На протяжении всей истории авиации появлялись самые смелые проекты, которые, по задумке их авторов, должны были изменить облик всей отрасли. Как показала практика, далеко не каждое предложение может быть воплощено в металле или иметь должную эффективность. Поэтому часть оригинальных проектов так и осталась на бумаге. Недавно стало известно, что очередное революционное решение придумали сотрудники Университета Майами (США). Целью их концепции является значительное улучшение экономичности грузовых и пассажирских перевозок.

Авиаконструкторы очень давно столкнулись с проблемой многорежимности. Дело в том, что при традиционных аэродинамических компоновках самолетов для обеспечения хороших летных данных на большой скорости приходится жертвовать взлетно-посадочными характеристиками. Если же во главу угла ставятся короткие разбег и пробег, то, скорее всего, обтекание и топливная эффективность на больших скоростях будут, как минимум, средними, если не плохими.

В течение последних нескольких десятилетий решением этой проблемы являлось крыло изменяемой стреловидности. Однако оригинальное в теории решение обернулось значительным усложнением и утяжелением конструкции. Как результат, такая конструктивная находка применялась только на военных самолетах.

Не так давно в NASA поступило техническое предложение, которое одновременно сможет решить проблему «совместимости» режимов полета и при этом не сильно усложнить конструкцию летательного аппарата.

Рис. 1.

Согласно проекту SbiDir-FW (Supersonic Bi-directional Flying Wing – Сверхзвуковое летающее крыло с двумя направлениями полета), перспективный лайнер должен иметь совершенно непривычную конструкцию. Группа инженеров, которой руководит профессор Гэ-Чэн Чжа, предлагает совместить в одном самолете сразу два крыла, рассчитанные для полета на разных режимах. Для того чтобы такой летательный аппарат не нуждался в сложных системах изменения конфигурации крыла, плоскости предлагается разместить под прямым углом друг к другу. Крыло, предназначенное для полета на малых скоростях, имеет большее удлинение и соответствующий профиль.

Вторая плоскость, в свою очередь, рассчитывается под сверхзвуковые полеты и обладает малыми размерами и сравнительно тонким профилем. Предполагается, что самолет системы SbiDir-FW будет взлетать в дозвуковой конфигурации, «опираясь» на крыло большего удлинения, а после разгона поворачиваться на 90° вокруг вертикальной оси, что позволит самолету получить необходимые для сверхзвукового полета аэродинамические свойства.

Таким образом, большую часть времени самолет будет лететь, если можно так выразиться, боком.

Рис. 2.

Предложенный «боколет» в плане напоминает четырехконечную звезду с несимметричными лучами. Такая схема, как утверждается, позволяет осуществлять изменение аэродинамических качеств без особого труда и усложнения конструкции. Собственно для разворота самолет SbiDir-FW должен оснащаться несколькими специальными системами.

• Во-первых, при переходе с одного режима на другой происходит разворот двигателей. На имеющихся схемах это два турбореактивных двигателя, размещенные на едином основании. Во время разворота и «перехода» на другое крыло двигательная группа поворачивается вокруг центральной оси, чем частично обеспечивает необходимый крутящий момент.

Окончательный доворот самолета предлагается производить при помощи двух отклоняемых законцовок длинного крыла. При взлете перспективного «боколета» законцовки располагаются вертикально и выполняют функции килей. После разгона до соответствующей скорости они опускаются в крайнее нижнее положение и становятся частью длинного крыла, после разворота «превращающегося» в подобие фюзеляжа. При снижении скорости процедура повторяется в обратном порядке – моторная группа разворачивается в прежнее положение, а законцовки поднимаются вверх.

При первом рассмотрении предложения сотрудников Университета Майами возникает несколько вопросов.

• К примеру, как в проекте SbiDir-FW обеспечивается безопасность разворота в полете? Во время этой процедуры на разных участках обоих крыльев могут возникнуть завихрения, которые при неблагоприятном стечении обстоятельств могут даже свалить самолет в плоский штопор.
• Другой вопрос касается профиля крыльев. Очевидно, что для обеспечения достаточной подъемной силы крыло должно иметь характерное каплеобразное сечение. Однако после «смены» крыльев то из них, что теперь стало подобием фюзеляжа, не будет симметричным в поперечных сечениях. Возможный результат этого – повышение сопротивления воздуха, лишние вихри и т.д. Немного поразмыслив над имеющимися схемами и описанием идеи, можно найти еще с полдюжины различных моментов, которые вызывают серьезные вопросы: расположение экипажа, размещение пассажиров и парирование возникающих перегрузок, сочетание необходимой толщины крыла и достаточных аэродинамических параметров и так далее, и тому подобное. Однако Гэ-Чэн Чжа не разделяет подобного пессимизма и утверждает, что все возможные проблемы уже выявлены, проработаны и найдены способы решить их.

Правда, способ решения той или иной задачи пока что не раскрывается.

Зато профессор огласил некоторые цифры, касающиеся аэродинамического облика перспективного самолета. SbiDir-FW в конфигурации бизнес-джета на скоростях в промежутке от полутора до двух скоростей звука будет иметь аэродинамическое качество не менее 15.

Подобные показатели характерны для дозвуковых самолетов с прямым крылом или малой его стреловидностью. Что касается самолетов, летающих на сверхзвуковых скоростях, то, к примеру, знаменитый Concorde на скорости в М=2 имел аэродинамическое качество в несколько раз меньше, чем у расчетного SbiDir-FW. Тем не менее, американские конструкторы пока не оглашали массогабаритные параметры гипотетического бизнес-джета, данные которого они посчитали. Возможно, хорошие летные данные стали последствием очень малой нагрузки на крыло или подобных вещей, не свойственных самолетам стандартной схемы. В пользу предположения о заведомой легкости «боколета» на представленных схемах говорит и его силовая установка – только два турбореактивных двигателя. Еще один плюс перспективной схемы, по словам авторов, касается шумового аспекта эксплуатации. Утверждается, что звуковой удар от SbiDir-FW, летящего на сверхзвуке, будет гораздо слабее, чем от существующих самолетов.

В общем, проект SbiDir-FW пока имеет ряд сложностей, которые еще только предстоит преодолеть. Если верить его авторам, то основные идеи по этому поводу уже есть и осталось только проверить их в ходе исследовательской работы и практических испытаний. В случае удачного завершения научных работ и проведения полноценных испытаний хотя бы дистанционно управляемой модели программа SbiDir-FW станет прародителем революционно нового класса многорежимных самолетов, которые, возможно, станут лидерами рынка гражданской и транспортной авиации. Ну а если на любой из стадий проработки проекта проявится какой-либо серьезный и принципиально неустранимый недостаток, то SbiDir-FW пополнит список тех аппаратов, которые в определенных кругах именуются термином «вундерлюфт». Стоит отметить, что агентство NASA, похоже, не воспринимает предложение ученых из Майями в качестве заведомо провального прожекта и готово подключиться к исследованиям, а также выделить на исследования серьезные суммы.

Автор: Рябов Кирилл.