Изображённый ниже СВВП (V/STOL) является концептуальной моделью, которая должна преобразить ВМС США. Этого мнения придерживаются авиационные эксперты относительно разработки Grumman, СВВП (V/STOL) проекта 698. Для того, чтобы выяснить, так ли это, Бен Кочивар снова посетил Боба Кресса, руководителя отдела перспективного проектирования.

На первый взгляд, ярко-белая радиоуправляемая модель, длинной в два метра, имеющая «крыло чайки», мало отличается от обычного флотского разведчика. Вообще, конечно, турбовентиляторные двигатели, пристроившиеся под изломом «крыла чайки» кажутся несколько крупноватыми для такого самолёта, но что же в нём такого революционного?

Ответ в том, что двигатели этого самолёта могут вращаться в вертикальной плоскости, давая возможность как совершать обычный горизонтальный полёт со скоростью реактивного самолёта, так и взлетать и садиться вертикально, при двигателях переведённых в вертикальное положение. Более того, по словам Боба Кресса, решения, использующиеся в проекте 698 решают проблемы, которые преследуют другие самолёты вертикального или укороченного взлёта и посадки, включая и те, что используют поворотные двигатели другого типа. В результате, говорит Боб Кресс, этот самолёт объединит в себе возможности, которых в сумме не имеет ни один самолёт ВВС или флота. Приблизительный список возможностей самолёта проекта 698:

• Этот самолёт сможет совершать вертикальные взлёт и посадку не только с авианосца, но и с военных кораблей меньшего водоизмещения, например эсминцев, или транспортных кораблей.
• Совершать укороченный взлёт длинной всего в 60 метров, при увеличенной нагрузке, наподобие груза чрезвычайной важности, или тяжёлых ракет большого радиуса действия.
• Иметь радиус действия в 1600 километров и потолок в 15 000 метров.
• Выполнять функции более полудюжины специализированных самолётов, включая проведение загоризонтной радиолокации с помощью новой бортовой РЛС «комформного» типа, которая называется так потому что она вписывается в обводы корпуса самолёта. Предполагается, что самолёт будет также использовать множество других датчиков, которые будут отслеживать вражеские самолёты, ракеты, корабли, подводные лодки, и даже движущиеся наземные цели.

История всех предыдущих попыток создания самолёта с вертикальными или укороченными взлётом и посадкой и повествование о том, как инженеры Grumman пытаются преодолеть недостатки проекта 698 являются типичным для авиационной промышленности всего мира методом проб и ошибок.

До сих пор все СВВП (V/STOL) страдают от множества проблем связанных с их специализацией – это недостаток мощности, проблема высокоточного управления тягой подъёмных двигателей, особенно в режиме висения, большой расход топлива, а следовательно небольшой радиус действия, тоже является проблемой, характерной для СВВП (V/STOL). Нарпимер британский СВВП Harrier всего за 10 минут висения сжигает бОльшую часть топлива имеющегося в его баках.

В 1950х годах в испытательном центре Эдвардс, в Калифорнии, проходили испытание СВВП (V/STOL), созданные в рамках исследования концепции вертикально взлёта при котором самолёт находится даже на стоянке в вертикальном положении, в таком же положении выполнял взлёт и посадку, а пилот всё это время лежал на своей спине. На испытаниях были представлены самолёты компаний Lockheed, Convair, и Ryan. Обзор, ориентация в пространстве, а также управляемость в неспокойной атмосфере были довольно сложны и вызывали сильную утомляемость, особенно при такой деликатной операции как посадка.

В Германии также проводились исследования по теме СВВП (V/STOL). Одним из результатов в этой области стал транспортный самолёт Dornier Do-31, оснащённый восемью подъёмными и двумя маршевыми двигателями.

Подъёмные турбореактивные двигатели Do-31 имели такой мощный и горячий, направленный вниз выхлоп, что при взлёте и посадке этот самолёт буквально вырывал в земле огромные дыры. Очевидно, что это же свойство должно очень быстро выводить из строя даже бетонные взлётные полосы, и, особенно, полётные палубы кораблей.

В других странах также создавались свои проекты СВВП (V/STOL) и самолётов имеющих укороченные взлёт и посадку. Над самолётами СВВП (V/STOL) работали в Англии, Франции и Италии, а также в США. Были попытки как и в случае с Do-31 использовать для вертикального и горизонтального полёта разные двигатели, были попытки осуществлять управление вектором тяги, как например это делает британский Harrier, в других проектах предполагалось использовать установленные внутрь крыльев подъёмные вентиляторы, которые приводились в движение отбором энергии от маршевых двигателей, были концепты с поворотными вентиляторами, конвертопланы, наподобие XV-15, разрабатываемого для армии Bell и NASA.

Двигатели для СВВП (V/STOL) должны отвечать определённому ряду требований. Их мощности должно быть достаточно не только для того, чтобы осуществить вертикальный взлёт самолёта с полезной нагрузкой, их мощность должны быть избыточной для управления летательным аппаратом. При этом негативную роль начинает играть влияние земли. Горячий выхлоп двигателей устремляется вниз, сталкивается с землёй, отражается от земли обратно вверх и взаимодействует с реактивной струёй от подъёмных двигателей, направленной вниз. Всё это приводит к тому, что захватываются и направляются вниз большие массы воздуха, это приводит к падению тяги и именно в тот момент, когда она больше всего нужна – при взлёте и посадке.

В Grumman решили устранить эти проблемы за счёт использования новаторских турбовентиляторных двигателей, имеющих множество преимуществ по сравнению с обычными.

• Эти двигатели развивают бОльшую мощность, чем обычные, но при этом потребляют меньше топлива.
• Реактивная струя турбовентиляторных двигателей намного холоднее, чем у обычных турбореактивных, это достигается за счёт того, что горячая составляющая выхлопа смешивается с потоком, создаваемым вентилятором. В результате выхлоп имеет относительно низкую температуру.
• В системах управления будут использовать микрокомпьютеры, которые обеспечат требуемую чувствительность и точность управления, достаточные для того, чтобы совершать посадку на качающуюся палубу корабля.

Боб Кресс называет проект 698 «Сыном Щелкунчика». Он говорит, что нынешний проект является значительно улучшенной версией самолёта со складывающимся фюзеляжем, над которым они работали в прошлом (прим. переводчика – прочитать о «Щелкунчике», он же Nutcracker, можно в этой статье). «Щелкунчик» использовал для изменения направления реактивной струи не поворот двигателей, как это сделано в проекте 698, а поворот целой секции фюзеляжа, на которой были смонтированы двигатели. Nutcracker не получил развития потому что требовал установки на корабли базирования сложной, автоматизированной, а значит и дорогой техники. Устройство для приёма Nutcracker-а на борт должно было иметь вид роботизированной руки, удерживающей самолёт за штангу на носу и помогающей совершить посадку. Преимуществом проекта 698 является то, что он не требует таких существенных переделок корабля.

Концепция этого СВВП является достаточно простой, однако когда в Grumman попытались воплотить её в жизнь они столкнулись с рядом неожиданностей. Одна из них возникла на самоё ранней стадии работ, ещё когда Боб Кресс создал дома на кухне первую модель самолёта этого проекта, изготовленную из бальзы и пенопласта. По аналогии с множеством передовых конструкций 90х годов Кресс решил использовать аэродинамическую схему «утка», переднее горизонтальное оперение должно было обеспечивать правильную аэродинамическую балансировку, из-за того что центр тяжести самолёта находился несколько впереди крыла.

Однако после исследований и испытаний оказалось, что в переднем горизонтальном оперении нужды нет, так как круглые гондолы двигателей обеспечивали в горизонтальном полёте достаточную подъёмную силу.

Проект 698, помимо крыла чайки и поворотных турбовентиляторных двигателей, имеет традиционное хвостовое оперение, включающее рули направления и высоты. Позади двигателей, прямо в выхлопной струе, находится набор рулевых поверхностей, которые позволяют управлять самолётом когда он находится в режиме висения, или когда он ещё не набрал скорость на которой становятся эффективными обычные рули.

В полёте

С двигателями установленными в строго вертикальное положение пилот сможет поднять свой самолёт даже с вертолётной площадки небольшой площади, которые имеются например на эсминцах, или буровых платформах. На высоте 15 метров над палубой самолёт начинает скользить вперёд и набирать скорость. Управляемые компьютером двигатели начинают переходить в горизонтальное положение самолёт задирает нос и «крыло чайки» начинает создавать подъёмную силу. Через 20 секунд самолёт уже удерживается в воздухе подъёмной силой создаваемой крыльями, а через две минуты он развивает скорость в 800 км/ч.

После выполнения задания пилот может совершить посадку на ВПП с пробегом, как на обычном самолёте. Также он может совершить вертикальную посадку, например на корабль имеющий посадочную площадку, при этом высота волн может достигать четырёх с половиной метров.

Вертикальная посадка на ограниченные площадки выглядит следующим образом. Пилот уменьшает обороты двигателей практически до холостого хода, на высоте 200 метров снижает скорость самолёта до 200 км/ч. После этого задирает нос самолёта и доводит угол атаки приблизительно до 12 градусов, этого достаточно, чтобы создать на малой скорости необходимую подъёмную силу. После этого пилот нажимает кнопку, которая переводит двигатели в вертикальное положение и увеличивает их тягу. Вместе с увеличением тяги двигателей самолёт замедляется и через 20 секунд двигатели переходят в полностью вертикальное положение. Теперь пилот изменяет траекторию полёта и скорость снижения с помощью изменения тяги двигателей. На высоте 30 метров самолёт уже переходит в режим висения и удерживается в воздухе только с помощью тяги двигателей. В режиме висения, управляя самолётом с помощью рулевых поверхностей, находящихся в реактивной струе, пилот может перемещать летательный аппарат из стороны в сторону со скоростью до 50 км/ч. На всём протяжении захода на посадку инерциальная система помогает управлять самолётом, компенсируя даже сильные порывы ветра. Преодоление последних метров, оставшихся до палубы, требует чрезвычайно точного управления тягой двигателей. Для этого воздухозаборники двигателей оснащены специальными жалюзи, которые позволяют регулировать воздушный поток, попадающий в двигатели и изменять тягу двигателей в считанные доли секунд, в ответ на команды инерциальных датчиков.

Расширенное рассмотрение

Проект 698 это больше чем просто концептуальная модель. Помимо небольших радиоуправляемых моделей и продувок в скоростных аэродинамических трубах был создан полномасштабный макет самолёта, оснащённый парой турбовентиляторных двигателей TF-34-GE-100. Этот макет был испытан в огромной аэродинамической трубе сечением 12 на 24 метра, принадлежащей исследовательскому центру NASA.

Эта тестовая модель, стоимостью в 6 миллионов долларов (затраты разделили между собой Grumman, NASA и ВМС), примерно в два раза тяжелее чем самолёт, который должен будет пойти в производство. Образец для лётных испытаний обойдётся примерно в 100 миллионов долларов, цена самолётов оснащённых радаром должна составить приблизительно 10 миллионов долларов.

Боб Кресс говорит: Если мы подойдём к делу с должным умом и энергией, а также при наличии надлежащего финансирования, мы сможем предоставить летающую модель в течении трёх лет. Судьба этой концепции самолёта будущего, предназначенного для ВМС, зависит теперь от финансирования.

Одним из возможных ответов на наращивание Советским Союзом (не забываем, статья 1981 года) своих военно-морских сил могла бы быть разработка нового ракетного корабля, способного нести до 10 самолётов проекта 698. Основой для такого корабля могла бы стать конструкция уже существующего эсминца. Цена такого корабля составила бы приблизительно 500 миллионов долларов, при том что авианосец обходится в 2,5 миллиарда долларов, и это без учёта стоимости самолётов и прочего необходимого оборудования.

Но не стоит ограничиваться только военным применением – гражданские перспективы проекта 698 тоже выглядят многообещающими, например этот самолёт мог бы использоваться для снабжения морских нефтяных вышек, или в другом бизнесе. Кресс говорит, что пассажирская модель, способная перевозить 9 человек, должна стоить приблизительно 9 миллионов долларов. Такой самолёт мог бы взлететь в нижней части Манхэттена и за два часа совершать беспосадочный перелёт до Чикаго, сокращая время пути по сравнению с обычными коммерческими реактивными самолётами в два раза. Подобная экономия времени, без необходимости строительства новой инфраструктуры, определённо пойдёт на пользу авиатранспортной отрасли.