Sikorsky S-69
Въпреки провала в конкурса за създаването на нов атакуващ хеликоптер, способен да развива високи скорости, компанията Sikorsky не спира да изследва темата за роторкрафта. Основната цел на новото изследване беше да се реши проблемът с движението на хеликоптер при високи скорости. Факт е, че когато се достигне определена скорост на полет, крайните части на лопатките на ротора започват да се движат със свръхзвукова скорост спрямо неподвижния въздух. Поради това носещите свойства на витлото рязко се намаляват, което в крайна сметка може да доведе до злополука или дори катастрофа поради загубата на достатъчно повдигане. Работата в тази посока се нарича ABC (Advancing Blade Concept). С течение на времето няколко други фирми и организации се присъединиха към програмата ABC.
През 1972 г. програмата ABC достига етапа на създаване на първия прототип на полет. По това време Сикорски е завършил проектирането на експерименталния самолет С-69. За да се сведат до минимум последиците от високата скорост на лопатките спрямо въздуха при полет с хоризонтална скорост над 300-350 километра в час, инженерите на компанията са намерили относително просто и оригинално решение. Предишните роторни кораби, построени в различни страни, в по-голямата си част не бяха оборудвани с пълноценна плоча. Разбира се, че такива машини трябва да променят височината на всички остриета по едно и също време и под същия ъгъл. Това техническо решение се обяснява с възможността за опростяване на дизайна и наличието на допълнителни витла, които осигуряват хоризонтален полет. В хода на многобройни теоретични изчисления и издухване във аеродинамични тунели служителите на НАСА и Сикорски стигнаха до заключението, че такава схема е остаряла и пречи на постигането на високоскоростни характеристики. За да се намалят последиците от високата скорост на лопатките, беше необходимо постоянно да се регулира цикличната стъпка на витлото, в зависимост от текущата хоризонтална скорост и в резултат на това естеството на потока около лопатките в една или друга секция на преместения диск. Следователно S-69 имаше пълноценна планка, способна да регулира както общата стъпка на главния ротор, така и цикличната.
Предишният роторен кораб от „Sikorsky“- S -66 - имаше сложна система за завъртане на опашния ротор, който при полет „с хеликоптер“компенсираше реактивния момент на главния ротор, а по време на хоризонтално високоскоростно движение буташе колата напред. След редица подробни разсъждения, такава схема се оказа твърде сложна и в резултат на това бесперспективна. Освен това, за да се опрости трансмисията и да се увеличи ефективността на електроцентралата, беше решено да се оборудва новият S-69 с два турбореактора за хоризонтално движение. В същото време опашният ротор беше отстранен от конструкцията и носачът се „удвои“. В резултат на това S-69 се превърна в познат хеликоптер в боров стил с турбореактивни двигатели отстрани. Така един турбовален двигател Pratt & Whitney Canada PT6T-3 с мощност до хиляда и половина конски сили е разположен вътре в опростения фюзелаж, адаптиран към високи скорости на полета. Чрез скоростната кутия той задейства и двата ротора. Витлата с три лопатки бяха разположени вертикално на 762 милиметра (30 инча) една от друга с обтекател между тях. Отстрани на фюзелажа са монтирани две мотоциклети с турбореактивни двигатели Pratt & Whitney J60-P-3A с тяга от 1350 кгс.
Експерименталният самолет S-69 се оказа сравнително малък. Фюзелажът е с дължина 12,4 метра, диаметърът на ротора е малко по -малък от 11 метра, а общата височина е само 4 метра. Трябва да се отбележи, че S-69 в аеродинамично отношение беше сериозно различен от другите роторни самолети: стабилизаторът на опашката беше единственият носещ самолет. Ефективното витло, проектирано съгласно концепцията ABC, не изискваше разтоварване чрез допълнителни крила. Поради тази причина готовият самолет всъщност беше конвенционален хеликоптер от боров тип, на който бяха монтирани допълнителни турбореактивни двигатели. В допълнение, липсата на калници позволи известна икономия на тегло. Максималното излетно тегло на С-69 беше пет тона.
Първият прототип S-69 излита за първи път на 26 юли 1973 г. Роторът е показал добра управляемост при висене и нискоскоростно движение без използване на турбореактивни двигатели. Първите полети, по време на които беше проверена работата на турбореактивните двигатели, завършиха с инцидент. По -малко от месец след първия полет - на 24 август - катастрофира опитен С -69. Рамката и кожата на роторкрафа скоро бяха възстановени, но вече не се говореше за полетите му. Няколко години по-късно, по време на следващата фаза на програмата ABC, първият прототип беше използван като модел за прочистване в пълен размер.
Полетите на втория прототип започват през юли 1975 г. Според резултатите от разследването на аварията на първия прототип, програмата за летателни изпитания е била значително променена. До 77 март година вторият прототип не само летеше изключително „с хеликоптер“, но и не беше оборудван с турбореактивни двигатели. Вместо това до края на първия етап от изпитанията „непълният“роторен кораб носеше необходимото тегло. Само с помощта на основните ротори, С-69 в полет без турбореактивни двигатели успя да достигне скорост от 296 километра в час. По -нататъшното ускорение беше опасно и освен това не беше необходимо поради наличието на отделна електроцентрала за създаване на хоризонтална тяга. До края на седемдесетте години бе поставен нов рекорд на скоростта: с помощта на турбореактивни двигатели вторият прототип S-69 ускори до 488 километра в час. В същото време крейсерската скорост на роторкрафа дори не достига 200 км / ч, което се дължи на големия разход на гориво на три едновременно работещи двигателя.
Ползите от системата ABC бяха очевидни. В същото време тестовете помогнаха да се разкрият редица недостатъци в дизайна. По -специално, по време на тестови полети, много критики бяха причинени от вибрациите на конструкциите, възникнали при високи скорости на полета. Проучването на проблема показа, че за да се елиминира това разклащане, е необходимо фина настройка на витлата, както и известна промяна в дизайна на целия роторен кораб. В самия край на седемдесетте години започва работа по създаването на актуализиран роторен самолет S-69B. Първият вариант от своя страна добави буквата "А" към името си.
Вторият прототип на роторкрафа е преобразуван в S-69B. По време на преработката от него бяха премахнати мотоциклетите с турбовитлови двигатели, бяха монтирани два нови турбовални двигателя General Electric T700s с мощност 1500 к.с. всеки, нови ротори с нови лопатки и по -голям диаметър, а също и сериозно преработена трансмисия. Роторът е получил актуализирана скоростна кутия с основен ротор. Освен това в трансмисията е въведен отделен вал, който влиза в задния фюзелаж. Там в пръстеновидния обтекател беше поставено тласкащо витло. С новия тласкащ витло S-69B успя да се доближи още повече до ограничението на скоростта от 500 км / ч. Основната причина за промяната в дизайна обаче все още беше подобряването на дизайна и разработването на нова версия на концепцията ABC. Поради новите ротори вибрациите по време на полет при определени скорости изчезнаха напълно, а при други те намаляха значително.
През 1982 г. приключват всички изпитания на роторкрафа S-69B. Сикорски, НАСА и други получиха цялата необходима информация и останалият летящ прототип беше изпратен в авиационния музей на Форт Ръкър. Първият прототип, повреден по време на тестването и използван като модел за продухване, се съхранява в Изследователския център на Еймс (НАСА). Разработките, получени по време на създаването и тестването на винтовката S-69, по-късно бяха използвани в нови проекти за подобна цел.
Sikorsky X2
След закриването на проекта S-69 бяха необходими няколко години за по-нататъшни изследвания по темата ABC и едва през втората половина на 2000-те нови и стари разработки достигнаха етапа на изграждане на нов роторен кораб. Проектът Sikorsky X2 е донякъде подобен на предишния роторкрафт на същата компания, но приликата завършва с няколко подробности за външния вид. При създаването на нов роторен кораб инженерите на компанията Sikorsky тръгнаха от техническия облик на S-69B. Поради тази причина X2 получи коаксиален основен ротор, "притиснат" опростен фюзелаж и тласкащ ротор в опашната част.
Заслужава да се отбележи, че при създаването на нов роторен кораб беше решено да се направи малко по-малък от S-69. Причината за това решение беше необходимостта от разработване на технологии, без да се използват сложни решения, свързани с планера. В резултат на това роторите X2 имат диаметър около десет метра, а максималното тегло при излитане не надвишава 3600 килограма. С толкова ниско тегло, новият роторен кораб е оборудван с турбовален двигател LHTEC T800-LHT-801 с мощност до 1800 к.с. Чрез оригиналната трансмисия въртящият момент се разпределя към два главни ротора с четири лопатки и към опашката (шест лопатки). X2 е първият роторен самолет в света, оборудван с управление по муха. Благодарение на използването на такава електроника, управлението на машината е значително опростено. След предварително проучване и настройка на системата за управление, автоматизацията поема повечето от задачите за стабилизация на полета. Пилотът трябва само да издаде съответните команди и да следи състоянието на системите.
Последните постижения в програмата ABC, заедно със системата за управление „fly-by-wire“, значително намалиха вибрациите, включително при полети с високи скорости. По отношение на аеродинамиката X2 има елипсовидни обтекатели на витлови главини; валът между винтовете не е покрит по никакъв начин, което се компенсира от правилното поставяне на прътите и други части. В същото време роторът е получил удължен фюзелаж с относително малко напречно сечение. Общото оформление на фюзелажа е наследено от X2 от конвенционалните борови хеликоптери. В предната част има двуместна кабина с пилотни станции, разположени една след друга. В средната част, под главината на витлото, са разположени двигателят и основната скоростна кутия. Валовете на ротора се простират нагоре от него, а задвижващият вал на витлото се простира назад. Интересна е използваната система на шасито. В средата на фюзелажа има две основни подпори, които могат да се прибират по време на полет. Опашното колело се прибира в кила, разположен под задния фюзелаж. В допълнение към този кил, опашката X2 се състои от стабилизатор и две крайни шайби. Отстрани на фюзелажа няма крила.
На 27 август 2007 г. четириетапна тестова програма започна с половинчасов полет. Подобно на всички други роторкрафти, X2 първо започна да лети като хеликоптер. По време на такива полети бяха проверени общите характеристики на машината. В същото време, за разлика от същия S-69, пилотите не можеха да изключат хоризонталния тягов задвижващ механизъм: опашният ротор се управляваше чрез промяна на височината му. Това техническо решение е направено за опростяване на дизайна на трансмисията, в която не са въвели разкачващ съединител. Независимо от това, дори без изключващия се ротор на опашката, X2 показа добри характеристики, присъщи на хеликоптерите. От май 2010 г. започнаха да пристигат съобщения, че винтовертът X2 е достигнал рекордни скорости. В началото новата кола достига 335 км / ч. През септември същата година пилотът К. Bredenbeck ускори X2 до скорост от 480 километра в час. Това беше малко по-малко от S-69, но значително по-високо от максималната скорост на всеки съществуващ хеликоптер.
В средата на юли 2011 г. беше официално обявено, че проектът X2 е завършен. За 23 полета с обща продължителност около 22 часа беше събрано огромно количество информация за работата на всички системи на роторкрафа, както и за неговите аеродинамични параметри. Въпреки сравнително малката програма за полетни тестове, оборудването за контрол и запис на експерименталния самолет даде възможност за значително намаляване на времето, необходимо за събиране на всички необходими данни. Винтовертът Sikorsky X2, първоначално летяща лаборатория, в крайна сметка стана основата за нов проект на същата компания, който вече имаше определени практически перспективи.
Еврокоптер X3
През 2010 г. европейският концерн Eurocopter обяви своя проект за роторкрафт, който има експериментална цел. По време на проекта X3 (алтернативни имена X3 и X-Cube) беше планирано да се тестват собствените им идеи за ускоряване на самолет с основен ротор до високи скорости. Интерес представлява появата на проекта X3, в който влиянието на американските и съветските програми почти не се усеща. Всъщност Eurocopter X3 е доста модифициран хеликоптер с класически дизайн.
Новият роторен самолет е базиран на многоцелевия хеликоптер Eurocopter EC155. Добре разработеният дизайн на тази машина направи възможно в най-кратки срокове да проектира X3 и да преобразува серийния EC155 в него. По време на преобразуването родните двигатели на хеликоптера бяха заменени от два турбовални двигателя Rolls-Royce Turbomeca RTM322 с мощност от 2270 конски сили. Двигателите предават въртящия момент към оригиналната скоростна кутия, която го разпределя към задвижванията на три винта. Задвижващият вал на главния ротор с разкачващ съединител се издига нагоре. Още два вала се отклоняват встрани и задействат две витла с пет лопатки, поставени върху специални гондоли отстрани на средната част на фюзелажа. Тези гондоли са монтирани на малки крила. За разлика от оригиналния EC155, X3 не е оборудван с опашен ротор в пръстеновидния канал, което води до отстраняване на съответните задвижващи механизми от конструкцията. Поради липсата на опашен ротор, реактивният момент се парира с включено главно задвижване на ротора с помощта на едно от теглещите витла.
Отстраняването на опашния ротор с задвижване от конструкцията по отношение на теглото се компенсира от нов стабилизатор с две килови шайби и дърпащи витлови сглобки. В резултат на това излитното тегло на X3 остава приблизително същото като първоначалното EC155. С максимално зареждане с гориво и инструменти, X3 тежи не повече от 4900-5000 килограма. В същото време промяната в системата на витлото повлия на тавана на полета - по време на тестовете беше възможно да се изкачи само 3800 метра.
На 6 септември 2010 г. започнаха изпитанията на прототипа на роторкрафа X3. За разлика от общия вид на конструкцията, ходът на изпитанията се оказа подобен на начина, по който бяха тествани съветските и американските роторни самолети. Първо, пилотите -изпитатели тестваха способностите на самолета за вертикално излитане и кацане, както и маневреността и стабилността при полет с хеликоптер. Следващите месеци бяха изразходвани за отстраняване на откритите проблеми и за постепенно увеличаване на скоростта на полета при изключено главно задвижване на ротора и включване на теглещите единици. На 12 май 2011 г. прототипът на X3 постави „личен рекорд“: в продължение на няколко минути той уверено поддържаше скорост от около 430 километра в час. През следващите година и половина нямаше новини за завладяването на нови знаци за скорост, но това изглежда се дължи на необходимостта от намиране на оптимални режими на полет. Тестовете на ротократа Eucopter X3 продължават. Появата на първия самолет на негова база, подходящ за масово практическо използване, се очаква след 2020 г.
Sikorsky S-97 Raider
Във време, когато европейските производители на самолети вече бяха в разгара си, тестваха роторкрафа X3, служителите на Sikorsky продължиха проучванията по темата ABC, за да създадат нов роторен самолет, който да може да се използва в реални условия. През октомври 2010 г. проектът S-97 Raider беше официално обявен. Преди да започне разработването на новия роторкрафт, концепцията на ABC претърпя малки промени. Според резултатите от изследванията в хода на програмата X2 се оказа, че за ефективно поддържане на роторкрафа във въздуха при високи скорости на полет е възможно не само да се промени цикличната стъпка на основния ротор, но и за забавяне на въртенето му. При правилното изчисляване на главния ротор, забавянето значително ще измести прага на хоризонталната скорост към увеличение, при което започват проблеми с повдигането. Изчисленията показват, че роторкрафтът запазва необходимата повдигаща сила на основния ротор, дори когато той се забави с 20%. Точно това е идеята, която Сикорски реши да изпробва в хода на по -нататъшни изследвания и практически тестове.
снимка
Останалата част от винтовката S-97 е до голяма степен подобна на предишната X2. Според наличните данни новата машина ще има относително малък размер: дължината е не повече от 11 метра, а диаметърът на роторите е около десет. Запазена е общата концепция за поставяне на винтове. Така че S-97 Raider ще бъде оборудван с два коаксиални основни ротора с главина, внимателно затворени от обтекателите. Задната част на опростения фюзелаж ще побере витло с пет лопатки. В същото време, още в ранните чертежи на предполагаемата поява на обещаващ роторен кораб, се забелязва промяна в контурите на фюзелажа и промяна в дизайна на опашката.
До определено време за появата на „Raider“можеше да се съди само по фрагментарна информация, станала собственост на обществеността, както и по няколко рисунки. Въпреки това, още преди появата на техническите подробности по проекта, стана известно, че той ще участва в програмата на Пентагона AAS (Armed Aerial Scout). Победителят в състезанието през следващите години ще стане основният самолет на американската армия, предназначен за провеждане на въздушно разузнаване на къси разстояния от предната линия. Освен това Пентагонът иска да предостави на разузнавача възможността не само да идентифицира цели, но и да ги удря сам. Точният състав на необходимото оръжие все още не е обявен, но въз основа на предоставените чертежи на обещаващия С-97 можем да направим груби изводи. На малки крила отстрани на фюзелажа могат да се монтират два блока с оръжия. Вероятно това ще бъдат блокове от неуправляеми ракети или противотанкови управляеми боеприпаси. Също така редица източници споменават възможността за инсталиране на подвижна кула с тежка картечница Браунинг M2HB на роторкрафа.
На тазгодишното изложение EAA AirVenture Oshkosh, Sikorsky представи за пръв път на публиката пълноразмерен модел на новия си роторен самолет S-97. Този макет, с изключение на няколко незначителни детайла, повтаря външния вид на самолета, показан на по -ранните чертежи. Освен това тази година бяха изяснени прогнозните технически данни на машината. Така стана известно, че първите прототипи на S-97 ще бъдат оборудвани с турбовални двигатели от семейство General Electric T700. В бъдеще обаче следващите прототипи, а след тях и серийните роторкрафти, ще получат нови двигатели, които в момента се разработват по програмата AATE. С новия двигател S-97 с излетно тегло около пет тона той ще може да ускори до 440-450 километра в час. В този случай обхватът на полета ще надвишава 500 километра.
Оформлението на новия роторкрафт повдига някои въпроси. Двигателят с турбовал изисква отделен въздухозаборник. S-97 има две от тези дупки. Освен това и двете са разположени в средата на фюзелажа, по -близо до опашката. Този факт и контурите на фюзелажа могат да намекат за местоположението на двигателя в опашната част на роторния кораб. В този случай обаче не е напълно ясно как точно са разведени задвижващите валове на главното и избутващото витло. Други елементи от външния вид на обещаващия С-97 са напълно разбираеми и показват намерението на авторите на проекта да му осигурят висока скорост на полет. Наред с други неща, може да се отбележи фюзелажът с продълговата форма на сълза и спретнати обтекатели за главната главина на ротора.
Интерес представлява и вътрешното оборудване на роторкрафа. Наличните снимки на модела S-97 показват оборудването на пилотската кабина. Благодарение на големите предни стъкла, двамата пилоти имат добър изглед напред и надолу отстрани. На таблото за управление на роторкрафа има два цветни многофункционални дисплея и определен панел с бутони. Вероятно съставът на оборудването на пилотската кабина може да бъде разширен чрез други контролни панели, разположени например на тавана или между седалките на пилота. Дизайнерите на фирмата Sikorsky решиха проблема по поставянето на органите за управление по интересен начин. На модела S-97, както можете да видите на снимката, педалите напълно отсъстват, а на техните места са поставени малки крачета. Очевидно се планира контрол на полета с помощта на две дръжки на подлакътниците на седалката на пилота. Най -вероятно дясната пръчка контролира цикличната стъпка на главния ротор, а лявата е отговорна за нейната обща стъпка и мощността на двигателя. Все още не е напълно ясно как се планира да се регулира нивото на скоростта на полета. Предвид факта, че досега е представен само модел, има всички основания да се предполага многократна промяна в състава на оборудването на пилотската кабина, включително органите за управление.
Непосредствено зад кабината има обем, предназначен за превоз на пътници или товари. На макета в тази пилотска кабина бяха монтирани три места за кацане и определена метална кутия, вероятно за настаняване на всеки малък товар. Достъпът до отделението за пътници и товари се осъществява през две плъзгащи се врати отстрани на фюзелажа. Може би в бъдеще новите двигатели или други технически решения ще позволят да се увеличи обемът на товарното отделение за пътници и например да се инсталират повече седалки за войници в него. Освен това, според опита на многофункционални хеликоптери от подобен клас на товароносимост, задната кабина може да бъде оборудвана с устройства за прикрепване на всяко оръжие за стрелба по наземни цели.
Имайте предвид, че в AirVenture Oshkosh беше показан само макет. Първият полет на прототипа на винтовката S-97 Raider е насрочен за 2014 г., така че някои от нюансите на дизайна и оборудването може да бъдат променени. Що се отнася до рекордите за скорост, те ще се появят дори по -късно, приблизително в края на 2014 г. или дори през 2015 г.
Обещаващи руски проекти
У нас АД Камов е най -активният в темата за роторкрафта. Неговият проект Ка-92 в момента има най-големи перспективи. Този многоцелеви роторен кораб е модифициран хеликоптер с коаксиално разположение на ротора и коаксиални тласкащи витла. Според предварителните изчисления два двигателя с турбовал (приблизителната мощност не беше обявена) ще могат да ускорят колата до скорост от около 500 км / ч. С такава скорост роторът Ка-92 ще може да превозва до 30 пътници на разстояние около 1400 километра. Проектът Ка-92 прилича на английската Fairey Rotodyne в своите цели: той трябва да се превърне в ротационно крило превозно средство с ниски изисквания за размера на мястото за излитане и кацане. В същото време тя трябва да разполага с полетни данни, с които да може да се конкурира с пътнически самолети с къси разстояния.
Друг проект на Камов, Ка-90, няма толкова големи практически перспективи и всъщност е експериментална работа. Концепцията, представена през 2008 г., може да помогне на самолетите с въртящи се крила не само да ускорят до 450-500 километра в час, но и да достигнат лентата от 700-800 км / ч. За да направите това, се предлага да се създаде хоризонтална тяга с турбореактивен двигател, както и да се промени конструкцията на лопатките на ротора и главината. Според проекта Ka-90 двете основни лопатки на ротора трябва да имат относително голяма ширина и малка дебелина. Такъв роторен самолет излита вертикално или с леко излитане, след което с помощта на турбореактивен двигател ускорява до скорост от около 400 км / ч. След достигане на тази скорост роторкрафтът спира главния ротор и го фиксира в положение, перпендикулярно на потока. Витлото сега функционира като крило. При по -нататъшно ускорение специален механизъм в главината на главния ротор постепенно увеличава размахването на такова „крило“, докато лопатките на витлото се сгънат по фюзелажа. Интересно е, че във фантастичния филм „Ден 6“(2000 г., режисиран от Р. Спотисууд) се появиха самолети с точно този метод за комбиниране на най -добрите характеристики на самолет и хеликоптер. В същото време Whispercraft от филма не сгъна лопатките напълно и извърши високоскоростен полет в конфигурация с крило. Перспективите за Ка-90 не са напълно ясни. Дори ако работата по този проект продължава, в продължение на няколко години не се получава нова информация. Може би твърде смел и до определено време безполезен проект просто беше замразен, както се казва, до по -добри времена.
Едновременно с Ка-92 и Ка-90 МКЗ им. М. Л. Мила представи свой собствен проект, принадлежащ към същия клас технологии. Проектът Mi-X1 включва създаването на многоцелеви роторен кораб с излитно тегло 10-12 тона. Самолетът, оборудван с два двигателя VK-2500, трябва да превозва до 25 пътници или до четири тона товар. Целта на проекта е да се постигне крейсерска скорост на полет най-малко 450-470 километра в час. Показателите за максимална скорост от своя страна трябва да надвишават 500 км / ч. Проектният обхват на полета е 1500 километра. Роторът Mi-X1 е до голяма степен подобен на Ka-92, но има само един основен ротор. Основната трудност на проекта е да осигури правилния поток около лопатките на ротора. За да се реши този проблем, своевременно започнаха изследователска и проектна работа за потискане на застоя на потока на отстъпващото острие. Издухването във аеродинамични тунели, теоретичните изчисления и други научни изследвания по проекта Mi-X1 са доста сложни, поради което дори през 2008 г. първият полет на прототипа на новия роторкраф се приписва на 2014-15 г.
