Небесный конструктор - Пазл
Практически любое изобретение человек первым делом стремится применить для уничтожения себе подобных. Поэтому неудивительно, что всего через полтора десятка лет после первого полета братьев Райт небо заполонила военная авиация – воздушные охотники-истребители и бомбардировщики. Вот тут и возникла проблема, толком не решенная до сих пор: как защитить тяжелые бомбардировщики от истребителей противника?
Впрочем, проблема легко решалась, если цель бомбардировки располагалась неподалеку: при таком раскладе отряжался конвой истребителей, которые не должны были подпустить врага к неповоротливым бомбовозам. Но что делать, если вылет совершается в глубь территории противника? У истребителей в этом случае просто не хватало горючего, чтобы сопровождать бомбардировщики на всем протяжении пути.
Первичное решение данной задачи подсказали, видимо, конструкторы кораблей-авианосцев. И в самом деле: бомбардировщик может взять эскорт с собой, если последний будет каким-либо образом прикреплен к фюзеляжу. В случае опасности истребители отцепляются, ведут бой, а по его окончании пристыковываются обратно! Но не все так просто и солнечно.
Истребитель F-84E Thunderjet отделяется от трапециевидного крепления, установленного на серийный бомбардировщик RB-36F-1 Peacemaker (получивший после модификации наименование GRB-36D) в рамках программы FICON. Предполагалось, что самолет-паразит будет целиком помещаться внутрь носителя, но из-за чрезмерной стоимости разработки ограничились подвесом. Слева – фантастическая реализация того же концепта
Авианосец дяди «Том-Тома»
Многочисленные опыты в этом направлении показали, что данное решение, несмотря на кажущуюся простоту, чревато авариями и технически чрезвычайно сложно, а следовательно, ненадежно. Поэтому в попытке преодолеть проблему американские инженеры решили «сцепить» вместе… обычные серийные самолеты.
Первый проект под обозначением MX-1018 предусматривал сцепку с использованием гибких креплений между законцовками крыльев бомбардировщика B-29 и двух истребителей F-84D, однако испытания начали в несколько другом варианте: EB-29A плюс два EF-84B. Тестовые полеты, проведенные 15 сентября 1950года сначала с одним «паразитным» самолетом, а затем и с двумя (двигатели последних были выключены вплоть до отстыковки), показали, что идея имеет право на дальнейшее развитие. Преимущество системы заключалось в простоте отсоединения, которое было доступно даже пилотам средней квалификации. Недостаток – в сильной турбулентности, создаваемой крыльями бомбардировщика, которая вызывала крены истребителей и требовала неусыпного внимания их пилотов. А им и так приходилось несладко: они были вынуждены находиться в кабинах с отключенным из-за неработающего двигателя обогревом в течение многих часов полета.
Тем временем испытания (в том числе ночные полеты и проверка систем автоматического, без участия пилота, управления истребителем) продолжились, пока 24 апреля 1953 года не произошла катастрофа. У левого EF-84B внезапно сработала система автоматического управления, истребитель ударился о крыло EB-29A, и оба самолета рухнули на землю. Погиб весь экипаж воздушного авианосца.
Параллельно с проектом MX-1018 стартовал аналогичный проект под названием «Том-Том», в котором бомбардировщик RB-36F, ранее использовавшийся в начале испытаний по программе FICON («транспортер истребителей»), должен был на кончиках крыльев нести два истребителя RF-84F. Однако «Том-Том» преследовали те же проблемы, что и MX-1018: в конце 1953 года из-за турбулентности истребитель, присоединенный с помощью шарнирных рычагов и замков, буквально оторвало от носителя. Опасаясь повторения трагедии с MX-1018, командование ВВС вскоре закрыло и этот проект, тем более что система дозаправки в воздухе многократно увеличила дальность действия истребительной авиации.
В общем, следовало придумывать что-то другое. И американские изобретатели вновь предложили очередное решение – самолеты, способные в буквальном смысле раздваиваться в полете.
Иллюстрация из патента
Джорджа Циммера 1976 года. Циммер предполагал, что для эвакуации пилота может быть недостаточно кресла-катапульты. Кабина самолета, разработанного им на базе бомбардировщика General Dynamics F-111, должна была представлять собой отдельный маленький самолетик с двигателями, крыльями, хвостовым оперением
Период патентов
Первый летательный аппарат с разделяющимися фюзеляжами появился чуть раньше: им стал пассажирский (!) самолет, запатентованный в1949году американцем Дэйвом Вайсом. Пассажирский лайнер имел два корпуса, почему-то квадратных в поперечном сечении, скрепленных с крылом-планером и между собой (бок о бок либо один над другим). По замыслу изобретателя, в случае аварии пассажиры с экипажем перейдут в неповрежденную часть самолета, а сломанная часть отбросится. Такое элегантное решение, правда, авиафирмы не заинтересовало.
Идею творчески развил в 1961 году другой американец – Джеймс Ди Перна. Для повышения безопасности воздушных полетов он жестко скрепил… два обычных двухмоторных пассажирских самолета. В случае поломки одного из них пассажиры по лестнице должны были перебраться во второй лайнер, отцепить неисправный и продолжить беззаботный полет.
По аналогичному пути пошел еще один американец, Енох Элийя, получивший патент на изобретение «самолета, имеющего две разделяющиеся летающие части», все в том же 1961-м. Правда, одна из «летающих частей» (верхняя) выполняла сугубо спасательные функции, тогда как нижняя являлась полноценным пассажирским самолетом. Любопытно, кстати, что спасательная капсула, выполненная по схеме «летающее крыло», на иллюстрации к патенту имеет четыре двигателя, тогда как пассажирский лайнер – всего два.
В 1967 году патент на разделяющийся летательный аппарат получила группа изобретателей (Джозеф Дастоли, Уильям Денел, Леон Хэлепэс) из Коннектикута. В отличие от коллег, они глядели в будущее и предлагали не просто пару сцепленных друг с другом планеров, а тяжелый военно-транспортный самолет грузоподъемностью 50 т с вертикальным взлетом и посадкой!
Летательный аппарат, как следует из описания, должен был состоять из двух секций: верхней (половина фюзеляжа по продольному сечению, крылья с двигателями и хвостовое оперение) и нижней, оснащенной второй половиной фюзеляжа и четырьмя двигателями на поворотных пилонах. Верхняя часть брала на себя роль средства доставки, а нижняя, в которой находился груз, обеспечивала вертикальное приземление после отстыковки. Дальность действия «двойного самолета» – от 16 000 до 19 000км – давала возможность взлетать с баз на американском континенте и не беспокоиться о наличии в точке назначения аэродрома, поскольку посадку можно произвести на любую, даже неподготовленную, площадку.
Помимо этого, изобретатели указывали на удвоившуюся безопасность перелета (в случае аварии экипаж останется жив), а также на возможность десантирования тяжелой военной техники без применения громоздких парашютных систем.
Наконец, в 1976 году некто Джордж Циммер из Калифорнии получил патент на кабину истребителя, в случае аварии полностью отделяющуюся и способную летать самостоятельно. Для этого кабина имела собственные двигатели, крылья и хвостовое оперение.
Так или иначе, все эти проекты объединяет одно: они так и не вышли из стадии патентов, в основном из-за технических сложностей и увеличения эксплуатационной стоимости. Казалось бы, тема исчерпана. Тем не менее сегодня военные снова вернулись к старой доброй идее сцепленных летательных аппаратов.
Проект Odysseus, разработанный в рамках одной из многочисленных программ DARРA, представляет собой беспилотный «пазл», способный летать в стратосфере. Каждая секция дрона оборудована тремя электродвигателями и соответствующими пропеллерами. Odysseus способен летать со скоростью 63 м/ч, неся при этом 450–500 кг полезного груза. Солнечные батареи позволяют постоянно подзаряжать модули, разряженный модуль может подменяться заряженным прямо в воздухе
Полет Одиссея
Речь, в частности, идет о концепте от Aurora Flight Sciences – трех беспилотниках с электродвигателями, соединенных законцовками крыльев. Модульная система, по мнению разработчиков, позволяет быстро заменять поврежденные аппараты новыми путем элементарной перестыковки.
Каждый модуль с размахом крыльев в 50 м и весом 1350 кг будет подниматься в воздух по отдельности и сцепляться с «собратьями» уже на высоте– такая схема проще, нежели взлет заранее собранного аппарата. Зачем вообще нужно сцепление? Все просто: «сцепленный» дизайн из трех модулей дает тройной выигрыш в грузоподъемности при том же лобовом сопротивлении воздуха, что и у одиночного модуля.
В полете самолет может менять форму, добиваясь наиболее эффективного угла поворота солнечных батарей по отношению к Солнцу. По словам главного конструктора Aurora Flight Sciences Боба Паркса, за счет этого Odysseus сможет получать энергию даже в экстремальных условиях вроде высоких широт в месяц зимнего солнцестояния. Ночью же аппарат может раскладываться «в ленту» и планировать, почти не расходуя энергию аккумуляторов.
Проект Odysseus был создан в рамках программы DARPA (Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США) по созданию аппарата, сочетающего возможности самолета и низкоорбитального спутника. Задачами такого летательного аппарата станет наблюдение за противником, его распознавание и целеуказание, телекоммуникационное обеспечение, картографирование, а также атмосферные исследования и мониторинг окружающей среды.
Машина от Aurora Flight Sciences соответствует поставленным военными условиям: беспосадочный полет на протяжении пяти лет и полезная нагрузка в 450 кг на каждый модуль. В число полезной нагрузки входит радиолокационная система, мультиспектральная камера, электронно-оптическая и/или инфракрасная камера, лазерный целеуказатель, лазерный дальномер, а также другое необходимое для выполнения задач оборудование.
В какой-то мере направлению «разделяющихся самолетов» не повезло. Когда оно было действительно востребовано, технологии не позволяли создать адекватную конструкцию. Сегодня же, когда наука и техника достигли значительных высот, нужно сначала доказать необходимость создания «разделяющейся» машины, а потом уже ее строить. Будет ли претворен в жизнь проект Odysseus, появятся ли другие подобные – покажет время и состояние мировой экономики. Последний фактор – в первую очередь.
Впрочем, проблема легко решалась, если цель бомбардировки располагалась неподалеку: при таком раскладе отряжался конвой истребителей, которые не должны были подпустить врага к неповоротливым бомбовозам. Но что делать, если вылет совершается в глубь территории противника? У истребителей в этом случае просто не хватало горючего, чтобы сопровождать бомбардировщики на всем протяжении пути.
Первичное решение данной задачи подсказали, видимо, конструкторы кораблей-авианосцев. И в самом деле: бомбардировщик может взять эскорт с собой, если последний будет каким-либо образом прикреплен к фюзеляжу. В случае опасности истребители отцепляются, ведут бой, а по его окончании пристыковываются обратно! Но не все так просто и солнечно.
Авианосец дяди «Том-Тома»
Многочисленные опыты в этом направлении показали, что данное решение, несмотря на кажущуюся простоту, чревато авариями и технически чрезвычайно сложно, а следовательно, ненадежно. Поэтому в попытке преодолеть проблему американские инженеры решили «сцепить» вместе… обычные серийные самолеты.
Первый проект под обозначением MX-1018 предусматривал сцепку с использованием гибких креплений между законцовками крыльев бомбардировщика B-29 и двух истребителей F-84D, однако испытания начали в несколько другом варианте: EB-29A плюс два EF-84B. Тестовые полеты, проведенные 15 сентября 1950года сначала с одним «паразитным» самолетом, а затем и с двумя (двигатели последних были выключены вплоть до отстыковки), показали, что идея имеет право на дальнейшее развитие. Преимущество системы заключалось в простоте отсоединения, которое было доступно даже пилотам средней квалификации. Недостаток – в сильной турбулентности, создаваемой крыльями бомбардировщика, которая вызывала крены истребителей и требовала неусыпного внимания их пилотов. А им и так приходилось несладко: они были вынуждены находиться в кабинах с отключенным из-за неработающего двигателя обогревом в течение многих часов полета.
Тем временем испытания (в том числе ночные полеты и проверка систем автоматического, без участия пилота, управления истребителем) продолжились, пока 24 апреля 1953 года не произошла катастрофа. У левого EF-84B внезапно сработала система автоматического управления, истребитель ударился о крыло EB-29A, и оба самолета рухнули на землю. Погиб весь экипаж воздушного авианосца.
Параллельно с проектом MX-1018 стартовал аналогичный проект под названием «Том-Том», в котором бомбардировщик RB-36F, ранее использовавшийся в начале испытаний по программе FICON («транспортер истребителей»), должен был на кончиках крыльев нести два истребителя RF-84F. Однако «Том-Том» преследовали те же проблемы, что и MX-1018: в конце 1953 года из-за турбулентности истребитель, присоединенный с помощью шарнирных рычагов и замков, буквально оторвало от носителя. Опасаясь повторения трагедии с MX-1018, командование ВВС вскоре закрыло и этот проект, тем более что система дозаправки в воздухе многократно увеличила дальность действия истребительной авиации.
В общем, следовало придумывать что-то другое. И американские изобретатели вновь предложили очередное решение – самолеты, способные в буквальном смысле раздваиваться в полете.
Джорджа Циммера 1976 года. Циммер предполагал, что для эвакуации пилота может быть недостаточно кресла-катапульты. Кабина самолета, разработанного им на базе бомбардировщика General Dynamics F-111, должна была представлять собой отдельный маленький самолетик с двигателями, крыльями, хвостовым оперением
Период патентов
Первый летательный аппарат с разделяющимися фюзеляжами появился чуть раньше: им стал пассажирский (!) самолет, запатентованный в1949году американцем Дэйвом Вайсом. Пассажирский лайнер имел два корпуса, почему-то квадратных в поперечном сечении, скрепленных с крылом-планером и между собой (бок о бок либо один над другим). По замыслу изобретателя, в случае аварии пассажиры с экипажем перейдут в неповрежденную часть самолета, а сломанная часть отбросится. Такое элегантное решение, правда, авиафирмы не заинтересовало.
Идею творчески развил в 1961 году другой американец – Джеймс Ди Перна. Для повышения безопасности воздушных полетов он жестко скрепил… два обычных двухмоторных пассажирских самолета. В случае поломки одного из них пассажиры по лестнице должны были перебраться во второй лайнер, отцепить неисправный и продолжить беззаботный полет.
По аналогичному пути пошел еще один американец, Енох Элийя, получивший патент на изобретение «самолета, имеющего две разделяющиеся летающие части», все в том же 1961-м. Правда, одна из «летающих частей» (верхняя) выполняла сугубо спасательные функции, тогда как нижняя являлась полноценным пассажирским самолетом. Любопытно, кстати, что спасательная капсула, выполненная по схеме «летающее крыло», на иллюстрации к патенту имеет четыре двигателя, тогда как пассажирский лайнер – всего два.
В 1967 году патент на разделяющийся летательный аппарат получила группа изобретателей (Джозеф Дастоли, Уильям Денел, Леон Хэлепэс) из Коннектикута. В отличие от коллег, они глядели в будущее и предлагали не просто пару сцепленных друг с другом планеров, а тяжелый военно-транспортный самолет грузоподъемностью 50 т с вертикальным взлетом и посадкой!
Летательный аппарат, как следует из описания, должен был состоять из двух секций: верхней (половина фюзеляжа по продольному сечению, крылья с двигателями и хвостовое оперение) и нижней, оснащенной второй половиной фюзеляжа и четырьмя двигателями на поворотных пилонах. Верхняя часть брала на себя роль средства доставки, а нижняя, в которой находился груз, обеспечивала вертикальное приземление после отстыковки. Дальность действия «двойного самолета» – от 16 000 до 19 000км – давала возможность взлетать с баз на американском континенте и не беспокоиться о наличии в точке назначения аэродрома, поскольку посадку можно произвести на любую, даже неподготовленную, площадку.
Помимо этого, изобретатели указывали на удвоившуюся безопасность перелета (в случае аварии экипаж останется жив), а также на возможность десантирования тяжелой военной техники без применения громоздких парашютных систем.
Наконец, в 1976 году некто Джордж Циммер из Калифорнии получил патент на кабину истребителя, в случае аварии полностью отделяющуюся и способную летать самостоятельно. Для этого кабина имела собственные двигатели, крылья и хвостовое оперение.
Так или иначе, все эти проекты объединяет одно: они так и не вышли из стадии патентов, в основном из-за технических сложностей и увеличения эксплуатационной стоимости. Казалось бы, тема исчерпана. Тем не менее сегодня военные снова вернулись к старой доброй идее сцепленных летательных аппаратов.
Полет Одиссея
Речь, в частности, идет о концепте от Aurora Flight Sciences – трех беспилотниках с электродвигателями, соединенных законцовками крыльев. Модульная система, по мнению разработчиков, позволяет быстро заменять поврежденные аппараты новыми путем элементарной перестыковки.
Каждый модуль с размахом крыльев в 50 м и весом 1350 кг будет подниматься в воздух по отдельности и сцепляться с «собратьями» уже на высоте– такая схема проще, нежели взлет заранее собранного аппарата. Зачем вообще нужно сцепление? Все просто: «сцепленный» дизайн из трех модулей дает тройной выигрыш в грузоподъемности при том же лобовом сопротивлении воздуха, что и у одиночного модуля.
В полете самолет может менять форму, добиваясь наиболее эффективного угла поворота солнечных батарей по отношению к Солнцу. По словам главного конструктора Aurora Flight Sciences Боба Паркса, за счет этого Odysseus сможет получать энергию даже в экстремальных условиях вроде высоких широт в месяц зимнего солнцестояния. Ночью же аппарат может раскладываться «в ленту» и планировать, почти не расходуя энергию аккумуляторов.
Проект Odysseus был создан в рамках программы DARPA (Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США) по созданию аппарата, сочетающего возможности самолета и низкоорбитального спутника. Задачами такого летательного аппарата станет наблюдение за противником, его распознавание и целеуказание, телекоммуникационное обеспечение, картографирование, а также атмосферные исследования и мониторинг окружающей среды.
Машина от Aurora Flight Sciences соответствует поставленным военными условиям: беспосадочный полет на протяжении пяти лет и полезная нагрузка в 450 кг на каждый модуль. В число полезной нагрузки входит радиолокационная система, мультиспектральная камера, электронно-оптическая и/или инфракрасная камера, лазерный целеуказатель, лазерный дальномер, а также другое необходимое для выполнения задач оборудование.
В какой-то мере направлению «разделяющихся самолетов» не повезло. Когда оно было действительно востребовано, технологии не позволяли создать адекватную конструкцию. Сегодня же, когда наука и техника достигли значительных высот, нужно сначала доказать необходимость создания «разделяющейся» машины, а потом уже ее строить. Будет ли претворен в жизнь проект Odysseus, появятся ли другие подобные – покажет время и состояние мировой экономики. Последний фактор – в первую очередь.
Информация