Конвертоплан будущего Bell HSVTOL
Три варианта конвертоплана HSVTOL в виртуальном полете
В начале августа компания Bell Textron анонсировала проект HSVTOL (High-Speed Vertical Take-Off and Landing), целью которого является создание целого семейства конвертопланов на базе общих решений. Летательные аппараты новой линейки смогут взлетать и садиться вертикально, а в горизонтальном полете развивать высокую скорость. Для решения таких технических задач предлагается несколько любопытных идей и технологий.
Перспективная концепция
Концепт-проект HSVTOL предлагает создание архитектуры летательного аппарата с возможностью масштабирования под разные задачи. В опубликованных материалах уже показано три варианта конвертоплана – от малоразмерной беспилотной машины до грузового аппарата в размерности самолета C-130. Кроме того, в Bell прорабатывают различные дополнительные системы, такие как морские платформы для обеспечения работы БПЛА.
Во всех случаях конвертоплан HSVTOL представляет собой машину с обтекаемым фюзеляжем и среднерасположенным крылом, на законцовках которого размещены гондолы с воздушными винтами. В хвосте предусматривается двухкилевое оперение. В верхней или хвостовой части фюзеляжа должен располагаться основной турбовальный / турбореактивный двигатель, отвечающий за вращение винтов и создание реактивной струи на разных режимах полета.
Предполагается, что HSVTOL будет взлетать вертикально при помощи двух несущих винтов. За счет разворота гондол в вертикальной плоскости он сможет перейти к горизонтальному полету. Для разгона до максимальных скоростей предлагается использовать реактивную тягу и подъемную силу крыла; лопасти винтов при этом должны складываться вдоль гондол.
Техника на аэродроме
Как утверждается, по такой схеме могут строиться летательные аппараты разного размера, грузоподъемности и назначения. По расчетам, возможно превышение скорости полета 400 узлов (740 км/ч). Впрочем, каждый проект семейства фактически придется разрабатывать отдельно с применением агрегатов и конструкций, соответствующих техническому заданию.
В начале августа компания «Белл» раскрыла только предполагаемый облик новых конвертопланов и некоторые их характеристики. На днях о проекте стало известно больше: 10 сентября издание The Drive в рубрике The War Zone опубликовало любопытную статью на эту тему. В ней руководитель направления перспективных технологий Bell Джефф Ниссен рассказал об истории разработки конвертопланов и раскрыл новые данные об актуальном проекте HSVTOL.
Общие подходы
Главной задачей проекта HSVTOL является достижение максимально возможной скорости и дальности полета. По этим параметрам новые образцы должны превосходить существующие конвертопланы. С этой целью были проведены некоторые исследования, в ходе которых определили оптимальный уровень летных характеристик.
Установлено, что летательный аппарат новой схемы должен развивать крейсерскую скорость не менее 400 узлов. При менее высоких требованиях по скорости можно использовать «традиционную» схему конвертоплана, использующего винты на всех режимах. Максимальная скорость не должна превышать 0,85 М (более 1000 км/ч в зависимости от высоты). После превышения этого значения ожидается значительный рост сопротивления воздуха. Его можно преодолеть за счет повышения тяги «маршевого» двигателя, однако это ухудшит топливную эффективность и сократит возможную дальность.
Средняя модификация HSVTOL в спасательной операции
Расчетная маневренность HSVTOL выше, чем у других конвертопланов. Легкий или средний аппарат сможет совершать энергичные эволюции и летать с огибанием рельефа местности. Впрочем, достижение маневренности на уровне современных истребителей невозможно.
Планер конвертоплана разрабатывается с учетом снижения заметности, однако его архитектура и экстерьер ограничивают достижимые результаты в этой области. Возможность сложить винты убирает один из главных демаскирующих факторов, однако и на этом режиме машина будет заметнее, чем специально разработанные стелс-самолеты.
Вместе с конвертопланом в «Белл» прорабатывают вопросы базирования. К примеру, БПЛА семейства HSVTOL можно использовать с безэкипажной надводной платформой Sea-based Logistics Unmanned Refuel/Re-arm Platform (SLURRP). Аппарат сможет садиться на такую платформу, автоматически заправляться и снова подниматься в воздух. Средний летательный аппарат можно будет использовать с более крупными платформами, экипажными или автономными.
Вопрос двигателя
Главной задачей проекта HSTOVL является поиск оптимальной архитектуры силовой установки. Сейчас Bell прорабатывают несколько ее вариантов на основе существующих и перспективных компонентов. Одни версии допускают максимально быстрое доведение проекта до испытаний, но ограничивают технические характеристики. Другие схемы позволяют получить высокие летные данные, однако отличаются сложностью и требуют дополнительной проработки.
Легкий БПЛА на платформе SLURRP
Наиболее простой подход предлагают реализовать в проекте легкого БПЛА. Такой аппарат должен получить «подъемный» ТВД с трансмиссией к обоим винтам и «маршевый» ТРД. Эта схема позволяет максимально быстро разработать и довести до испытаний опытную машину, используя доступные на рынке двигатели. Однако она не отличается весовой эффективностью и ограничивает общий уровень характеристик.
Для более крупных вариантов HSVTOL предлагаются комбинированные схемы, в которых полет на всех режимах будет обеспечен одним двигателем или несколькими с необходимой суммарной мощностью. Расчеты уже показали, что ТВД не даст нужные характеристики на двух основных режимах работы, и потому нужно другое решение.
На уровне теории рассмотрели двигатель Pratt & Whitney F135 с подъемным вентилятором, разработанный для истребителя F-35B. При всех своих преимуществах, он показывает недостаточную тягу и, как минимум, нуждается в доработке. Изучается гибридная схема, в которой ТРД связан с генератором, а несущий винт вращается электромотором. Такой вариант представляет интерес, но пока не может показать высокую топливную или весовую эффективность.
Опытный конвертоплан Bell V-280 Valor - один из самых скоростных в своем классе
Оптимальным вариантом считают многорежимный газотурбинный двигатель, способный попеременно выдавать большую мощность на вал и создавать высокую реактивную тягу. Однако изделия такого класса пока не продвигались дальше испытаний, а разработка нового образца займет неопределенное время. Поэтому в ближней и средней перспективе в «Белл» планируют изучать и прорабатывать только доступные изделия.
Набегающим потоком
Большой интерес представляет конструкция воздушных винтов, разработанная для HSVTOL. При переходе к скоростному полету аппарат должен флюгировать лопасти и затем укладывать их вдоль гондолы. Оптимальная конструкция такого винта была создана и испытана еще в 1972 г. и показала все свои преимущества.
Складывание лопасти осуществляется при помощи шарнира в комлевой части. Какие-либо приводы отсутствуют. Лопасть должна менять свое положение только за счет набегающего потока воздуха. При этом предусматривается система торможения, управляющая скоростью перемещения лопастей.
Серийный конвертоплан MV-22 выполняет посадку на авианосец
Испытания начала семидесятых показали возможность выполнения 30-40 циклов складывания и раскладывания на скоростях 150-175 узлов (280-325 км/ч) без перерыва. Вероятно, дальнейшее развитие проекта, а также применение современных материалов и технологий позволит обеспечить работоспособность оригинальной схемы и на 400 узлах.
Теория и практика
Таким образом, проект HSVTOL пока находится на самых ранних стадиях, предусматривающих проработку основных идей и поиск технических решений. При этом строительство и испытания опытной техники все еще остается делом неопределенного будущего – пока компании-разработчику предстоит оценить реальные перспективы проекта и определить целесообразность его продолжения.
Как следует из официальных заявлений и сообщений, компания Bell Textron смотрит в будущее с оптимизмом, и дело не только в желании продемонстрировать свой интерес к перспективным разработкам. Компания имеет большой опыт и компетенции в сфере летательных аппаратов вертикального взлета. Кроме того, постоянно выдвигаются, изучаются и берутся в работу новые идеи и концепции. На основе старого опыта и современных предложений действительно могут создать технику нового класса – или даже целого семейства.
Однако излишний оптимизм вряд ли уместен. Предлагаемый концепт HSVTOL сталкивается с несколькими серьезными проблемами, без решения которых не удастся создать конвертоплан с требуемым уровнем характеристик. В ближайшем будущем компании Bell Textron и смежным организациям предстоит решить все эти вопросы – и тогда станет ясно, каким будет конвертоплан будущего.
Информация