Теория, практика и перспективы. Американские проекты погружающихся самолетов
Один из вариантов самолета-подлодки от NSWC Carderock
На протяжении многих десятилетий регулярно появляются различные проекты и концепты погружающихся самолетов – аппаратов, способных попеременно совершать аэродинамический полет и подводное плавание. Ввиду объективных ограничений и трудностей ни один проект такого рода не дошел до практического применения. Однако исследования в этой области продолжаются, и ведущая роль в них остается за США. Их военно-морские силы проявляют большой интерес к технике необычного класса.
Объективные трудности
Любой проект погружающегося самолета сталкивается с рядом объективных трудностей. Объединение двух принципиально разных функций всегда усложняет конструкцию, вплоть до потери способностей к одной из них. Подобные сложности наблюдаются в контексте планера, силовой установки, грузового отсека и т.д.
В конце двухтысячных годов организация Naval Surface Warfare Center Carderock Division из состава ВМС США провела очередную научно-исследовательскую работу на тему самолетов-подлодок. В ней был сформирован точный круг задач и проблем, характерных для подобных проектов, а также предложены варианты их решения на основе актуальных технологий. Важно, что на финальной стадии этой НИР такие предложения были подтверждены испытаниями масштабных моделей.
Компоновка аппарата от NSWC Carderock
Погружающийся самолет нуждается в легком и прочном планере, способном обеспечить полет в воздухе и выдержать давление воды на рабочих глубинах. Кроме того, в нем необходимо предусмотреть все необходимые устройства и отсеки. Так, самолет нуждается в объемных топливных баках, а подлодке необходимы балластные цистерны.
Серьезной проблемой является разработка силовой установки. Скрытное подводное плавание и полет в воздухе являются принципиально разными процессами для разных двигательных установок. Вследствие этого аппарат должен иметь два отдельных двигателя или некую комбинированную систему.
Известные трудности следует ждать при формировании комплекса бортового оборудования. Самолету-подлодке нужны особые средства навигации и связи, способные попеременно работать в разных условиях. Этот фактор также нужно учитывать при формировании комплекса вооружений, грузовых отсеков и т.д.
Подводное крыло
Наиболее интересным и проработанным среди современных проектов является концепт, сформированный в 2010 г. американским центром NSWC в рамках упомянутой НИР. Целью этой работы было определение возможности создания погружающегося самолета, способного взлететь с морской платформы, преодолеть 400 миль по воздуху и пройти 12 морских миль под водой, после чего высадить боевых пловцов. Затем требовалось совершить обратный путь на платформу. Продолжительность пребывания под водой задавалась на уровне 3 сут.
Масштабная модель осуществляет взлет с воды. Фото из доклада NSWC Carderock
Оптимальной сочли компоновку «летающее крыло» с выступающим фюзеляжем большого объема, стреловидной передней кромкой и двигателями на верхней и нижней поверхностях. Крыло отдали под баки и цистерны разного назначения. Силовая установка включала пару турбовентиляторных двигателей для полета и винторулевую колонку с электромотором для плавания. Внутри фюзеляжа и крыла удалось разместить кабину для двух членов экипажа и отдельный отсек для шести десантников. Для взлета и посадки предложили особое лыжное шасси.
В NSWC Carderock проработали два варианта самолета-подлодки. Более крупный имел размах крыла ок. 33 м при длине ок. 10 м. Его расчетная масса достигла 17,7 т. Крейсерская скорость определялась в 200 миль в час в воздухе и 6 узлов под водой; другие параметры должны были соответствовать исходному заданию.
В соответствии с этими идеями было построено несколько макетных образцов. С их помощью отработали полет в воздухе и взлетно-посадочные режимы. Также исследовалась специфика погружения и работы на небольших глубинах. Наибольшие сложности, по очевидным причинам, вызвали вопросы перехода из одной среды в другую. Тем не менее, удалось найти оптимальные варианты узлов и агрегатов, а также сформировать наиболее удобные методики выполнения различных процессов.
Изделие Flimmer в полете. Фото NRL
По результатам этой НИР NSWC Carderock констатировал принципиальную возможность создания грузопассажирского погружающегося самолета на основе доступных технологий. Однако, насколько известно, эта НИР не получила развития, и предложенный облик не использовался в реальных проектах. Впрочем, за рубежом циркулируют слухи о возможном запуске опытно-конструкторской работы, которая пока остается секретной.
Морской планер
В середине десятых годов Управление военно-морских исследований (Office of Naval Research, ONR) и Военно-морская лаборатория (Naval Research Laboratory, NRL) демонстрировали новые варианты самолетов-подлодок, адаптированных для решения конкретных задач. Подобные изделия предлагалось использовать для усиления противолодочной обороны.
Первым появился Flimmer (образовано от Flyer и Swimmer – «летун» и «пловец») от NLR. Это был аппарат схемы «бесхвостка» с развитым веретенообразным фюзеляжем и прочным стреловидным крылом с килями на законцовках. В хвосте находился толкающий винт. Позже появилось изделие Flying Sea Glider нормальной аэродинамической схемы с прямым крылом и полноценным хвостовым оперением. Этот аппарат предназначался для планирующего полета и не имел двигателя.
Концепция Flimmer / Flying Sea Glider предусматривала использование беспилотника-подлодки в качестве противолодочного средства. Такое изделие должно сбрасываться носителем и совершать полет над морем, выполняя поиск подводной цели. Обнаружив ее, БПЛА должен приводниться и уйти под воду. Затем он наводится на подлодку противника и поражает ее своей боевой частью. Flimmer первой версии был способен к самостоятельному полету и плаванию. Flying Sea Glider должен был работать по принципу подводного планера и двигаться под водой только за счет набранной энергии.
Ранний вариант изделия Flying Sea Glider. Фото US Government Executive
В 2015-18 гг. два варианта беспилотников-подлодок прошли испытания и подтвердили свою способность решать поставленные задачи. При этом необходимо отметить, что предложенная концепция противолодочного БПЛА в значительной мере упростила разработку проекта. Два изделия от ONR и NRL должны совершать полет «в один конец». Выход из воды и взлет не предусматриваются.
Курс на упрощение
В 2018 г. специалисты Университета Северной Каролины опубликовали информацию по своей НИР на тему беспилотника-подлодки, проведенной по заказу DARPA. Аппарат самолетной схемы, «вдохновленный морскими птицами», прошел необходимые испытания и успешно продемонстрировал возможность работы в двух средах и перехода между ними.
Этот аппарат построили по нормальной аэродинамической схеме с прямым крылом размахом 1,42 м. Длина изделия – 1,32 м. В носовой части веретенообразного фюзеляжа разместили электродвигатель с воздушным винтом для полета. Центральный объем отдали под аккумуляторы и средства управления. В хвосте фюзеляжа, перед трубчатой балкой, находился мотор для передвижения под водой. При помощи длинного вала он вращал гребной винт, установленный внутри хвостового оперения.
Посадка на воду осуществлялась с большим углом атаки, чтобы снизить силу удара. После этого, используя штатные рулевые поверхности, БПЛА мог погружаться. Процедура взлета начиналась на некоторой глубине. Аппарат занимал вертикальное положение и начинал всплытие за счет гребного мотора. Подняв нос над поверхностью, беспилотник включал полетный двигатель.
БПЛА, "вдохновленный морскими птицами", взлетает из воды. Фото Университета Северной Каролины
В проекте Университета Северной Каролины и DARPA была реализована достаточно простая схема самолета-подлодки, показывающая необходимые возможности. Однако о развитии этих идей ничего не известно. Вероятно, подобная архитектура может показывать высокие характеристики только в малом масштабе. Создание полноразмерного самолета такого вида будет крайне сложным и вряд ли даст все желаемые возможности.
Неясное будущее
Таким образом, Пентагон и разные его структуры не теряют интереса к погружающимся самолетам и время от времени запускают разработку новых образцов такого рода. Однако результаты этих программ пока достаточно скромны. Разработаны и проверены на практике несколько концепций подобного летательного аппарата с теми или иными особенностями и преимуществами, однако дальше дело пока не идет. Ни одна из научно-исследовательских работ не переродилась в полноценный проект с заделом на будущее практическое применение.
Основной причиной этого можно считать специфическое соотношение затрат и возможных выгод. Полномасштабную разработку самолетов-подлодок, несмотря на принципиальную возможность, все еще считают нецелесообразной. В то же время, уделяют достаточно внимания исследованиям в этой области и поиску перспективных решений. Кроме того, остается неопределенным возможное место необычных образцов в ВВС или ВМС. Под вопросом и их преимущества перед другими средствами и системами традиционного облика.
Таким образом, как в прошлом, так и сейчас, главным итогом всех новых проектов в области погружающихся самолетов становится научный, конструкторский и практический опыт. Будет ли он использован в реальных проектах – зависит от потенциального заказчика. Пока, при всем интересе к перспективным технологиям, ВМС и ВВС США предпочитают обходиться традиционными решениями.
Информация