Sikorsky X2 и другие: от экспериментов к практике
Американская авиастроительная компания Sikorsky старается сохранять лидирующие позиции в авиастроении, что прямо связано с поиском и реализацией новых решений. В последние годы она активно занимается тематикой скоростных вертолетов с соосными несущими и толкающим винтом. Такая схема впервые была реализована в экспериментальном проекте X2 и хорошо себя зарекомендовала. Теперь она нашла применение при разработке новых машин.
Опытный S-97 Raider (на переднем плане) и X2 в день завершения испытаний последнего
Проект X2 с самого начала носил экспериментальный характер. Его целью было создание и строительство летающей лаборатории для отработки новой схемы летательного аппарата. В дальнейшем машина могла бы стать источником новых технологий для других проектов, но ее непосредственное внедрение не планировалось.
Проектирование нового вертолета выполнили в середине двухтысячных годов, и в 2008-м он был готов к испытаниям. Основные работы выполнялись «Сикорским» самостоятельно, тогда как часть систем и агрегатов создавалась другими предприятиями или закупалась у них. В частности, электродистанционную систему управления проектировали в Honeywell, несущие винты сделала компания Eagle Aviation Technologies, а за хвостовой отвечала фирма Aero Composites.
В обтекаемом фюзеляже X2 помещались кабина пилотов, необходимое оборудование, силовая установка и редукторы для распределения мощности между тремя винтами. В хвостовой части предусматривалось оперение с рулевыми поверхностями.
X2 в полете
X2 получил турбовальный двигатель LHTEC T800-LHT-801 мощностью 1800 л.с. Мощность выдавалась на два соосных несущих винта и на хвостовой толкающий, необходимый для разгона. Системы управления обеспечивали контроль за оборотами несущих винтов. На скоростях до 200 узлов (370 км/ч) максимально допустимая скорость вращения превышала 440 об./мин. При превышении 200 узлов винт замедлялся до 360 об./мин или ниже для сохранения оптимальной скорости лопасти.
Несущая система X2 включает два соосных четырехлопастных винта, вращающихся в разных направлениях. В конструкции лопастей применены инженерные решения, направленные на повышение их жесткости и уменьшение скручивания при аэродинамических нагрузках. Сообщается, что подобные решения уже использовались в американских проектах вертолетов.
В связи с необходимостью повышения скоростью полета и снижением сопротивления втулку винта закрыли несколькими обтекателями. Два дисковых обтекателя прикрывают корневые части лопастей. Еще одна деталь аэродинамической формы находится между ними и снижает сопротивление вертикальной части втулки.
Хвостовая часть опытного X2, хорошо видна конструкция толкающего винта
Для достижения максимальных скоростей вертолет X2 использовал хвостовой толкающий винт, создающий необходимую тягу. Благодаря этому на скоростных режимах полета несущие винты создают только подъемную силу, но не поступательную тягу. За счет этого обороты винта уменьшаются, а скорость движения лопастей остается в допустимых пределах.
За разгон при горизонтальном полете на X2 отвечал шестилопастной хвостовой толкающий винт. Форма лопастей была оптимизирована для работы на заданных режимах. Расчетная тяга такого винта соответствовала общим требованиям проекта.
X2 имел ЭДСУ, способную принимать данные с множества датчиков и реагировать на поступающую информацию. Автоматика должна была следить за работой агрегатов и поведением машины, а также выдавать необходимые команды на исполнительные механизмы. За счет этого предлагалось обеспечить уверенное поведение машины на всех режимах полета.
Первый полет опытного Sikorsky X2 состоялся 27 августа 2008 г. и продолжался около получаса. Первые этапы испытаний, предусматривавшие полет только за счет несущей системы, продолжались около года. Их результатом стала скорость горизонтального полета порядка 250-300 км/ч – на уровне других современных вертолетов.
S-97 Raider на испытаниях
В середине 2009 г. начался новый этап испытаний, в котором задействовались все имеющиеся винты. В мае 2010-го удалось получить скорость 180 узлов (335 км/ч), а через несколько недель летающая лаборатория разогналась до 225 узлов (417 км/ч). Этот полет мог бы претендовать на мировой рекорд, однако фиксация результатов по правилам ФАИ не производилась.
15 сентября того же года имел место новый рекорд – X2 развил скорость 250 узлов (460 км/ч). Чуть позже скорость нарастили еще на 20 км/ч. Летные испытания продолжались до июля 2011 г., но новые рекорды уже не устанавливались. Испытатели выполняли полеты на разных режимах с целью сбора данных о поведении техники.
После завершения испытаний опытный X2 встал на стоянку за ненадобностью. В 2016 г. его передали Национальному аэрокосмическому музею. Теперь машину могут осмотреть все желающие.
Sikorsky X2 был сугубо опытной машиной, предназначенной только для проверки новых технических решений. При его испытаниях осуществлялся сбор данных, необходимых для разработки новых проектов практически применимой техники. Подобные работы стартовали еще до конца испытаний X2.
"Рейдер" в полете
В 2010 г. армия США начала программу Armed Aerial Scout, целью которой является создание вертолета для замены устаревающих OH-58D. Новая машина должна перевозить сопоставимый груз и показывать более высокие летные характеристики. Для участия в AAC компания «Сикорский» разработала новый скоростной вертолет S-97 Raider, в основе которого лежат все основные наработки по теме X2. Первый полет такой машины состоялся в мае 2015 г., и к настоящему времени в испытаниях занято три опытных образца.
С точки зрения общей схемы S-97 не отличается от предыдущей летающей лаборатории. Он имеет соосные несущие и хвостовой толкающий винт. Привод винтов осуществляется от двигателя General Electric YT706 мощностью 2600 л.с. Имеется развитый горизонтальный стабилизатор, разгружающий несущие винты при разгоне. Вертолет с взлетным весом менее 5 т сможет нести до шести десантников или сопоставимый груз либо вооружение.
Расчетная крейсерская скорость «Рейдера» – 220 узлов (410 км/ч). Максимальная – 250 узлов. Однако пока реальные результаты выглядят скромнее. К настоящему времени скорость тестовых полетов не превышает 190-200 узлов (не более 370 км/ч). Ожидается, что в обозримом будущем S-97 покажет все требуемые летные характеристики, и это обеспечит ему победу в конкурсе AAS.
Первый прототип SB>1 Defiant
Позже появился проект вертолета Sikorsky Boeing SB>1 Defiant. Он создается для участия в программе армии США Future Vertical Lift и должен занять нишу среднего многоцелевого транспортного вертолета. Как и S-97, SB>1 основывается на наработках по опытному X-2 и имеет ту же схему.
Defiant имеет два четырехлопастных несущих винта и толкающий с восемью лопастями. Силовая установка выполнена на основе двух двигателей Lycoming T55. В дальнейшем их планируется заменить моторами с более высокими характеристиками.
Первый полет SB>1 состоялся 21 марта 2019 г. В рамках испытаний постоянно наращивается скорость горизонтального полета, но до рекордных значений пока далеко. В дальнейшем, после замены двигателей, планируется довести крейсерскую скорость до 250 узлов. При этом высокую скорость предлагается совместить с хорошей экономичностью. По дальности полета Defiant тоже должен будет превосходить существующие машины.
Экспериментальный проект Sikorsky X2 можно считать однозначно успешным. Опытная машина справилась с поставленными задачами. Она обеспечила проверку новых решений и технологий, а также позволила накопить необходимый объем данных. Весь этот опыт уже используется в двух проектах, и в будущем могут появиться новые вертолеты такого рода.
Перспективы S-97 Raider и SB>1 Defiant пока можно оценить лишь частично. Две машины проходят испытания и показывают хорошие результаты технического характера. Задачи по повышению скорости полета постепенно решаются, и характеристики выходят на заданный уровень. Есть все основания полагать, что два перспективных вертолета действительно покажут ожидаемые возможности.
Однако коммерческие перспективы новых машин «Сикорского» пока остаются под вопросом. В конкурсах AAS и FVL участвуют несколько производителей авиационной техники с разными проектами. В обоих случаях компании Sikorsky принадлежат наиболее интересные разработки, но высокие характеристики и техническая смелость могут не стать решающим фактором. В обозримом будущем Пентагон должен выбрать победителя двух конкурсов и тем самым определить пути развития армейской авиации.
Дальнейшее будущее проектов фирмы Sikorsky еще не определено, но промежуточные итоги выглядят интересно. Экспериментальный проект десятилетней давности успешно решил поставленные задачи и открыл дорогу разработке новых образцов. В ближайшее время им предстоит пройти необходимые проверки и побороться за место в войсках. Пока шансы двух вертолетов на базе X2 выглядят достаточно высокими.
Опытный S-97 Raider (на переднем плане) и X2 в день завершения испытаний последнего
Экспериментальный X2
Проект X2 с самого начала носил экспериментальный характер. Его целью было создание и строительство летающей лаборатории для отработки новой схемы летательного аппарата. В дальнейшем машина могла бы стать источником новых технологий для других проектов, но ее непосредственное внедрение не планировалось.
Проектирование нового вертолета выполнили в середине двухтысячных годов, и в 2008-м он был готов к испытаниям. Основные работы выполнялись «Сикорским» самостоятельно, тогда как часть систем и агрегатов создавалась другими предприятиями или закупалась у них. В частности, электродистанционную систему управления проектировали в Honeywell, несущие винты сделала компания Eagle Aviation Technologies, а за хвостовой отвечала фирма Aero Composites.
В обтекаемом фюзеляже X2 помещались кабина пилотов, необходимое оборудование, силовая установка и редукторы для распределения мощности между тремя винтами. В хвостовой части предусматривалось оперение с рулевыми поверхностями.
X2 в полете
X2 получил турбовальный двигатель LHTEC T800-LHT-801 мощностью 1800 л.с. Мощность выдавалась на два соосных несущих винта и на хвостовой толкающий, необходимый для разгона. Системы управления обеспечивали контроль за оборотами несущих винтов. На скоростях до 200 узлов (370 км/ч) максимально допустимая скорость вращения превышала 440 об./мин. При превышении 200 узлов винт замедлялся до 360 об./мин или ниже для сохранения оптимальной скорости лопасти.
Несущая система X2 включает два соосных четырехлопастных винта, вращающихся в разных направлениях. В конструкции лопастей применены инженерные решения, направленные на повышение их жесткости и уменьшение скручивания при аэродинамических нагрузках. Сообщается, что подобные решения уже использовались в американских проектах вертолетов.
В связи с необходимостью повышения скоростью полета и снижением сопротивления втулку винта закрыли несколькими обтекателями. Два дисковых обтекателя прикрывают корневые части лопастей. Еще одна деталь аэродинамической формы находится между ними и снижает сопротивление вертикальной части втулки.
Хвостовая часть опытного X2, хорошо видна конструкция толкающего винта
Для достижения максимальных скоростей вертолет X2 использовал хвостовой толкающий винт, создающий необходимую тягу. Благодаря этому на скоростных режимах полета несущие винты создают только подъемную силу, но не поступательную тягу. За счет этого обороты винта уменьшаются, а скорость движения лопастей остается в допустимых пределах.
За разгон при горизонтальном полете на X2 отвечал шестилопастной хвостовой толкающий винт. Форма лопастей была оптимизирована для работы на заданных режимах. Расчетная тяга такого винта соответствовала общим требованиям проекта.
X2 имел ЭДСУ, способную принимать данные с множества датчиков и реагировать на поступающую информацию. Автоматика должна была следить за работой агрегатов и поведением машины, а также выдавать необходимые команды на исполнительные механизмы. За счет этого предлагалось обеспечить уверенное поведение машины на всех режимах полета.
Результаты испытаний
Первый полет опытного Sikorsky X2 состоялся 27 августа 2008 г. и продолжался около получаса. Первые этапы испытаний, предусматривавшие полет только за счет несущей системы, продолжались около года. Их результатом стала скорость горизонтального полета порядка 250-300 км/ч – на уровне других современных вертолетов.
S-97 Raider на испытаниях
В середине 2009 г. начался новый этап испытаний, в котором задействовались все имеющиеся винты. В мае 2010-го удалось получить скорость 180 узлов (335 км/ч), а через несколько недель летающая лаборатория разогналась до 225 узлов (417 км/ч). Этот полет мог бы претендовать на мировой рекорд, однако фиксация результатов по правилам ФАИ не производилась.
15 сентября того же года имел место новый рекорд – X2 развил скорость 250 узлов (460 км/ч). Чуть позже скорость нарастили еще на 20 км/ч. Летные испытания продолжались до июля 2011 г., но новые рекорды уже не устанавливались. Испытатели выполняли полеты на разных режимах с целью сбора данных о поведении техники.
После завершения испытаний опытный X2 встал на стоянку за ненадобностью. В 2016 г. его передали Национальному аэрокосмическому музею. Теперь машину могут осмотреть все желающие.
Внедрение наработок
Sikorsky X2 был сугубо опытной машиной, предназначенной только для проверки новых технических решений. При его испытаниях осуществлялся сбор данных, необходимых для разработки новых проектов практически применимой техники. Подобные работы стартовали еще до конца испытаний X2.
"Рейдер" в полете
В 2010 г. армия США начала программу Armed Aerial Scout, целью которой является создание вертолета для замены устаревающих OH-58D. Новая машина должна перевозить сопоставимый груз и показывать более высокие летные характеристики. Для участия в AAC компания «Сикорский» разработала новый скоростной вертолет S-97 Raider, в основе которого лежат все основные наработки по теме X2. Первый полет такой машины состоялся в мае 2015 г., и к настоящему времени в испытаниях занято три опытных образца.
С точки зрения общей схемы S-97 не отличается от предыдущей летающей лаборатории. Он имеет соосные несущие и хвостовой толкающий винт. Привод винтов осуществляется от двигателя General Electric YT706 мощностью 2600 л.с. Имеется развитый горизонтальный стабилизатор, разгружающий несущие винты при разгоне. Вертолет с взлетным весом менее 5 т сможет нести до шести десантников или сопоставимый груз либо вооружение.
Расчетная крейсерская скорость «Рейдера» – 220 узлов (410 км/ч). Максимальная – 250 узлов. Однако пока реальные результаты выглядят скромнее. К настоящему времени скорость тестовых полетов не превышает 190-200 узлов (не более 370 км/ч). Ожидается, что в обозримом будущем S-97 покажет все требуемые летные характеристики, и это обеспечит ему победу в конкурсе AAS.
Первый прототип SB>1 Defiant
Позже появился проект вертолета Sikorsky Boeing SB>1 Defiant. Он создается для участия в программе армии США Future Vertical Lift и должен занять нишу среднего многоцелевого транспортного вертолета. Как и S-97, SB>1 основывается на наработках по опытному X-2 и имеет ту же схему.
Defiant имеет два четырехлопастных несущих винта и толкающий с восемью лопастями. Силовая установка выполнена на основе двух двигателей Lycoming T55. В дальнейшем их планируется заменить моторами с более высокими характеристиками.
Первый полет SB>1 состоялся 21 марта 2019 г. В рамках испытаний постоянно наращивается скорость горизонтального полета, но до рекордных значений пока далеко. В дальнейшем, после замены двигателей, планируется довести крейсерскую скорость до 250 узлов. При этом высокую скорость предлагается совместить с хорошей экономичностью. По дальности полета Defiant тоже должен будет превосходить существующие машины.
Перспективы направления
Экспериментальный проект Sikorsky X2 можно считать однозначно успешным. Опытная машина справилась с поставленными задачами. Она обеспечила проверку новых решений и технологий, а также позволила накопить необходимый объем данных. Весь этот опыт уже используется в двух проектах, и в будущем могут появиться новые вертолеты такого рода.
Перспективы S-97 Raider и SB>1 Defiant пока можно оценить лишь частично. Две машины проходят испытания и показывают хорошие результаты технического характера. Задачи по повышению скорости полета постепенно решаются, и характеристики выходят на заданный уровень. Есть все основания полагать, что два перспективных вертолета действительно покажут ожидаемые возможности.
Однако коммерческие перспективы новых машин «Сикорского» пока остаются под вопросом. В конкурсах AAS и FVL участвуют несколько производителей авиационной техники с разными проектами. В обоих случаях компании Sikorsky принадлежат наиболее интересные разработки, но высокие характеристики и техническая смелость могут не стать решающим фактором. В обозримом будущем Пентагон должен выбрать победителя двух конкурсов и тем самым определить пути развития армейской авиации.
Дальнейшее будущее проектов фирмы Sikorsky еще не определено, но промежуточные итоги выглядят интересно. Экспериментальный проект десятилетней давности успешно решил поставленные задачи и открыл дорогу разработке новых образцов. В ближайшее время им предстоит пройти необходимые проверки и побороться за место в войсках. Пока шансы двух вертолетов на базе X2 выглядят достаточно высокими.
Информация