Добро пожаловать на крупнейший портал бизнес-авиации
Меню
Опередивший время: винтокрыл Fairey Rotodyne
Опередивший время: винтокрыл Fairey Rotodyne

«Прототип Rotodyne «Y» уверенно продемонстрировал, что большой экономичный транспорт вертикального взлета и посадки – реальность уже сегодня, и не нужно ждать пятнадцать лет ... мы можем немедленно и без сомнений начать разработку серийного воздушного судна, которое будет еще больше и быстрее». Рон Гэллэтли, старший летчик-испытатель Fairey Rotodyne, 1962 г.

Судно «Икс»

Конец пятидесятых. Вертолетные авиакомпании ждут прорыва, ведь с точки зрения пассажирских перевозок существующие модели гражданских вертолетов можно разделить на два класса: 1) маленькие 2) жадные. Как разом перевезти 15 человек на Bell 47? Поставить его на крышу рейсового автобуса и делать вид, что именно он несет груз, а не груз – его! Как не обанкротиться с флотом Sikorsky S-58? Попросить у государства крупную сумму и надеяться, что оно забудет! Об альтернативах не может быть и речи. Заручившись поддержкой государства, купив поршневые S-55 и S-58, ведущие вертолетные перевозчики ждут своего спасителя – модель, которая предложит им высокие летные характеристики, будет готова летать в любую погоду и имеет умеренный аппетит.

Чего ждал от производителей Роберт Каммингс, глава первой вертолетной авиакомпании New York Airways? Наверное, того же, что и все остальные – некоего «Ship X», который будет меньше кушать, да больше летать. Он хотел, чтобы его флот состоял из вместительных машин, способных взять на борт 20-25 человек и пролететь с ними до 200 км со скоростью около 180-220 км/ч. И чтобы стоило это недорого – $ 500,000 за саму машину и по /ч на эксплуатационные расходы и обслуживание.

Как уже упоминалось во втором номере, основных претендентов на роль гражданского вертолета будущего было несколько: вертолет стандартной схемы с ГТД (Sikorsky S-61), вертолет тандемной схемы с ГТД (Boeing-Vertol 107) и турбовинтовая штуковина с реактивным несущим винтом, которую сложно описать в двух словах. Поэтому ей и посвящена данная статья.

Бизнес-джет? Нет! Тип-джет!

Итак, Rotodyne английской авиастроительной компании Fairey. Это и самолет, и вертолет в одном корпусе. Наверху внушительных размеров несущий винт, на фюзеляже – короткие крылья с пропеллерами. Ничего особенного – видели такую комбинацию и в конвертопланах, и в автожирах. Но есть изюминка...

Изобретатели вертолетов по-разному борются с вращательным моментом. Ставят компенсирующий хвостовой винт или используют соосные несущие. Относительно недавно научились направлять в нужную сторону струю воздуха от несущего винта (технология NOTAR). Австриец Фридрих фон Доблхоф решил вопрос кардинально. Он не стал бороться с вращательным моментом, а создал несущий винт, при котором такового не возникает. В 1942 г. он и его команда привязали к тяжелой наковальне механизм, по сути состоящий из трех полых лопастей с миниатюрными реактивными двигателями на концах (как раз их англичане и называют tip-jet). Смесь топлива с воздухом подавалась по лопастям и зажигалась автомобильными свечами. Опыт превзошел все ожидания: механизм не только работал, но и почти на метр поднял наковальню, к которой был привязан. Еще пару лет работы, и фон Доблхоф создал первый в мире реактивный вертолет WNF 342 V1.

Проблема вращающего момента была решена. «Реактивный» подход позднее использовали в создании нескольких вертолетов и винтокрылов. Серийным, к сожалению всех поклонников Fairey Rotodyne, стал только один из них – двухместный Sud-Ouest Djinn.

Первый шаг

После Второй мировой войны на работу в британскую компанию Fairey Aviation устроился уроженец Австрии Август Штепан. По счастливому стечению обстоятельств, именно он работал над созданием сопел на концах лопастей вертолета Доблхофа. Когда компания решила модифицировать свой автожир Gyrodyne для отработки технологий реактивного несущего винта, его навыки пришлись очень кстати. Две лопасти, которые теперь установили на Gyrodyne, напоминали устройством использованные на WNF 342. По ним подавалось топливо и сжатый воздух на реактивные двигатели. Управление циклическим и общим шагом осуществлялось при помощи автомата перекоса. Воздух нагнетался двумя компрессорами, которые работали от поршневого мотора Alvis Leonides, который также вращал два толкающих винта по бокам фюзеляжа. Незамысловато названный Jet Gyrodyne мог не только подниматься, опускаться и зависать, как вертолет, но и летать на тяге толкающих винтов, развивая скорость до 200 км/ч. При этом находящийся в режиме авторотации несущий винт выполнял функцию крыла.

Программа летных испытаний была успешной: на Jet Gyrodyne было совершено 190 полетов для отработки техники пилотирования, а также 14 посадок на авторотации, что доказало жизнеспособность концепции. Однако было установлено, что новый винтокрыл не отличается экономичностью, и полного запаса топлива хватает всего на пятнадцать минут зависания в вертолетном режиме. С другой стороны стало ясно, что воздушное судно большего размера, использующее такой режим только при взлете и посадке, будет иметь выгодные экономические характеристики, а также определенные преимущества перед вертолетами и самолетами. Это и хотела установить компания Fairey Aviation, которая уже в начале 50-х объявила о разработке большого реактивного винтокрыла Rotodyne.

Вот же он, вертолет будущего!

Сначала возникло множество вопросов, на которые не было ответов. Каким должно быть устройство лопастей, сколько должно быть двигателей и каких, как обезопасить новый винтокрыл при отказе одного из двигателей, как управлять этой машиной? Оказалось, что ни в самолетостроении, ни в вертолетостроении готовых решений не было.

Началась долгая кропотливая работа. На аэродроме в Байт Волтхэме возвели испытательные стенды для отработки технологий несущего винта и пробовали различные варианты. Оказалось, что никто в мире не может предложить стальные лопасти с нужными характеристиками, а главное – трубы для подачи воздуха нужной длины. Ведущему производителю вертолетных лопастей Parsons Corporation даже пришлось возвести отдельный цех для выполнения заказа Fairey. В итоге на прототип Rotodyne «Y» установили четырехлопастный несущий винт диаметром 27,4 м., с тремя трубами в каждой лопасти для подачи воздуха и выполненными из специальных сплавов «горелок» на концах. Хитрая система распределяла воздух таким образом, чтобы каждый из двух компрессоров подавал струю на две противоположные лопасти. При отказе одного из двигателей второй позволял произвести безопасную вертикальную посадку при полной нагрузке.

Подходящие двигатели долго не могли выбрать. Сначала даже предполагалась трехдвигательная схема, но затем на помощь подоспел производитель Napier, чьи Eland N. El. 1 предлагали достаточно мощности. С определенными модификациями, а именно установкой дополнительного компрессора, системы масляного охлаждения и гидравлического сцепления, двигатели были установлены на прототип «Y» под обозначением N. El. 3. Каждый из них развивал мощность до 3000 л.с., а система гидравлического сцепления с дополнительным компрессором позволяла варьировать передачу мощности на несущий винт от 0% почти до 100%. При этом управление по рысканию осуществлялось винтами, установленными на крыльях.

Было множество других нововведений, рассказ о которых выйдет далеко за пределы журнальной статьи. Лучше разберемся, как это работало. Итак, Rotodyne на земле. 10 апреля 1958 г., день 71-го полета прототипа и первого перехода с вертолетного режима на режим авторотации несущего винта. Оба двигателя раскручивают компрессоры, которые всасывают воздух через специальные отверстия в верхней части крыла и нагнетают его в лопасти несущего винта. Рон Гэллэтли, старший летчик-испытатель, плавно поднимает машину в воздух. Управление пока вертолетное – циклическим и общим шагом посредством автомата перекоса. И вот, достигнув нужной высоты, летчик плавно переводит мощность с компрессоров на тянущие винты. Теперь крылья создают до 60% подъемной силы, и винтокрыл управляется как самолет.

Rotodyne впервые переходит из вертикального в горизонтальный полет!

Всего Гэллэтли и другие летчики совершили 455 вылетов на прототипе без единого происшествия. Были отработаны посадки с одним двигателем и на авторотации, перевозка пассажиров и грузов. Rotodyne даже испытали в качестве летающего крана, и он с успехом справился с этой задачей. В 1959 г. на замкнутом 100-км маршруте добились скорости 307,2 км/ч. Таким образом был установлен рекорд для винтокрылов, который позже смог побить только советский Ка-22. При незначительных изменениях конструкции Rotodyne мог выйти на скорости до 400 км/ч. Блестящие достижения и не менее блестящее будущее – при стоимости в ,5 млн. винтокрыл привлек множество заказов. Даже Г-н Каммингс из NYA заявил, что не прочь приобрести 5 машин, несмотря на изначальную стоимость, которая явно превышала 0 тыс. Дело в том, что Fairey обещали расход в 4 цента на пассажиро-милю – существенно ниже показателей самых экономичных вертолетов. В 60-е Rotodyne вошел победителем с безоблачным будущим. Оставалось лишь решить проблему шумных «тип-джетов», и вертодромы всего мира запестрели бы необычными очертаниями этих революционных машин. Но история распорядилась иначе...

Дай миллион! Дай миллион!

В начале 60-х все перевернулось с ног на голову. Сначала правительство решило, что в Великобритании развелось слишком много авиастроительных компаний. Деньги надоело на них тратить. Проблему устранили быстро и просто: всех строителей вертолетов «слили» в Westland Helicopters, и наказали производить модели числом поболее, ценою подешевле. На тот момент уже разрабатывался прототип «Z», отвечающий новым требованиям British European Airways: вместимость 65 пассажиров, оснащение двигателями Rolls-Royce Tyne и уровень шума не более 96дБ на высоте 600 футов. К сожалению, просто поставить Tyne не получалось. Прототип «Z» был существенно больше и тяжелее «Y» и не смог бы подняться без отдельных двигателей для обеспечения воздухом несущего винта. А разработка всего двигательного комплекса требовала существенных вложений от компании Rolls-Royce. Нужно ли говорить, что жгучего желания потратить уйму денег у директоров не было? Как будто всего этого мало, правительство отказалось от военного заказа, что и стало, пожалуй, последней соломинкой, положившей конец революционному проекту Fairey Rotodyne. 26 февраля 1962 года было объявлено о его прекращении.

Двойной удар Сикорского

В 60-х британское правительство решило, что будет лучше, если единственная оставшаяся вертолетостроительная компания будет собирать по лицензии вертолеты Sikorsky и их модификации. Что ж, таково было решение сильных мира сего, а с ним, как известно, не поспоришь. Так и не дождался Роберт Каммингс своих винтокрылов. Однако победители этой гонки, газотурбинные Sikorsky S-61 и Boeing-Vertol 107, отлично себя зарекомендовали, и New York Airways успешно проработала с ними до 1979 г. Что было бы, если компания смогла бы приобрести запланированные пять машин Rotodyne, остается только гадать.

А Sikorsky продолжает удивлять: совсем недавно на HeliExpo 2008, компания продемонстрировала публике новейшую разработку – винтокрыл X2. Он сможет взлетать и садиться вертикально, а летать будет как самолет, со скоростью до 500 км/ч! Ничего не напоминает?

Революционная концепция предполагает оснащение машины двумя соосными несущими винтами и одним толкающим, расположенным в хвостовой части. На базе этой схемы компания намерена создать несколько моделей разного назначения, в том числе гражданский и военный транспорт и летающий кран. Есть важный фактор, дающий дополнительную надежду: в отличие от Rotodyne, концепция X2 не опережает время на пятьдесят лет. Использованы отработанные десятилетиями решения – соосная схема применяется КБ Камова аж с 40-х годов, а толкающий винт и вовсе поднял в воздух самый первый самолет – Flyer братьев Райт. Не желая преуменьшить значимость и сложность концепции X2, хочется отметить, что Fairey пришлось с нуля разрабатывать лопасти, изобретать систему подачи сжатого воздуха, переделывать существовавшие двигатели, продумывать систему безопасности и многое другое. Было поставлено множество задач, от решения которых зависела возможность создания эффективного винтокрыла. И у них получилось! Может, в излишней сложности и крылся главный недостаток, но в любом случае давняя мечта многих конструкторов о воздушном судне, которое совмещало бы в себе лучшее от вертолета и самолета, уже была осуществлена. Осуществлена и отвергнута по причинам, которые уже точно не установишь. Хочется надеяться, что в будущем такого не случится.

Судно «Икс-2»

Однажды стратегическое решение Sikorsky Aircraft не изобретать винтокрыл (если перефразировать известную поговорку) позволило выиграть сражение за титул «Ship X». Тогда компания выбрала путь эволюции и вышла победителем. Теперь же она затеяла революцию, в ходе которой может завоевать титул «Ship X2». Никто уже не вспоминает о Rotodyne, который в свое время мог совершить настоящий переворот в ближнемагистральных перевозках и породить новый класс воздушных судов. Экономичный, надежный, быстрый, с уникальной возможностью вертикального взлета и посадки, без сложных механизмов вращения крыла или двигателей, этот винтокрыл сильно опережал свое время. Bell и Boeing как следует намучались со своим Osprey, достаточно долго разрабатывается Bell/Agusta BA609, а той же Sikorsky Aircraft пришлось прибегнуть к умопомрачительным ухищрениям в 80-х, когда проводились исследования Х-образного винта-крыла. А ведь все фундаментальные трудности уже были преодолены в конце 50-х британской авиастроительной компанией Fairey. Скажите, зачем же заново изобретать винтокрыл?

Все права на данную публикацию принадлежат журналу «TopFlight». Любое использование, цитирование или перепечатка возможны только с письменного разрешения редакции.


Поделиться: http;//topflight.ru Иван Веретенников, главный редактор журнала «TopFlight»

Более 140 моделей самолетов и вертолетов бизнес-класса;

Летно-технические характеристики, компоновки салонов, карты дальности полета из Москвы;

Эксклюзивные фото воздушных судов и VIP-интерьеров;

Ориентировочную стоимость авиатехники в 2016-2017 гг;