновая «юбка», позволяющая мягко приземляться на «брюхо», точнее, на «воздушную подушку». Последняя, кстати, также позволяет передвигаться над самой поверхностью как по воде, так и по суше, преодолевая неровности до 0,5 м высотой.
Дальнейшее развитие подобной идеи предложили конструкторы концерна «ЭКИП», работающие под руководством Л.Н. Щукина. И хотя форма «ЭКИПА» смахивает на НЛО, ничего фантастического в самой конструкции нет. Это, по существу, летающее крыло малого удлинения с очень толстым профилем. Внутри этого крыла и размещается полезная нагрузка, позволяющая избежать привычного фюзеляжа. Шасси на воздушной подушке дает возможность взлетать практически с любой поверхности, а уникальные аэродинамические возможности крыла с системой отсоса пограничного слоя обеспечивают почти вертикальный взлет. Первый «ЭКИП» уже летает, на очереди последующие модификации – более масштабные и грузоподъемные.
Продолжают работу и зарубежные изобретатели. Так, скажем, недавно авиационный инженер из США Джордж Ноймайер взял патент на еще одну конструкцию «летающей тарелки». Она представляет собой диск диаметром 60 м. В центре его толщина 15 м, а на периферии сходит на нет, образуя острую кромку. Сверху вся поверхность диска покрыта солнечными батареями. А в нижней части прорезаны иллюминаторы для 800 пассажиров, сидящих в четырех рядах по окружности летательного аппарата. Верхняя часть диска заполнена легким гелием для создания дополнительной подъемной силы. Под ним на поворотных шарнирах смонтированы 8 турбореактивных двигателей. Они могут поднять аппарат в воздух вертикально, а затем придать ему поступательное движение. При этом дополнительная подъемная сила создается самим диском, представляющим собой аэродинамическую поверхность. Таким образом обеспечивается запас мощности, позволяющий аппарату продолжать полет, даже если половина его двигателей вдруг выйдет из строя.
Впрочем, и при вынужденной посадке на воду при трансатлантическом рейсе ничего особо страшного нет. Аппарат имеет положительную плавучесть и может оставаться на поверхности океана сколько угодно времени; во всяком случае, до тех пор, пока не придет помощь или экипаж самостоятельно не устранит поломку.
Так конструкция выглядит на бумаге. А что покажет жизнь? Сам изобретатель настроен довольно скептически.
«После братьев Райт лишь одному человеку удалось ввести в практику США новый вид летательного аппарата, – говорит он. – То был. Игорь Сикорский, запатентовавший в 1943 году свой проект геликоптера. Хорошо, если я буду вторым...»
Хотелось бы на это надеяться. Однако до сих пор аэродинамические характеристики «дисков» и «тарелок» все же оказывались хуже, чем традиционных летательных аппаратов. Поэтому дело и не двигалось дальше экспериментов. Но опыты все же продолжаются...
Начиная с 1992 года ВВС США провели уже 135 испытательных полетов малозаметного низкоскоростного самолета-разведчика, напоминающего по форме хлебный батон с крылом. (Примерно так же выглядит, как уже говорилось, и наш «ЭКИП».) С той лишь разницей, что «Тэсит Блю» откровенно предназначен для военных целей, а посему представляет собой первый летательный аппарат, на котором малозаметности в лучах радара удалось добиться посредством плавных криволинейных обводов.
Странная же форма летательного аппарата, созданного конструкторами фирмы «Норд-роп», обусловлена прежде всего большой РЛС бокового обзора, занимающей практически весь фюзеляж этого самолета. Впрочем, летал он все же настолько плохо, что его испытания, по существу, так и не были доведены до конца, основные силы были переключены на доводку других конструкций.
В их числе, например, и экспериментальный самолет «Дакстар» («Темная звезда»), который еще больше походит на «летающую тарелку», к которой еще зачем-то добавлены два крыла.
Как и его предшественники, этот летательный аппарат предназначен прежде всего для целей разведки. Испытания этого детища конструкторов двух фирм, «Локхид Мартин» и «Боинг», оказались не очень удачными. Уже во втором полете на 10-й секунде самолет потерпел аварию, и полеты пришлось отложить почти на полгода, пока не разобрались в ее причинах.
Теперь он снова летает, но сказать что-либо определенное о его достоинствах пока трудно.
