Бурт Рутан - гений авиастроения
Зародившись в начале ХХ века, авиация сразу стала предметом живейшего интереса публики. Каждый из аппаратов тяжелее воздуха был ещё шокирующей диковиной, поэтому имена их конструкторов – братьев Райт, Блерио, Фармана, Кёртисса, братьев Шорт – были известны всей западной цивилизации, равно как и имена знаменитых пилотов.
Пётр Николаевич Нестеров со своим «Ньюпором» IV – именно на нём, или на таком же, он впервые в мире выполнил свою «мёртвую» петлю. Предварительно рассчитав её теоретически. А машину сконструировал, как нетрудно догадаться, мсье Ньюпор, французский лётчик а авиаконструктор, и звали его Эдуард
Потом к факту существования самолётов попривыкли, и единственными героями остались лётчики, покорявшие воображение дальними перелётами или немыслимым пилотажем. Например, у нас все знают русского лётчика Нестерова; но многие ли скажут, на каком самолёте, какого конструктора, он выполнил свою знаменитую петлю?
Первая мировая война поставила самолёт в один ряд с другими массовыми порождениями технического прогресса. Новые конструкции и достижения авиации сошли с первых полос газет, сделавшись лишь предметом интереса специалистов – и тех, для кого она стала увлечением. Время от времени какие-то события становились мировой сенсацией – как это было с первым одиночным перелётом через Атлантический океан или первым беспосадочным полётом из СССР в США через Северный полюс. И опять: множество культурных людей в наши дни вспомнит, что это свершения Чарльза Линдберга и Валерия Чкалова с товарищами. Но кто знает, что трансатлантический «Спирит оф Сент-Луис» был изготовлен фирмой «Райан», а разработкой чкаловского АНТ-25 в КБ Туполева руководил Павел Осипович Сухой?
Сейчас имена выдающихся авиаконструкторов прошлого на слуху только в той мере, в какой они увековечены в названиях созданных ими фирм – тех, которые продолжают существовать в наши дни, поглотив своих менее счастливых конкурентов. Создание современного самолёта – канонический пример коллективного труда сотен и тысяч людей; никому и в голову не придёт интересоваться их фамилиями.
Но одно исключение всё же есть. Его зовут Берт Рутан, и это имя лишь немногим уступает по популярности именам мегазвезд шоу-бизнеса и спорта, главных политических лидеров и модных кутюрье.
Рутан стал всемирно популярным в 1986 году, когда на самолёте его конструкции «Вояджер» впервые в истории был совершён беспосадочный облёт вокруг земного шара – длина трассы действительно немного превысила длину экватора нашей планеты. И что интересно, чего не было уже многие десятилетия: имя конструктора известно шире, чем имена пилотов этого рекордного перелёта.
Дик Рутан и Джина Йигер – экипаж кругосветного перелёта
Почему так? Почему из 1920-х запомнили Линдберга, а не Райана, а сейчас Берт знаменит больше, чем его брат Дик и Джина Йигер, более девяти суток управлявшие «Вояджером» в рекордном полёте, и Михаэль Милвилл, выигравший «Х-приз» на рутановском «Спейс Шип-1»?
Да, Альберт «Берт» Рутан стал знаменит на весь мир после кругосветки «Вояджера». Но специалисты, «фанаты» авиации и самые широкие круги «околоавиационной» общественности знали и ценили его и раньше.
Сантос-Дюмону и братьям Вуазен легко было удивлять современников своими аэропланами – их просто не с чем было сравнивать, тогда ещё не было никакой «классики», привычного и проверенного опытом облика самолёта. Любое взлетевшее сооружение производило сильнейшее впечатление самим фактом передвижения по воздуху. Не то теперь: любой обыватель знает, как должен выглядеть самолёт, будь то пассажирский лайнер, истребитель или легкомоторная машина для туристов и лесных патрулей. А любой инженер знает, из чего она должна быть сделана.
Однако самолёты Рутана всегда, начиная с самого первого, очевидно отличались от подавляющего большинства существующих конструкций, и степень этого отличия колеблется от «серьёзно» до «кардинально». Их беспрецедентная оригинальность обусловлена сочетанием двух признаков: из чего сделан самолёт и как он сделан. То есть: основной конструкционный материал и аэродинамическая схема.
Берт Рутан все свои самолёты, кроме самых первых, и даже космические корабли строит почти целиком из композитных материалов; и зачастую именно эти материалы только и делают возможной реализацию задуманной аэродинамической схемы. А схемы у самолётов Рутана – самые экзотические.
Первой его разработкой стал «Вари-Вигген», построенный 1972 году – в том году будущий знаменитый конструктор покинул ВВС США, где работал гражданским инженером по лётным испытаниям на авиабазе Эдвардс. Слово «Вигген» в названии машины появилось благодаря шведскому истребителю СААБ J-37 «Вигген», имевшему редкую в то время схему «утка» – когда горизонтальное оперение расположено не позади крыла, а впереди его. У такой схемы есть свои проблемы, поэтому Рутан с самого начала решил, что будет постепенно отрабатывать конструкцию, меняя геометрические параметры крыла и оперения. Отсюда – приставка «Вари» в названии самолёта.
«Вари Вигген»
Скептики не верили в успех, но уже тогда проявилось исключительное техническое чутьё молодого конструктора: после нескольких пробных вариантов получился отличный – при всём своем своеобразии – двухместный спортивный самолёт. Его конструкция была ещё деревянной; он имел треугольное крыло, толкающий винт, весил 770 кг и с двигателем мощностью 150 л.с. развивал скорость 262 км/ч. С 1976 года его стали продавать в виде комплекта деталей и приспособлений для домашнего строительства, и к середине 1980-х годов было продано примерно 900 таких комплектов. Некоторые из построенных самолётов летают до сих пор…
Беде BD-5J: «покет рокет»
Покинув ВВС, Альберт в течение двух лет работал в компании, выпускавшей в то время крохотный реактивный самолётик «Беде-5J», тоже в виде набора деталей – и тоже имевший большой коммерческий успех. Этот самолёт прозвали «pocket rocket» – «карманная ракета», – и в 1983 году он прославился в очередном фильме про Джеймса Бонда.
Наступил момент, когда Рутан пришёл к выводу о своевременности создания собственной фирмы для подобной деятельности. В 1974 была основана компания RAF. RAF – это Rutan Aircraft Factory, расположившаяся на территории аэропорта Мохаве, штат Калифорния. В названии фирмы просматривается некий уважительный каламбур, ибо более известным является другое прочтение аббревиатуры – Royal Air Fleet, Королевский воздушный флот Соединённого королевства Великобритании и Северной Ирландии.
Развитием «Вари-Виггена» стал «Вари-Изе» (Vari-EZ), сконструированный тоже ещё из дерева и пенопласта. Наверное, в это время те, кто был в курсе, стали понимать, что наблюдают начало деятельности выдающегося творца. Самолёт, взлетевший в мае 1975 года, имел совершенно особенную конфигурацию. Крыло с небольшой стреловидностью заканчивалось вертикально поднятыми законцовками, на которых располагались рули направления. (Впоследствии такие законцовки появились у реактивных лайнеров, например, у Ил-96 и Ту-204 – они заметно повышают аэродинамические характеристики крыла; они были известны давно, но вспомнил о них именно Рутан).
«Вари-Изе» (Vari-EZ)
Переднее горизонтальное оперение было несущим, то есть не только балансировало самолёт, но и создавало подъёмную силу. Двигатель с толкающим винтом (модифицированный автомобильный «Фольксваген») имел мощность 62 л.с., а у трёхопорного шасси складывалась носовая стойка – чтобы лётчику было легче залезть в кабину.
Однако не надо думать, что Рутан стремился к оригинальности ради неё самой. Все эти «изыски» сделали «Вари-Изе» рекордным самолётом: он показал на замкнутом маршруте дальность полёта 2621 км, что стало наивысшим мировым достижением для машин с взлётной массой до 500 кг. В дальнейшем на самолёт поставили двигатель в 100 л.с., и авиаторы-самодельщики к 1985 году собрали из купленных комплектов более 400 таких машин, сделав «Вари-Изе» одним из самых массовых любительских самолётов.
А в 1979 году появился «Лонг-Изе» («Long-EZ»), увеличенная модификация с крылом меньшей стреловидности и уже авиационным двигателем «Лайкоминг» в 115 л.с. Самолёт был специально сконструирован для максимально экономичных полётов на большие дальности, он мог держаться в воздухе более десяти часов, проходя расстояние свыше 2,5 тыс. км на 200 литрах бензина. Если же вместо кресла второго члена экипажа устанавливался дополнительный топливный бак, то дальность полёта возрастала до совсем уж головокружительной цифры: 7700 км! И это самолётик длиной чуть более 5 м!
«Лонг-Изе» (Long-EZ)
Конечно, и тут не обошлось без рекорда – более 6440 км в полёте по прямой. Меньшая дальность в рекорде по сравнению с максимальной с дополнительным баком объясняется, видимо, тем, что количество залитого топлива в рекордном полёте было ограничено, чтобы не выйти за рамки весовой категории.
При этом самолёт не был каким-нибудь тихоходным мотопланером, где всё принесено в жертву дальности. Его максимальная скорость превосходила 350 км/ч, а нормальная крейсерская – около 300 км/ч. Трудно удержаться от сравнения, хотя и не совсем корректного: в середине 1930-х годов учебно-тренировочный самолёт УТИ-2 конструкции Яковлева, тоже двухместный и с двигателем такой же мощности, мог развивать только порядка 200 км/ч и считался достаточно скоростным, чтобы на нём тренировались лётчики-истребители. Разумеется, ни о чём подобном в части дальности и речи быть не могло.
«Лонг-Изе» тоже прекрасно продавался: на конец 2005 года только в США было зарегистрировано порядка 700 таких самолётов. А вот с другой машиной того же периода получилось хуже. 5-местный малый пассажирский «Дефиант», подобный «Лонг-Изе», но крупнее его, намечался к выпуску на сборочной линии, но реально имел спрос лишь в виде комплектов чертежей, которых продали примерно 200.
Модель 74 «Дефиант» (Defiant)
Логическим продолжением этой линии стал 10-местный (плюс пилот) административный самолёт Модель 2000 «Старшип-1». Этот мини-лайнер Рутан сконструировал, работая в фирме «Бич Эркрафт» – известнейшем производителе личных и деловых самолётов и машин для местных авиалиний. Силовые элементы конструкции этого самолёта были выполнены из графит-эпоксидных композитных материалов.
Здесь надо сделать небольшую интродукцию. Понимая возможности новых неметаллических материалов, Рутан в 1982 году преобразовал свой «RAF» в фирму, ставшую теперь известной всему миру – «Скейлд Композитс» (Scaled Composites, где «Scaled» означает «Scaled Composites, the Advanced Link to Efficient Development»). В 1985 году «Скейлд Композитс» была куплена фирмой «Бич» и до 1988 находилась в её составе, а Берт работал на научно-исследовательский отдел «Бич». Сейчас «Скейлд» принадлежит Рутану и ещё нескольким акционерам.
«Старшип-1» впервые взлетел 15 февраля 1986 года, в 1988-м на него был получен базовый сертификат лётной годности, а в апреле 1989 была поднята в воздух первая серийная машина.
Модель 2000 «Старшип»
Самолёт в основном повторял схему «Вари»- и «Лонг-Изе», но весил он уже 6530 кг. Два турбовинтовых двигателя по 1200 л.с. с пятилопастными толкающими винтами установлены на задней кромке крыла близко к фюзеляжу. Он летает почти так же быстро, как и аналогичные реактивные машины – крейсерская скорость 620 км/ч (быстрее любого двухмоторного бомбардировщика времён Второй мировой с гораздо более мощными двигателями); дальность полёта составляет 3132 км.
Однако даже гениям удаётся не всё. «Старшип» оказался сложным в управлении и дорогим в эксплуатации. Из 53 построенных экземпляров удалось продать лишь несколько машин, и около 2003 года фирма закрыла этот проект.
Фирма «Скейлд Композитс» была создана именно для исследования нетрадиционных аэродинамических схем, воплощённых в самолётах из новейших неметаллических материалов. Этим она и занимается по сей день, правда, распространив теперь свою активность и на космос.
Каждая из конструкций Берта Рутана заслуживает подробного описания, они удивительно разнообразны, и это разнообразие в каждом случае преследует какую-нибудь конкретную цель. По заданию фирмы «Бич», искавшей варианты для замены своего «бестселлера» «Бонанза», Рутан построил концептуальный самолёт «Кэтбёрд» – пятиместный, поршневой, полностью композиционный, и, конечно, необычный. Самолёт имел три пары несущих поверхностей: основное крыло, передние крылышки и несущее хвостовое оперение. Совершенство этой машины в 1988 году было подтверждено победой в гонке Калифорния CAFE 400 – соревновании, где общая эффективность оценивается по интегральному показателю, включающему расход топлива, скорость и полезную нагрузку.
«Кэтбёрд»
Также для «Бич» был построен триплан «Триумф» – уменьшенная модель будущего делового самолета с двумя реактивными двигателями. По заказу частного лица Рутан сделал небольшой самолёт двухбалочной схемы с тянущим и толкающим винтами; в 1983 году самолёт в результате аварии был разрушен, но пилот остался невредим, так как кабина была рассчитана для выдерживания ударов с 22-кратной перегрузкой.
«Триумф»
Надо сказать, что автор необыкновенных конструкций имеет свои, весьма своеобразные, взгляды на будущее гражданской авиации. Точнее говоря, воздушного транспорта и его роли в жизни обыкновенных людей.
Он рассуждает примерно так – для понятности применим знакомые отечественные названия, сути это не меняет. Если вы хотите добраться из Рыльска, что в Курской области, в Клин на самолёте, то вам придётся доехать до Курска, там сесть на Ту-134 или Боинг 737, а от Москвы наземным транспортом добираться до Клина. Это по воздуху; а по земле придётся ехать, скажем, автобусом до того же Курска, поездом – до Москвы, и потом на электричке до Клина. Зачем это, если у вас есть автомобиль? Вы просто сядете в него и проедете из Рыльска в Клин по оптимальному маршруту.
Так вот, говорит Рутан, самолёт должен стать для человека, для семьи тем же, чем сейчас является автомобиль. Причем это произойдёт не когда-нибудь в далеком будущем, а уже лет через 15–25.
Понятно, что для этого нужны доступная и понятная навигационная система, чтоб не заблудиться в полёте. И, конечно, исключительно надёжные, очень простые в управлении самолёты, дешёвые в эксплуатации и – важно! – максимально безопасные в аварийных ситуациях.
С навигацией сейчас налаживается – приёмники спутниковых систем компактны, их использование становится всё более рутинным делом. А созданию такого самолёта во многом и посвящено творчество Альберта Рутана.
Исследуя вопросы повышения безопасности, конструктор в 1993 году построил «Бумеранг» – двухмоторный самолёт на одного летчика и пять пассажиров. Двухмоторный – это понятно, два двигателя надежнее одного. Сложности наступают, когда один из них отказывает: лететь-то самолет может, но для управления им в такой ситуации нужен опыт профессионала или спортсмена. Откуда ему взяться у десятков миллионов простых смертных? Вот в «Бумеранге» Рутан и постарался решить эту проблему – чтобы отказ одного из двух двигателей не приводил к опасному усложнению техники пилотирования.
«Бумеранг»
Машина получилась совершенно «рутановская», и даже более того: полностью асимметричная, фюзеляж с одним из двигателей расположен правее середины крыла, слева от него мотогондола второго двигателя, продлённая в хвост до оперения. Два киля, один на фюзеляже, второй на удлинённой мотогондоле; её хвостовая оконечность соединена с фюзеляжем горизонтальным оперением, тоже несимметричным.
Экспериментальный разведчик Bv 141
Мне известна лишь одна летавшая похожая конструкция – экспериментальный разведчик Bv 141, построенный фирмой «Бломм унд Фосс» в Германии во время Второй мировой войны. У того тоже фюзеляж был расположен не по оси симметрии, единственный мотор обособленно располагался на более длинной части крыла, а хвостовое горизонтальное оперение имело только одну полуплоскость… Впрочем, работы немецких авиаконструкторов и учёных в конце 1930-х – первой половине 1940-х – это тоже совершенно особенная страница в истории мировой авиации.
Как всегда у Рутана, результат соответствовал расчётам: остановка одного из двигателей не требовала от пилота НИКАКИХ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ, техника управления оставалась той же, даже если отказ происходил на малой скорости. Лётные характеристики тоже были на высоте: с нагрузкой в 450 кг самолёт развивал 530 км/ч (при суммарной мощности двух моторов всего 410 л.с.) и мог пролететь 3780 км.
Вообще же «Скейлд Композитс» является самой продуктивной в мире компанией в части разработки и постройки экспериментальных и исследовательских летательных аппаратов. Заказчиками являются крупнейшие фирмы и научные организации, работы выполняются в интересах важнейших программ. Например, для программы знаменитого бомбардировщика-невидимки В-2 была изготовлена его масштабная модель в 40% от натуральной величины. Были и ракеты, и беспилотные аппараты, и космические разработки в интересах НАСА, и даже 40-метровая ветроэнергетическая установка.
АТТТ
Очень интересный самолёт был создан в рамках программы АТТТ. Под эгидой ДАРПА – государственного агентства по перспективным военным разработкам – исследовалась концепция транспортного самолёта нового поколения с коротким взлётом и посадкой. Рутан по своему обыкновению предложил необычную схему: два тандемно расположенных крыла, соединённых длинными гондолами двигателей, причём заднее крыло было основным и имело большую длину, чем переднее. Хвостовое оперение было выполнено Т-образным. В соответствии с контрактом был построен и испытан опытный самолёт уменьшенного размера (62% проектной величины). Он совершил свой первый полёт 29 декабря 1987 года, и его необычная аэродинамическая компоновка обеспечила ему прекрасные характеристики укороченного взлёта и посадки – в чём и состояла поставленная задача.
Среди образцов продукции «Скейлд Композитс» есть и самый настоящий боевой самолёт. Оценить его совсем уж футуристический дизайн могут те, кто видел фильм «Асы. Железный орел-III» – на нём летает главный злодей. Рутан построил его по собственной инициативе, после участия в 1980-х годах в качестве консультанта в поисковой программе по созданию лёгкого самолёта для борьбы с боевыми вертолётами и непосредственной поддержки войск на поле боя. Тогда эта программа не получила развития, но интерес к таким машинам продолжает существовать.
Однодвигательный, одноместный штурмовик АРЕС (ARES) более чем на 50% выполнен из композитных материалов. Аэродинамическая схема – «утка», заднерасположенное крыло имеет двойную обычную стреловидность, переднее горизонтальное оперение – отрицательную. Два серповидных киля установлены на тонких балках, выступающих за заднюю кромку крыла.
АРЕС. Здесь хорошо виден воздухозаборник
Наибольшее влияние на формирование облика самолёта оказало намерение установить на нём 25-миллиметровую пушку GAU-12/U с вращающимся блоком из пяти стволов. Эта пушка (называется «Эквалайзер») была создана специально для самолёта морской пехоты AV-8B «Харриер» 2. Для неё был предусмотрен солидный боезапас: 220 снарядов. Для сравнения: две 30-мм пушки перехватчика МиГ-19, весившего раза в три больше, чем АРЕС, имели по 70 снарядов «на ствол». Пушку смонтировали в правой части фюзеляжа. Машина лёгкая, пушка мощная, с сильной отдачей… Чтобы исключить рысканье по курсу при стрельбе, фюзеляж пришлось сдвинуть на 76 см от середины крыла. Опять асимметрия, но это еще не всё.
А здесь – пушка
Пушка вместе с боекомплектом заняла весьма значительную часть фюзеляжа; куда ставить двигатель? Его разместили слева от пушки под углом к продольной оси самолёта, воздухозаборник вывели на левый борт, а систему выхода газов сделали искривленной, чтобы привести в норму направление вектора тяги. Дополнительное преимущество: пушка справа, воздухозаборник слева, – пороховые газы не попадают в двигатель, что могло бы привести к его неустойчивой работе и даже остановке.
Вот такая компоновка – как будто никто в мире раньше не занимался боевыми самолётами, как будто не наработано почти за столетие классических схем, проверенных многотысячными тиражами. Кто, кроме Берта Рутана, смог бы такое задумать и реализовать?
Самолёт совершил первый полёт в феврале 1990 года, а в 1993-м снимался в боевике. Однако не следует думать, что это просто некое приспособление для кинематографических трюков. Это реальная боевая машина: кроме пушки, на неё можно подвешивать ракеты класса «воздух-земля» и «воздух-воздух», есть отсек для разведывательной аппаратуры, а кабина, защищённая кевларовой броней, имеет катапультируемое кресло пилота и наддув для защиты от оружия массового поражения.
С турбовентиляторным двигателем тягой 1340 кг самолёт при весе 2,8 т имеет максимальную скорость у земли 650 км/ч, что более чем достаточно для борьбы с танками и вертолётами; на высоте его скорость больше, 750 км/ч. Но главное его лётное достоинство – поразительная, несравненная маневренность. Скорость разворота при полном боевом снаряжении составляет 36 градусов в секунду – как у самых маневренных истребителей-бипланов конца 1930-х годов! Массовый американский истребитель F-16С, сконструированный специально для воздушного боя на коротких дистанциях, способен лишь на 10,6 градуса в секунду…
Перспективы приобретения АРЕСа для ВВС США неясны, но он вполне может быть куплен развивающимися странами, которым «не по карману» приобретение классических современных боевых самолётов. Стоимость же этого штурмовика в серийном производстве должна составить, в зависимости от комплектации, 1–2 млн. долларов, что очень недорого для сегодняшнего дня.
Много, очень много образцов летающей техники создал выдающийся авиаконструктор современности, единственный в своем роде Альберт «Берт» Рутан. Образцов, исключительная новизна которых всегда была средством для решения конкретных и очень непростых проблем переднего края аэрокосмической науки и техники. Велик список его наград и учёных степеней в многочисленных институтах и университетах, причём последние присуждались ему, как правило, «гонорис кауза» – по совокупности достижений. Он имеет колоссальный авторитет и глобальную известность в авиационно-космических кругах.
А в 1986 году состоялся качественный переход – «широкая известности в узких кругах» превратилась в общемировую популярность. Произошло это благодаря действительно эпохальному событию – первому в мире кругосветному беспосадочному, без дозаправок в воздухе, перелёту очередного детища Берта Рутана – самолёта Модель 76 «Вояджер».
«Вояджер» – машина, принесшая Рутану поистине мировую славу
Были и машины, ставившие рекорды как раз в понятных категориях, как было с аппаратами серии «Изе» – я писал об этом в первой части. Но это была ещё та самая «широкая известность в узких кругах». И вот, наконец, настала пора сделать что-то по-настоящему великое, в мировом масштабе.
Считается, что сделать самолёт для полёта вокруг Земли Рутана попросил его брат Дик, бывший военный лётчик. Берт взялся за дело в 1982 году, и в июне 1984-го аппарат впервые поднялся в воздух.
В конструкции все подчинено одной идее – взять как можно больше горючего и расходовать его как можно экономнее. Схема – очень длинное тонкое крыло в задней части короткого фюзеляжа, по бокам от последнего – балки-цистерны, соединённые между собой и с носом фюзеляжа тоже узким и длинным (10 м) передним горизонтальным оперением; по килю на концах каждой из балок. «Вояджер» сделан целиком из композиционных материалов, что позволило получить вес планера всего 426 кг – это при длине фюзеляжа 7,74 м, балок – 8,9 м и размахе крыла целых 33,77 м!
В носовой и хвостовой частях фюзеляжа установлены два поршневых двигателя: впереди, с тянущим винтом, мощностью 130 л.с., и сзади, с толкающим – 110 л.с. Для экономии горючего носовой двигатель в крейсерском полёте, после набора рейсовой высоты, отключается (реально это было сделано на третьи сутки перелёта). А горючее размещается везде: в крыле, фюзеляже, боковых балках, даже в оперении. Его вес составляет 3180 кг – более 72% всего стартового веса самолёта. Причём в полёте горючее надо время от времени перекачивать из одного бака в другой по определённой схеме – при такой доле в полётном весе его распределение по «геометрии» самолёта играет решающую роль в формировании центровки машины.
Перелёт, начавшийся на рассвете 14 декабря 1986 года, длился 216 часов 3 минуты 44 секунды, за это время было пройдено 40 212 139 метров пути. От Филиппин и почти до Шри-Ланки (летели на запад) пилотов сопровождали тайфуны, для безопасности приходилось даже включать передний мотор. На шестые сутки, когда «Вояджер» пересёк побережье Сомали, было объявлено, что установлен новый абсолютный рекорд дальности беспосадочного полёта. Над центром Атлантики попали в сильное воздушное течение, которое сносило лёгкую машину в сторону Бразилии…
Преодолев все трудности, Дик Рутан и Джина Йигер 23 декабря приземлились на том же аэродроме авиабазы Эдвардс, с которого начинали свой путь. В баках оставалось 48 кг горючего. Они показали себя настоящими героями, подстать рекордсменам-авиаторам 1920-х–30-х годов: девять суток в тесной кабине, борьба со стихиями, и, кроме всего прочего, по 10 кг еды и воды на двоих на весь полёт.
Рональд Рейган наградил братьев Рутан и Джину Йигер Гражданской Президентской медалью. «Вояджер» теперь стоит в главной галерее Национального авиакосмического музея Смитсоновского института, рядом с «Флайером» братьев Райт и «Духом Сент-Луиса» Чарльза Линдберга.
В 2005 году рекорд «Вояджера» был дополнен ещё одним достижением – на этот раз это был кругосветный перелёт на одноместном (!) реактивном самолёте. Такой самолёт был заказан Рутану известным экстремалом Стивом Фоссетом, которого поддержал британский миллиардер, глава империи «Вирджин», Ричард Бренсон. Мистер Фоссет установил более ста рекордов в различных рискованных мероприятиях; так, в 2002 году он в одиночку облетел земной шар на воздушном шаре. Теперь Фоссету захотелось повторить то же, но уже на самолёте, и не более чем за 80 часов (это, видимо, дань уважения Жюлю Верну).
«Скейлд Композитс» работала над машиной параллельно с подготовкой к завоеванию «Х-приза». Разумеется, «Глобал Флайер» – так называется новый рекордсмен – целиком композитный, и его конструкция ещё более эффективна, чем у «Вояджера»: вес горючего составляет 82% от общего веса машины при взлёте. Лётчик размещается в небольшом «урезанном» фюзеляже, размер кабины позволяет ему лежать; сверху на задней части установлен турбовентиляторный двигатель с тягой 1020 кг. Самолёт тоже построен по двухбалочной схеме, но, в отличие от «Вояджера» с его передним горизонтальным оперением, использована почти обычная для такой схемы конфигурация – каждая балка на хвосте несёт небольшие киль и стабилизаторы с рулями, так что выглядит это как два самолёта, «нанизанные» на одно крыло по сторонам от пилотской гондолы.
«Глобал Флайер»
Перелёт проходил с 28 февраля по 3 марта 2005 года. За это время Стив спал всего несколько минут, у него выходила из строя спутниковая навигационная система, отмечался нерасчётный расход горючего. Но у него всё получилось, и даже лучше, чем он ожидал, – перелёт занял всего 67 часов. Ну, а Берт в очередной раз подтвердил свой недостижимый конструкторский уровень – «Глобал Флайер» показал на 75% лучшую топливную эффективность, чем любой из существующих реактивных самолётов.
Но одна рекордная попытка Рутану всё же не удалась.
В конце 1980-х годов американский миллионер, коллекционер авиатехники Роберт Понд задался целью установить новый мировой рекорд скорости для поршневых самолётов. Такие соревнования традиционно проводятся в Рино, США, и выигрывали их всегда машины, доработанные из лучших истребителей Второй мировой войны. Понд решил попытаться отнять рекорд у «ветеранов» и заказал конструирование претендента – конечно, Берту Рутану.
Разрабатывая «Понд Рейсер», Берт не стал повторять отточенные схемы «Мустанга» или «Лайтнинга». Два сильно форсированных автомобильных двигателя «Ниссан» по 1000 л.с. он установил в балках-обтекателях, закреплённых на крыле обратной стреловидности. Небольшой центральный фюзеляж с кабиной опирался своей носовой частью на заднюю кромку крыла. Хвостовые части фюзеляжа и балок связаны горизонтальным оперением, килей три – большой на фюзеляже и по маленькому на каждой балке. Композитный «Понд Рейсер» весил всего 1880 кг, – в три – четыре раза меньше, чем его «военные» конкуренты. По предварительным расчётам получалась скорость порядка 850 км/ч.
«Понд Рейсер»
Дик Рутан поднял самолёт в воздух 22 марта 1991 года, а в сентябре в Рино «Понд Рейсер» показал на сложном маршруте скорость 644 км/ч. Но возник пожар силовой установки (причину я в двух словах описал здесь), и машина вышла из строя, так и не установив рекорда. А 14 сентября 1993 года самолёт был разбит при жёсткой посадке, причём управлявший им Рик Брикет погиб.
Для справедливости отметим: это был специальный рекордный самолёт, рассчитанный на кратковременные форсированные лётные режимы и мастерское пилотирование. Машины, которые Рутан проектирует для массового использования, не ломаются ни в полёте, ни при грубой посадке.
…Сделал ли Альберт Рутан всё, что хотел сделать в области полетов в атмосфере? Вряд ли; как бы то ни было, первым его сенсационным достижением в новом тысячелетии стал уже космический полёт – правда, пока только суборбитальный. Выполняя комплект критериев присуждения «Х-приза», Рутан построил аппарат, достигший высоты 100 километров. Но начал он путь к покорению больших высот несколько раньше, чем вступил в гонку коммерческих покорителей космоса.
Самолет «Протеус», совершивший свой первый полёт 26 июля 1998 года, был заказан компанией «Энджел Текнолоджиз Корп.». Он предназначался для работы в составе системы сотовой телефонной связи «с элементами воздушного базирования». Задачей «Протеуса» было находиться в воздухе в течение 14 часов на очень большой высоте – чтобы оттуда охватывать ретрансляцией возможно большую площадь.
Это задание «Скейлд Копмозитс» воплотила в форме исключительно изящной машины, как всегда, необычного вида. Чтобы высоко и долго летать (при отсутствии требования большой скорости), аэроплан должен иметь крыло большого удлинения – то есть длинное и неширокое. У «Протеуса» таких крыльев два: прямое переднее и заднее, побольше размахом и изогнутое во фронтальной проекции – от фюзеляжа оно полого опускается вниз, затем поднимается вверх, и завершается это законцовками, снова отогнутыми вниз. Такая конструкция самолёта называется биплан-тандем, а форма крыла – «обратная чайка». Две балки, отходящие в хвост от заднего крыла, несут вертикальное оперение из верхнего и нижнего килей; горизонтальное оперение на этот раз вообще отсутствует. Экономичные турбовентиляторные двигатели установлены на пилонах сверху хвостовой части фюзеляжа.
«Протеус» очень красив. Я, не в силах сдержаться, помещаю два его фото, и даже не обрезаю их, они очень добротные, что не вызывает удивления, учитывая их источник.
И на этот раз требования были выполнены, что подтверждается тремя мировыми рекордами в своём классе, установленными «Протеусом» 25–27 октября 2000 года: максимальная высота 19 137 м, высота установившегося горизонтального полёта 18 873 м, высота полёта с грузом 1000 кг – 17 032 м.
Опыт, приобретенный в процессе постройки «Протеуса», был использован при проектировании «Белого рыцаря» («White Knight») – высотного самолёта-носителя, одного из двух элементов суборбитальной системы, выигравшей «Х-приз». Второй составляющей был собственно суборбитальный космический аппарат «Спейс Шип-1» («Space Ship One») – этой «парочке» и предстояло выиграть один из самых незаурядных конкурсов начала XXI века.
«Х-приз» был учреждён в 1996 году для поощрения интереса частных конструкторов и производителей к созданию аппаратов, способных доставить человека за пределы атмосферы. То есть к той области, где ранее всё делалось исключительно по заказам государственных организаций и за государственные деньги. Был образован фонд «Х-приза», установивший награду в 10 миллионов долларов тому, кто сумеет выполнить следующие три условия: доставить экипаж из трёх человек на высоту не менее 100 км; совершить безопасную посадку; повторить полёт на том же самом аппарате не позднее чем через две недели. Финансирование могло осуществляться только из частных средств.
В состав фонда вошли многие примечательные люди, как, например, первый космический турист Деннис Тито и Эрик Линдберг, внук знаменитого Чарльза. Главным судьёй стал бывший астронавт Ричард Стифосс, совершивший три полёта в космос. Назначили предельный срок розыгрыша: 2004 год.
«Скэйлд Композитс» официально – проведя пресс-конференцию с тремя сотнями журналистов – подключилась конкурсу в апреле 2003 года. К этому времени состав участников практически определился: соревновались 23 команды из разных стран. Все напряжённо работали – с большими или меньшими шансами на успех.
«WhiteKnightOne»
Но у Рутана уже был серьёзнейший задел. Его техника была уже разработана, «Белый рыцарь» испытывался в воздухе, завершалась постройка и наземные испытания «Спейс Шипа-1». 7 августа 2003 года был впервые произведен взлёт всей «спарки» со сбросом космической ступени. На высоте более 14 километров при скорости 400 км/ч суборбитер отделился от носителя и после 19 минут планирующего полёта (без запуска двигателя) произвел благополучную посадку.
К этому времени у квалифицированных «болельщиков» уже не было сомнений, что Рутан вышел на лидирующую позицию в этой гонке. Его соперники трудились в основном над простейшими системами: ракета с вертикальным стартом и посадка на парашюте или параплане. Были проекты и позамысловатее: со стартом с буксира за Боингом-747 или с подвески аэростата; немногие планировали горизонтальный взлёт и посадку на аэродром либо на воду. Российские участники намеревались использовать в качестве носителя для взлёта высотный исследовательский самолёт М55 «Геофизика» конструкции КБ имени Мясищева, а для посадки – тот же параплан.
Схема Рутана – сложнее и совершеннее. «Белый рыцарь» представляет собой экзотического вида двухбалочный моноплан с крылом, подобным заднему крылу упоминавшегося «Протеуса» – «обратная чайка», – только законцовки у «Рыцаря» отогнуты вверх. Т-образное хвостовое оперение установлено на боковых балках причудливой формы, которые несут также колеса шасси. Самолет имеет два реактивных двигателя; вряд ли стоит говорить, что его конструкция – как, впрочем, и у космической ступени –почти полностью композитная.
Сам же «Спейс Шип-1» напоминает рисунки 1960-х годов, на которых изображены космические аппараты или гиперзвуковые самолёты будущего. Фюзеляж – как пуля или капля с острым носом, по передней части довольно прихотливо разбросаны круглые иллюминаторы – почти так же выглядит фюзеляж «Белого рыцаря». Очень широкие и короткие крылья «Спейс Шипа» несут на внешних оконечностях балки с вертикальными килями, а на последних смонтированы односторонние – наружу от фюзеляжа – плоскости горизонтального оперения. Корабль имеет трёхопорное колёсное шасси обычного самолётного типа.
Как видим, система получилась опять исключительно своеобразная, рутановская. Никто ещё не строил ничего похожего для полётов на космические высоты. И столь же уникален двигатель, подобных которому тоже ещё не встречалось на пилотируемых космических аппаратах.
Такой двигатель называется гибридным, потому что его нельзя назвать ни твердотопливным, ни жидкостным. Дело в том, что горючее у этого двигателя твёрдое, а окислитель – жидкий; и эти компоненты тоже, мягко говоря, нетрадиционны. Горючим является разновидность… синтетической резины (!), а окислителем – закись азота, известная как «веселящий газ».
Что это даёт? Сразу многое. Во-первых, то, что горючее имеет твёрдое агрегатное состояние, гарантирует от возникновения «гремучей смеси» внутри и вокруг аппарата в случае утечки окислителя. Здесь же имеет смысл сказать, что выбранные компоненты не воспламеняются сами по себе даже при непосредственном контакте – в отличие, например, от компонентов топлива ракеты «Протон», которые, соединяясь, самовоспламеняются. Во-вторых, жидкий окислитель даёт возможность регулировать процесс горения и в случае необходимости быстро прервать его. В-третьих, твёрдое топливо, в составе которого есть и горючее, и окислитель, принципиально взрывоопасно, требует особой осторожности в обращении и особых условий при хранении. А у двигателя «Спейс Шипа» окислитель и горючее «разнесены». В-четвёртых, гидроксиполибутадиен (так называется горючее) и закись азота нетоксичны. Наконец, стоимость такого двигателя получилась невысокой.
Надёжный, безопасный, дешёвый – просто идеальный двигатель для массовых пилотируемых полётов!
Пусть это будет повторением, но надо сказать: опять у Рутана получилось что-то уникальное по всем характеристикам – от конструктивной схемы до перспективы практического использования.
Этой перспективе способствует ещё и то, что перегрузка на любой фазе суборбитального полёта «Спейс Шипа-1» не превышает 5 единиц – как на «американских горках». Поэтому Берт считает, что пассажиром его корабля может стать любой здоровый человек, и это не потребует никаких специальных тренировок.
Как же выглядит этот самый суборбитальный полёт? «Спейс Шип-1» подвешивается под фюзеляж «Белого рыцаря», который тривиально, по-самолётному, взлетает с полосы аэродрома. Благодаря своим длинным крыльям «Рыцарь» забирается на высоту порядка 15 км – вспомним «Протеус» с его рекордом поднятия груза на высоту. Подъём занимает около часа («Рыцарь» не гонщик, для него важна высота), после чего суборбитер отделяется от носителя, включает двигатель и под углом 84 градуса к горизонту устремляется ввысь.
Вот теперь всё идет быстро. Через несколько минут «Спейс Шип» достигает 100-километровой высоты. Три-четыре минуты он, переходя к этапу снижения, движется по параболе в окрестностях этой высоты – это апофеоз путешествия. В это время пассажиры наблюдают звёзды в чёрном космосе и испытывают неведомое ощущение невесомости. Если погода ясная, можно посмотреть на Землю – здесь уже можно писать «Земля» с большой буквы…
Потом начинается спуск, он занимает около 20 минут, проходит в режиме планирования и завершается самолётной посадкой. Скорость на спуске порядка трёх звуковых, так что специальной системы термозащиты конструкции, подобной известным плиткам шаттла и «Бурана», не требуется. Спуск – самый сложный этап полёта с точки зрения аэродинамики и управления, выдерживание заданного положения аппарата – примерно 70° к направлению полёта носом вверх – обеспечивается конструкцией крыла, задняя половина которого отклоняется и играет роль балансировочного щитка. На высоте 24 километра крыло принимает первоначальное положение, далее происходит обычный спуск с необходимым маневрированием и посадка.
Всё это было впервые произведено 21 июня 2004 года, управлял кораблем Михаэль Милвилл. А в октябре того же года, после пары полётов, выполненных в соответствии с правилами конкурса, Берт Рутан по справедливости – и отнюдь не неожиданно – стал обладателем «Х-приза».
***
Что же дальше?
На рубеже тысячелетий в обиход человечества вошло новое словосочетание – космический туризм. Может быть, учредители и попечители «Х-приза» поначалу и не имели в виду чего-то подобного, но после 2001 года информация о событиях, относящихся к конкурсу, стала тесно увязываться в прессе с темой космического туризма. Оно и понятно: успех кого-то из соревнующихся обещал дешёвое транспортное средство, без которого массовый «вывоз» досужих непрофессионалов за пределы атмосферы не мог бы состояться. Немецкий эксперт Фабиан Айлингсфельд в 2003 году так и определял задачу конкурса: привлечь внимание общественности, добиться крупных инвестиций и на основе победившей конструкции разработать транспортные системы для суборбитальных или даже орбитальных круизов, а также для дешёвого выведения спутников и сверхбыстрой доставки почты и пассажиров.
Теперь победившая конструкция имеется, и её создатель всерьёз увлёкся идеей коммерческого освоения околопланетного пространства в качестве новой среды для экстремального отдыха. Развитием «Спейс Шип-1» станет «Спейс Шип-2» (Space Ship Two), уже на восемь пассажиров. Нашелся и инвестор; характерно, что им стал тот же Ричард Бренсон, который, как мы помним, финансировал затею Стива Фоссета с одиночным перелетом вокруг света. Видимо, успех «Глобал Флайера» окончательно убедил его в надёжности бизнес-планов «Скэйлд Композитс» и достоверности предначертаний её главного конструктора.
А главный конструктор проектирует следующий суборбитер, который будет значительно лучше предыдущего. Мало того, что он будет брать в четыре раза больше пассажиров; этим пассажирам будут предоставлены значительно более комфортные условия: шаг кресел будет больше, их можно будет откинуть в горизонтальное положение, чтобы пожилым людям было легче переносить перегрузки. Правда, туалета не будет и в новом корабле; зато он будет подниматься на 135–140 километров, что даст туристам дополнительные полторы минуты космических впечатлений.
Под новые планы сэр Ричард организовал специальное отделение своей фирмы – «Вирджин Галактик». Он уже заказал Рутану флот из пяти восьмиместных аппаратов, начать эксплуатацию которых собирается в 2008 году. А в 2007-м Брэнсон начинает строительство первого коммерческого космопорта в штате Нью-Мексико – соглашение с властями уже достигнуто, и проект космопорта разработан.
Один из вариантов проекта космопорта в пустыне Мохаве, появившийся в СМИ сравнительно недавно
Строительство «космического вокзала» должно обойтись в 225 млн долларов, но расходы окупятся. Уже тогда, в середине истекающего десятилетия, вскоре после выигрыша «Х-приза», но задолго до появления какой-либо определённости с проектом нового многоместного орбитера, дела шли так, что коммерческий успех выглядел гарантированным. В конце 2004-го президент «Вирджин Галактик» Стивен Аттенборо говорил, что предприятием заинтересовались уже около 38 тысяч человек из 126 стран. Первым пользователям билет будет стоить 200 тысяч долларов, и уже более семидесяти человек эти деньги заплатили.
Вот что он тогда рассказывал:
– Компания зарезервировала 100 мест для тех, кого называет «основоположниками»… Примерно 85% «основоположников» – мужчины. Средний возраст – 50 лет, это поколение детей, не разучившихся мечтать, но самому младшему всего 16. У нас есть отцы с сыновьями и целая семья. Самой старшей может оказаться 90-летняя бабушка из Нидерландов, которая отметила своё 85-летие скайдайвингом…
Со временем цена должна сильно снизиться – сам Берт Рутан пообещал это на слушаниях в Конгрессе США. Нормальный рабочий режим проекта – 3 тысячи суборбитальных путешественников в год, на него планируют выйти через пять лет после начала эксплуатации.
К слову сказать, цена на гипотетические билеты у конкурентов Рутана по «Х-призу», пока у них ещё было настроение об этом рассуждать, доходила до 750 тысяч долларов.
«Спейс Шип-2» и частный космодром в штате Нью-Мексико – не единственные практические последствия триумфа уникального конструктора. Надо полагать, что «Спейс Шип-1» останется лишь прототипом более крупного корабля; а вот «Белому рыцарю» нашлась постоянная работа. По сообщению представителя НАСА Майкла Бракуса, в его ведомстве принято решение использовать этот высотный самолёт, недорогой, достаточно грузоподъёмный и эффективный, для доставки на стартовую высоту исследовательского гиперзвукового аппарата Х-37В на этапе его атмосферных испытаний.
Видите? Действительно, используют
А что же сам Берт Рутан? Пишут, что после завершения работ по «Спейс Шипу-2» он собирается сделать перерыв в конструировании и заняться коммерческой стороной проекта. Интересно, сможет ли это получиться у человека, который за 30 лет создал 30 моделей летательных аппаратов – и каких моделей! А тут ещё у «Х-приза» появилось продолжение: американский предприниматель Роберт Бигелоу собирается заплатить уже 50 млн долларов частной компании, которая сможет без участия государства построить аппарат, способный выйти на устойчивую околоземную орбиту. Неужели великий Берт останется в стороне от такого дела?
Честно говоря, не верится…
Информация