Краткий обзор проектов гибридных летательных аппаратов

В последние несколько лет проекты гибридных летательных аппаратов, способных одновременно сочетать в себе, например, качества самолета, дирижабля и вертолета, становятся все более популярны. Разработками подобных аппаратов сегодня занимаются несколько стран, чьим гражданским и военным организациям требуются воздушные средства доставки людей и грузов с увеличенной грузоподъемностью и возможностью ультракороткого взлета. Некоторые из этих проектов основаны на идеях, предложенных еще в 1980-х годах.

С любой поверхности

В 2012 году в Евросоюзе был основан проект разработки гибридного самолета с предельно коротким взлетом и посадкой на любые поверхности (ESTOLAS, Extremely Short Take Off and Landing on Any Surface). Проект контролирует Еврокомиссия, а его координатором выступает Александр Гамалеев из Рижского технического университета. Основной задачей программы является создание летательного аппарата, который сочетал бы в себе возможности дирижабля, вертолета, самолета и судна на воздушной подушке. Такой гибрид должен уметь осуществлять взлет и посадку на любую поверхность.

Аэродинамическая модель ESTOLAS
 

Аппарат предполагается сконструировать по схеме «смешанного крыла» с дискообразным центропланом, который будет служить не только в качестве грузовой кабины. Специальные отсеки центроплана будут наполняться гелием для создания дополнительной подъемной силы. Планер ESTOLAS предполагается выполнить из композиционных материалов с применением трехслойного покрытия из пенных и сотовых заполнителей. Такое решение позволит сделать конструкцию аппарата в два раза легче по сравнению с металлической.

Согласно эскизам проекта летательный аппарат будет оснащен двумя двигателями с толкающими воздушными винтами в хвостовой части и одним подъемным вентилятором, расположенным в специальной шахте внутри центроплана. В сочетании с подъемной силой, создаваемой гелием, центральный вентилятор будет обеспечивать ультракороткие взлет и посадку. Хвостовая часть ESTOLAS будет выполнена двухбалочной с П-образным оперением, сочетающим в себе рули курса и высоты. Крыло планируется сделать складным для перевозки аппарата в транспортных самолетах и на поездах.

На стадии проектирования планируется проработать четыре основные версии ESTOLAS: малой (одна-две тонны), средней (40-60 тонн), большой (100-200 тонн) и супербольшой (200-400 тонн) грузоподъемности. По итогам работ, финансирование которых определено на уровне 708,4 тысячи евро, должны быть созданы виртуальные модели различных вариантов аппарата, а также радиоуправляемая модель ESTOLAS. Согласно действующим планам, проект нового летательного аппарата должен завершиться в мае 2014 года.

Идея из Тюмени

В основу европейского проекта гибридного аппарата легли идеи и наработки российского инженера Александра Филимонова, предложенные еще в 1987 году. Инженер, работавший в Тюменском индустриальном институте, занимался разработкой такого воздушного судна, которое можно было бы использовать для доставки тяжелого оборудования на Ямбургское газоконденсатное месторождение.

Работы по созданию экспериментального образца безаэродромного самолета велись в Тюмени на протяжении десяти лет. В 1994 году был создан летный образец аппарата, который сегодня известен под названиями «Бэлла-1», ФИАЛКА (Филимонова аэростатический летательный комбинированный аппарат) и БАРС (безаэродромный аэростатически разгруженный самолет). Этот аппарат сначала принимал участие в стендовых, а затем и в летных испытаниях на заснеженном поле, застывшей реке и поймах рек летом. Испытания проводились в течение двух лет.

  

   

   
«Бэлла-1»

Длина построенного прототипа «Бэлла-1» составляла десять метров, а диаметр подъемного винта — 1,8 метров. Нормальная взлетная масса аппарата равнялась 1,2 тонны. Он был оборудован двумя маршевыми двигателями мощностью 64 лошадиных сил и одним подъемным мощностью 64 лошадиных сил. «Бэлла-1» с дискообразным центропланом и складным крылом был способен совершать полеты на скоростях от 60 до 250 километров в час на расстояние до трехсот километров. Грузоподъемность «Бэлла-1» (уже не прототипа) должна составлять 600 килограммов.

Конструкция ESTOLAS основана на гибридном аппарате Филимонова и, очевидно, отличается только использованием более современных материалов и масштабированием. И перспективный европейский аппарат, и «Бэлла-1», по проекту, имеют в нижней части надувной посадочный тор, который также служит и ограждением для воздушной подушки, колесно-лыжные опоры. Эти технические решения и должны обеспечивать взлет и посадку аппарата на любые поверхности.

В 1997 году аппарат «Бэлла-1» получил патенты в статусе изобретения и промышленного образца в России, США и Германии. При этом сам проект так и не был доведен до конца. По словам Гамалеева, причинами этого стали отсутствие финансирования. Впрочем, будет ли европейский проект более успешным, пока сказать сложно. Отметим, что при полете посадочный тор убирается, поэтому сопротивление воздуха для такого аппарата сравнимо с сопротивлением воздуха Ан-2 (центроплан особого сопротивления не создает).

Самолетодирижабль

Отчасти похожая на ESTOLAS и «Бэлла-1» разработка велась в 2010-2012 году в интересах Армии США. Разработкой проекта гибридного летательного аппарата LEMV (Long Endurance Multi-intelligence Vehicle), совмещающего в себе возможности самолета и дирижабля, занималась американская компания Northrop Grumman. Военные планировали использовать аппарат для наблюдения, радиоэлектронной разведки и постановки помех, ретрансляции сигналов и для контроля воздушного пространства.

  
LEMV

LEMV проектировался в качестве опционально-пилотируемого аппарата, в основу конструкции которого был положен жесткий корпус самолетного типа. На верхней и нижней поверхностях жесткого корпуса располагались надувные тканевые объемы. Предполагалось, что серийный аппарат должен был совершать взлет по-самолетному, а после достижения нужной высоты — полностью наполнять газовые объемы и превращаться в дирижабль. При этом в режиме дирижабля основные двигатели могли использоваться для перемещения между разными объектами или для выработки энергии для бортового оборудования.

Согласно проекту, длина LEMV должна была составить 91,5 метра, а грузоподъемность — 1,1 тонны. Аппарат должен был находиться на высоте шести тысяч метров на протяжении 21 дня. На беспилотник планировалось установить двигатели, способные выдавать мощность в 16 киловатт. Особенностью конструкции LEMV являлось отсутствие потребности в специальных взлетно-посадочных полосах или причальных мачтах. Первый полет американского аппарата состоялся 7 августа 2012 года. Его продолжительность составила 90 минут.

Осенью 2012 года проект LEMV был закрыт. Это произошло из-за сокращения военного бюджета и значительного отставания проекта разработки от оговоренного контрактом Армии США графика. Изначально планировалось, что LEMV совершит первый полет спустя 12-13 месяцев (июнь-июль 2011 года) после подписания контракта, а еще через 18 месяцев (январь-февраль 2013 года) поступит на войсковые испытания в Афганистан. Стоимость программы разработки аппарата оценивалась в 517 миллионов долларов, однако на проект были потрачены всего 154 миллиона.

Двигай небо

О преимуществах гибридной дирижаблеподобной техники задумались и в России. В 2010 году правительство Ульяновской области утвердило пятилетнюю программу по строительству «летающей тарелки» — дискообразного летательного аппарата. Разработкой проекта должна была заняться компания «Локомоскай», впервые объявившая о нем в начале 2000-х годов. Запустить первые аппараты в серию планировалось уже в 2012 году, однако в реальности работы так и не вышли из стадии эскизов и моделей.

    
«Локомоскайнер»

Предполагалось, что внутри жесткого корпуса «летающей тарелки» — «Локомоскайнера» — будут располагаться два газовых объема. Один должен был содержать гелий, а второй — наполняться горячим воздухом от маршевых двигателей, обеспечивающих передвижение аппарата в горизонтальной плоскости на скорости до 110 километров в час. Такое использование газовых объемов позволяло бы контролировать подъемную силу, действующую на дирижабль, а значит и регулировать высоту его зависания.

Предполагалось, что дальность полета «Локомоскайнеров» будет составлять до трех тысяч километров. Отличительными же чертами «Локомоскайнера», который планировалось выпускать в нескольких вариантах, должна была стать грузоподъемность. Самый маленький аппарат предполагалось использовать для перевозки грузов массой до 600 килограммов, а самый большой — 600 тонн. Для сравнения, транспортный самолет Ан-225 «Мрия» способен перевозить до 253,8 тонны; это абсолютный рекорд грузоподъемности среди летательных аппаратов такого класса.

По сути же, российская разработка начала 2000-х годов была возрождением проекта «Термоплан», реализацией которого занимался Ульяновский завод в конце 1980-х — начале 1990-х годов. Этот аппарат разрабатывался специально для освоения труднодоступных районов Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока, не имеющих подготовленных взлетно-посадочных полос. В 1991 году был сконструирован и испытан первый прототип «Термоплана», получивший обозначение АЛА-40. Его испытания проводились до 1992 года.

«Термоплан»

 

Прототип имел в диаметре 40 метров и в высоту — 16 метров. АЛА-40 был оснащен двумя газовыми объемами для гелия и отработанных горячих выхлопных газов маршевых двигателей. Проект «Термоплана» так и не был реализован, поскольку после распада СССР его финансирование практически полностью прекратилось. С 1990-х годов разработку «летающих тарелок» несколько раз планировалось возобновить, однако реальных шагов к этому предпринято не было.

Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab^® по материалам сайта Lenta.ru.

Другие новости по этой теме на сайте FEA.ru:

17.09.2013 Эволюция основного оружия: зачем создавались необычные пули
20.08.2013 Новости мира композитов и композитных структур. Армия США предпочитает более прочные и легкие композитные материалы металлам
03.08.2013 Революция в проектировании и производстве оптимальных элементов конструкций на основе объединения технологий производства добавлением слоев (Additive Layer Manufacturing, ALM) и HyperWorks Optistruct топологической оптимизации
19.07.2013 NASA и компания Aerojet Rocketdyne провели испытания инжектора жидкостного ракетного двигателя, изготовленного с применением 3D-печати
17.07.2013 В США разработан способ 3D-печати жидким металлом при комнатной температуре
27.06.2013. Усталость композитных конструкций: новый инструмент для прогнозирования долговечности волокнистых композитов от компаний Safe Technology и Firehole Composites
22.05.2013 Новости мира композитов и композитных структур. Вязанные материалы из тройных скользящих узлов обеспечивают создание недорогого материала с рекордной ударной вязкостью
15.05.2013 Pratt & Whitney готовится к летным испытаниям двигателей PW1100G
07.05.2013 CompMechLab-Hi-Tech-AVIA-Review. Инновационные летательные аппараты: МС-21, Boeing X-48C, БПЛА UCLASS, F-35 JSF, перспективный конвертоплан третьего поколения. Представлены видеосюжеты
03.05.2013 Президент Объединенной авиастроительной корпорации Михаил Погосян рассказал, что мешает российскому авиастроению быть конкурентоспособным
05.04.2013 Компания Pratt & Whitney Rocketdyne на основе интенсивных огневых тестов двигателя J-2X подтвердила применимость SLM-технологии селективной лазерной плавки (3-D лазерной печати) для выполнения деталей ракетных двигателей
24.03.2013 Новости мира композитов. Автомобили с композитными элементами компании TeXtreme показали очень высокие результаты на Daytona 500
19.03.2013 Новости мира композитов. JEC Europe Composites назвал одиннадцать лучших в 2013 году компаний-инноваторов в композитной промышленности
13.03.2013 Канадский изобретатель распечатал на 3D-принтере автомобиль, лобовое сопротивление которого почти в два раза меньше, чем у современных спорткаров
20.01.2013 Российский истребитель пятого поколения ПАК ФА (Т-50) совершил первый длительный перелет, преодолев 7 000 км. Видео "Т-50 - технологии взлёта", особенности конструкции Т-50, тактико-технические характеристики Т-50 в сравнении с истребителем ВВС США F22 Raptor
11.01.2013 CompMechLab-HW-Review - HyperWorks OptiStruct. 1. Применение OptiStruct для оптимизации конструкций в аэрокосмической отрасли (Boeing; EADS / Airbus, Eurocopter)
30.10.2012 США рассекретили характеристики прототипа летающей тарелки
05.10.2012 Госдума России создает Фонд перспективных исследований - российский аналог американского Агентства перспективных разработок (DARPA)
14.09.2012 DARPA проводит испытания шагающей системы поддержки военных - четвероногого робота-мула
13.09.2012 DARPA создает нового миниатюрного боевого робота-каракатицу, который может маскироваться под цвет местности
17.08.2012 Прошло третье испытание гиперзвуковой беспилотной ракеты USAF X-51A WaveRider с прямоточным гиперзвуковым воздушно-реактивным двигателем, способной развивать скорость до 5793,6 км/ч и преодолеть расстояние между Лос-Анджелесом и Нью-Йорком за 46 минут
13.06.2012 CompMechLab-Hi-Tech-Review - Вооружение России: бомбардировщик Су-34, истребители Су-27, Су-35 и МиГ-29, ПАК ФА Т-50
24.05.2012 В рамках международного проекта BrainGate2 создана система, позволяющая управлять реальными объектами силой мысли
16.05.2012 Доставку армейских грузов обеспечит колонна "умных" грузовиков iTruck Lockheed Martin (управление без водителя, удаленно со смартфона)
07.05.2012 1. Управляемый немецкий космический аппарат SHEFEX II (SHarp Edge Flight EXperiment), предназначенный для "возвращаемых" космических экспериментов, прошел вибротесты. 2. О работах CompMechLab® НИУ СПбГПУ по численному моделированию возвращаемых аппаратов космических кораблей
17.04.2012 DARPA объявила конкурс на создание человекоподобного робота
12.12.2011 Пентагон модернизирует войска США: перечень новинок
24.11.2011 США испытали гиперзвуковую бомбу AHW (Advanced Hypersonic Weapon)
21.08.2011 США второй раз провели испытания гиперзвукового аппарата FHTV-2, сумевшего развить скорость до 20 чисел Маха
24.06.2011 Bombardier Aerospace добавляет HyperWorks от Altair к своим стратегическим решениям для моделирования корпусов самолетов