Перспективы военного вертолетостроения за рубежомПолковник Е. Чекунов, Военное руководство ведущих государств НАТО считает вертолеты различного назначения одним из наиболее универсальных, маневренных и надежных средств обеспечения и ведения боевых действий. Эти ' машины состоят на вооружении подразделений армейской авиации, авиации ВМС и ВВС. Они привлекаются для решения широкого круга боевых задач, основными из которых являются: уничтожение бронетехники, средств ПВО, боевых вертолетов, самолетов и живой силы противника; непосредственная авиационная поддержка подразделений сухопутных войск и разведывательно-диверсионных групп; воздушная разведка, переброска вооружения и военной техники, высадка десантов; эвакуация с поля боя раненых, а также специальные задачи (поисково-спасательные, обеспечение управления, связи и РЭП, минирование с воздуха и другие). Наиболее современным и многочисленным парком вертолетов обладают вооруженные силы США. По оценке зарубежных экспертов, уровень финансирования программ приобретения и совершенствования данного вида авиационной техники (AT) соизмерим с суммарными затратами остальных стран мира в данной области. Это в значительной мере определяет ведущие позиции американских производителей, продукция которых традиционно составляет значительную долю парка вертолетов военного назначения в странах НАТО. Вместе с тем в ведущих западноевропейских государствах реализуются собственные программы создания современных аппаратов основных классов. Это способствует поддержанию на высоком уровне научно-технического и производственного потенциала предприятий авиационной промышленности и смежных с ней отраслей, а также обеспечивает высокую конкурентоспособность продукции европейских фирм в данном сегменте рынка вооружений. Наряду с этим следует также отметить определенный прогресс в области вертолетостроения в Китае и Индии. В рамках стратегии по снижению зависимости от импорта продукции военного назначения они прилагают значительные усилия по созданию и принятию на вооружение современной вертолетной техники собственной разработки. При этом, учитывая отсутствие в данных странах достаточного опыта в проектировании и производства ряда основных элементов вертолетных систем, к работам по созданию новых машин привлекаются ведущие зарубежные специалисты. Программа создания перспективного летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой (ВВП) для вооруженных сил США. В Соединенных Штатах реализуется исследовательская программа, направленная на создание многоцелевого летательного аппарата (ЛА) с ВВП JMR (Joint Multi-Role Rotorcraft), максимальная скорость полета которого будет не менее 430 км/ч и радиус действия - более 425 км. Предполагается, что такая техника в перспективе сможет заменить традиционные вертолеты при решении боевых и обеспечивающих задач. Целью первого этапа программы является разработка и испытания экспериментальных образцов с максимальной взлетной массой 12-13 т, на базе которых в дальнейшем может быть создано семейство аппаратов для замены многоцелевых вертолетов "Блэк Хок" и "Сихок", а также ударных "Апач". В соответствии с обобщенными требованиями транспортная модификация должна обеспечивать переброску 12 полностью экипированных военнослужащих или другой полезной нагрузки массой около 6 т. При этом с учетом опыта применения армейской авиации в последних конфликтах особое внимание уделяется обеспечению возможности эксплуатации данной техники в условиях жаркого климата с площадок, находящихся на высоте более 1 800 м над уровнем моря.
В рамках данной программы фирмы "Сикорский" и "Боинг" предлагают вариант вертолета соосной схемы с пропульсивным (создающим основную горизонтальную тягу) толкающим винтом (ТВ). Подобный принцип наращивания летно-технических возможностей вертолетов используется фирмой AVX в проекте аппарата с двумя винтами в кольцевых насадках. Такая компоновка силовой установки (СУ) позволит, по оценке разработчиков, снизить уровень акустической заметности ЛА, повысить безопасность полетов на малых высотах, а также обеспечить возможность оснащения грузового отсека транспортной модификации погрузочной рампой. Для сохранения высоких аэродинамических характеристик концепцией ударного варианта машины предусматривается внутрифюзеляжное размещение вооружения. Фирма "Белл" предлагает проект преобразуемого летательного аппарата V-280 "Валор" с расчетной максимальной скоростью полета около 520 км/ч и радиусом действия до 1 400 км. По мнению разработчиков, конструкция СУ с поворотными винтами (в отличие от схемы с поворотными двигателями, используемой на самолетах с ВВП V-22 "Оспрей") является технически менее сложной, что позволит обеспечить достаточную надежность Л А и снизить стоимость его жизненного цикла. • По результатам конкурсной оценки будет отобрано два экспериментальных образца, начало летных испытаний которых намечено на 2017 год. В ходе второго этапа программы JMR планируется выбрать наиболее эффективные технические решения различных элементов перспективного комплекса бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) и провести их испытания. В целях снижения стоимости разработки намечено максимально унифицировать состав аппаратуры всех вариантов машин. Наработки, полученные в рамках программы JMR, в дальнейшем будут использованы в "инструкции перспективных ЛА с ВВП различного назначения, которые заменят существующие типы вертолетной техники. Общая потребность ВС США в многоцелевых и ударных аппаратах со взлетной массой 10-13 т оценивается в 2-4 тыс. единиц. Программа разработки перспективного тяжелого транспортного вертолета для вооруженных сил стран НАТО. Транспортно-десантные вертолеты различного типа являются основным средством обеспечения аэромобильности частей и подразделений наземных группировок вооруженных сил альянса на ТВД. Использование для этих целей военно-транспортных самолетов может ограничиваться по причине отсутствия подходящих взлетно-посадочных полос вблизи районов ведения военных действий. Вместе с тем ограниченные масса полезной нагрузки (ПН) и внутренний объем грузовых отсеков аппаратов, в том числе наиболее грузоподъемных СН-53 "Стэльен" и СН-47 "Чинук", не позволяют перебрасывать основные образцы бронетехники и тяжелые системы вооружения. Кроме того, имеющиеся в распоряжении европейских стран альянса вертолеты этого класса находятся на вооружении более 30 лет. Например, последние аппараты CH-53G, состоящие на вооружении СВ Германии, были изготовлены в 1970-х годах, и поддержание их летной годности связано с существенными материальными затратами. В настоящее время фирма "Эрбас геликоптер" (ранее "Еврокоптер") выполняет работы по модернизации этих машин, предусматривающие установку современного пилотажно-навигационного оборудования, систем связи и самообороны. При этом вывод их из эксплуатации ожидается не позднее 2030 года. В связи с этим во Франции и Германии реализуются НИОКР по созданию перспективного тяжелого транспортного вертолета FTH (Future Transport Helicopter). Предполагается, что он займет нишу между транспортным вертолетом NH-90 и новым военно-транспортным самолетом А.400М "Атлас" (максимальная масса перебрасываемого груза 4,6 и 37 т соответственно). Основными задачами перспективного аппарата являются: переброска десантов с вооружением и транспортными средствами; заброска и вывоз подразделений сил специальных операций с существующими и перспективными образцами ВВТ; транспортировка крупногабаритных грузов; эвакуация больных и раненых, в том числе непосредственно из районов боевых действий; переброска различных грузов на внешней подвеске при выполнении операций по снабжению беспосадочным способом; транспортировка запасных частей, контрольно-проверочной аппаратуры и средств наземного обеспечения эксплуатации при самостоятельном перебазировании. Рассматривается также возможность использования данной машины в качестве мобильного (воздушного или наземного) пункта управления.
Представителями военных ведомств Германии и Франции при участии европейского оборонного агентства сформулированы основные тактико-технические требования (ТТТ) к данной машине, которые проходят процедуры согласования и корректировки. Для минимизации затрат времени и сил при выполнении погрузочно-разгрузочных операций планируется широко использовать палеты и контейнеры, в связи с чем грузовой отсек будет оснащен лебедочным оборудованием и рольгангами. Вертолет должен быть снабжен системой внешней подвески, обеспечивающей возможность транспортировки грузов массой до 15 т, в том числе в стандартных морских 20-футовых контейнерах. Машину также планируется использовать для аварийной эвакуации других вертолетов такого типа со снятыми отдельными элементами СУ и планера. При этом должно быть обеспечено выполнение всех необходимых подготовительных демонтажных операций в полевых условиях. Принимая во внимание расширение географии военных действий, в которых принимают участие вооруженные силы стран НАТО, рассматривается вариант применения данных вертолетов в районах с жарким климатом и в высокогорье. Возможность использования перспективного вертолета в качестве средства обеспечения морских операций обусловила требования к его базированию на палубах военных кораблей соответствующего водоизмещения. Доработанные машины должны иметь систему автоматического складывания лопастей несущего винта и хвостовой балки, а специальные средства (надувные баллонеты) - обеспечивать плавучесть аппарата при аварийной посадке на воду при волнении до 3 баллов. Особое внимание европейские заказчики традиционно уделяют снижению нагрузки на экипаж. Для этого система автоматического управления (САУ) вертолета должна обеспечивать пилотирование на всех этапах полета, включая взлет, посадку и висение. Предполагается, что данная САУ существенно упростит выполнение экипажем таких трудоемких операций, как, например, посадка на палубу корабля. Значительное число авиационных происшествий с участием военных вертолетов происходит при выполнении взлета, посадки или руления из-за ухудшения видимости, вызванного облаками пыли, снега или водяной пелены, поднимаемыми воздушными потоками от несущих винтов. Данные явления, как правило, сопровождают эксплуатацию вертолетов на неподготовленных площадках в районах с засушливым климатом, характерным, например, для Ирака и Афганистана. В подобных условиях перспективная машина должна быть оснащена эффективными системами предупреждения об опасном сближении с землей, различными препятствиями и другими ЛА. Данные средства должны обеспечивать пилотирование на малых высотах днем и ночью и в сложных метеоусловиях. Как отмечается в западных СМИ, в состав бортового комплекса обороны войдут: системы предупреждения о пуске ракет, радиолокационном и лазерном облучении; автомат отстрела дипольных отражателей и ложных тепловых целей, а также система противодействия ракетам с тепловыми и лазерными головками самонаведения. Считается, что в конструкции ЛА целесообразно применить ряд технических решений по снижению заметности. Так, снижение уровня радиолокационной заметности предполагается достигнуть путем оптимизации формы элементов планера и применения радиопоглощающих покрытий. Уровень акустической заметности может быть уменьшен в результате внедрения системы индивидуального управления лопастями НВ, являющимися основными источниками шума из-за возникающего при их вращении срыва потока. В соответствии с требованиями вертолет должен иметь назначенные ресурс и срок службы (не менее 15 тыс. летных часов и 30 лет соответственно) при среднем налете около 300 ч в год. На современном этапе натовские эксперты анализируют альтернативные варианты приобретения AT: закупка серийно выпускаемой или находящейся в завершающейся стадии разработки модели либо запуск программы создания нового транспортного вертолета. При этом европейские специалисты сходятся во мнении, что в последнем случае для снижения технологических рисков и сокращения сроков разработки наиболее целесообразным является использование отработанных на практике схемных решений. Фирма "Боинг" в кооперации с европейским концерном "Эрбас геликоптер" предлагает проект машины, выполненной по тандемной схеме. В составе ее СУ намечается использовать по два турбовальных двигателя (ТВлД) АЕ1107С+ фирмы "Роллс-Ройс" или GE38-1B "Дженерал электрик". Особенностью этого ЛА должно стать широкое использование композиционных материалов в конструкции всех, в том числе силовых, элементов планера. По мнению разработчиков, при сниженной массе конструкции данное решение будет способствовать реализации всех прочностных и ресурсных характеристик, а также обеспечит высокие показатели безопасности полета при возникновении аварийных ситуаций. Фирма "Сикорский" предложила три варианта разрабатываемого по заказу морской пехоты США вертолета СН-53К "Кинг Стэльен". Это обусловлено прежде всего высокой степенью готовности машины к производству. Потенциальным разработчикам был направлен запрос на представление предложений по созданию системы наземной подготовки летного и инженерно-технического состава. В него войдут как программные продукты с соответствующими учебными курсами, так и тренажерное оборудование. Особым требованием к комплексным тренажерам летного состава стала возможность их интеграции в общую сеть, что позволит в перспективе повысить реалистичность воспроизведения обстановки при отработке совместных действий нескольких летательных аппаратов и обеспечивающих их сил и средств. На современном этапе предполагается серийно выпустить 120 перспективных вертолетов стоимостью около 50 млн евро за единицу. Общие затраты в течение жизненного цикла данной техники (из расчета, что средний срок ее эксплуатации составит 30 лет, а ежемесячный налет одной машины - до 25 ч при стоимости летного часа около 9 тыс. евро) будут на уровне 17-23 млрд евро. В соответствии с текущими планами выбор головного разработчика нового вертолета на конкурсной основе будет сделан к середине 2016 года. Поставки первых машин в войска ожидаются в 2023 году.
В целом поступление на вооружение европейских стран НАТО авиационной техники такого класса приведет к существенному повышению уровня аэромобильности подразделений и частей, что является одним из определяющих факторов обеспечения эффективности ведения военных действий любого масштаба. Перспективные НИОКР по увеличению максимальной скорости полета вертолетов. Увеличение максимальной скорости горизонтального полета вертолетов различного назначения позволит в дальнейшем повысить их эффективность. Этот показатель у современных аппаратов, как правило, не превышает 300 км/ч и ограничивается особенностями аэродинамики несущего винта (НВ). При использовании традиционных схемных решений, когда и подъемная и пропульсивная сила машины создаются только НВ, скорость обычно не превышает 300-350 км/ч (рекорд, установленный на британском вертолете "Линкс", составляет 407 км/ч). Это объясняется тем, что с ростом поступательной скорости вертолета на отступающих лопастях возникают зоны срыва воздушного потока и обратного обтекания, а на наступающих лопастях - сверхзвукового обтекания, что приводит к уменьшению вертикальной и горизонтальной составляющей силы НВ и вызывает неприемлемую вибрацию. Основным способом решения данной проблемы является уменьшение шага винта и/или частоты его вращения, что возможно при условии снижения нагрузки на лопасти благодаря использованию дополнительных источников подъемной силы и тяги. Так, американская фирма "Пясецки" на базе вертолета SH-60F "Сихок" разработала экспериментальный аппарат Х-49А с крылом малого удлинения и расположенным в хвостовой части фюзеляжа модулем ТВ. Последний оснащается кольцевым насадком с устройством отклонения вектора тяги в двух плоскостях, что позволяет использовать его не только для создания тяги в горизонтальном полете, но и для компенсации реактивного момента НВ, а также управления ЛА по углам рысканья и тангажа. Установленное в нижней части фюзеляжа крыло оказывает негативное влияние на распределение воздушных потоков от НВ: ухудшаются характеристики вертолета при выполнении ВВП, а также на режиме висения. Для снижения подобного эффекта используются размещенные вдоль всей задней кромки флапероны, которые на указанных выше режимах полета отклоняются вниз. Кроме того, дифференциальным отклонением этих поверхностей достигается управление машиной по крену в горизонтальном полете. Разработчики считают, что это облегчит выполнение посадки на авторотации в случае отказа двигателей. В целях поддержания необходимого уровня энерговооруженности ЛА, масса которого в результате доработок возросла, разработчики заменили штатную вспомогательную силовую установку дополнительным ТВлД М250 фирмы "Роллс-Ройс" мощностью 650 кВт. Для его подключения, а также для увеличения передаваемой на привод мощности до 1 560 кВт трансмиссия машины была соответствующим образом модернизирована. В ходе первой фазы летных испытаний, которые начались еще в 2007 году, была произведена оценка устойчивости и управляемости экспериментального ЛА на скорости до 330 км/ч (ограничена в связи с обеспечением запаса прочности планера). Дальнейшие работы по программе предполагают внесение ряда конструктивных изменений, направленных на снижение лобового сопротивления вертолета. В частности, его планируется оснастить убирающимся в полете шасси, а втулку НВ закрыть обтекателем. Кроме того, систему управления намечено дополнить электромеханическими исполнительными устройствами, в результате чего появится возможность изменения ее характеристик в ходе испытаний. Расчетная максимальная скорость горизонтального полета нового аппарата около 400 км/ч. По оценке разработчиков, реализованное в ЛА Х-49А конструктивно-схемное решение может быть применено практически в любом вертолете, построенном по одновинтовой схеме. Некоторое ухудшение характеристик машины на режиме висения компенсируется увеличением на 50 % максимальной скорости полета и на 130 % радиуса действия. Благодаря улучшению маневренности и наличию дополнительных средств управления (крыло с флаперонами, отклоняемый вектор тяги ТВ) повышается боевая живучесть машины, а ожидаемое снижение уровня вибрации позволит увеличить назначенный ресурс планера и бортовых систем ЛА и, соответственно, уменьшить стоимость его жизненного цикла. Подобными исследованиями занимаются конструкторы фирмы "Сикорский", которая в инициативном порядке построила и провела летные испытания экспериментального вертолета Х2. Основной особенностью машины является то, что она оснащена парой соосных четырехлопастных несущих винтов и одним шестилопастным толкающим хвостовым. За счет использования такой схемы отпадает необходимость компенсации реактивного момента НВ, тогда как на одновинтовых вертолетах на эти цели расходуется более 10 % мощности СУ на режимах висения. Наличие набегающих лопастей как слева, так и справа от оси симметрии машины позволяет обеспечить поперечную балансировку без ограничения подъемной силы на наступающих лопастях. Для уменьшения рабочей нагрузки на экипаж в процессе пилотирования на ЛА применена адаптивная цифровая система дистанционного управления, а также активная система снижения вибрации планера. При конструировании новой машины учитывались результаты испытаний ряда экспериментальных аппаратов, построенных по аналогичной схеме. В частности, особое внимание было уделено снижению аэродинамического сопротивления, создаваемого валом и элементами управления верхнего винта.
Так, благодаря применению технологии изготовления лопастей с повышенной изгибной жесткостью и усовершенствованной геометрией удалось уменьшить разнос НВ с обеспечением безопасного зазора между законцовками их лопастей даже при полете с высокой скоростью и/или перегрузкой. Для изменения циклического и общего шага лопастей верхнего НВ используются электрические исполнительные механизмы, размещенные на его втулке. Это позволило отказаться от традиционного механического привода и обеспечить возможность установки неподвижного обтекателя, который существенно снижает аэродинамическое сопротивление машины. В ходе испытаний, проведенных в 2010-2011 годах, последовательно наращивалась скорость полета экспериментального аппарата. При этом для обеспечения дозвукового обтекания потоком законцовок наступающих лопастей (число М = 0,8-0,9) снижалась частота вращения НВ, а необходимая тяга достигалась увеличением шага ТВ. Было установлено, что уровень шума и вибрации на крейсерских режимах существенно ниже, чем у вертолетов при аналогичных условиях полета. Вместе с тем отмечалась недостаточная устойчивость машины по тангажу. Для устранения этого явления разработчики внесли изменения в программное обеспечение САУ, а также использовали доработанный подфюзеляжный киль с дополнительными горизонтальными плоскостями. На модернизированном вертолете в горизонтальном полете была достигнута скорость 465 км/ч, а на пологом пикировании - более 485 км/ч. При этом уровень вибрации, вызванной сверхзвуковым обтеканием наступающих лопастей, приблизился к критическим значениям. По оценкам разработчиков, это явление может начинаться на скорости больше 500 км/ч за счет снижения частоты вращения НВ. Результаты исследований но увеличению максимальной скорости полета вертолетов могут быть использованы при создании машин различных классов. В частности, специалисты фирмы "Сикорский" планируют применить наработки, полученные в ходе реализации программы Х2, а также НИОКР по созданию перспективного разведывательно-ударного вертолета S 97 "Рейдер". За счет собственных средств компания намерены изготовить два опытных образца машины, первый полет намечался на конец 2014 года. Аналогичные исследования ведутся в Западной Европе. Так, специалисты фирмы "Эрбас геликоптер" спроектировали ЛА гибридной схемы Х3. Экспериментальный образец построен на основе планера и несущей системы от вертолетов ЕС-365 "Дофин" и ЕС-155 соответственно. Особенностью его конструкции является наличие крыла малого удлинения с элеронами и развитого стабилизатора с вертикальным оперением. На законцовках крыла смонтированы два пятилопастных тянущих воздушных винта (ТВВ), которые создают основную часть пропульсивной силы аппарата в горизонтальном полете, а также благодаря возможности независимого изменения тяги используются для компенсации реактивного момента НВ, выполняя функции традиционного рулевого винта. В состав силовой установки включены два ТВлД RTM322 фирм "Роллс-Ройс" и "Турбо-мека" суммарной максимальной мощностью 3 300 кВт. Крутящий момент передается через главный редуктор (модернизированный агрегат вертолета ЕС-175) на несущий винт и через промежуточные редукторы на каждый ТВВ. Летные испытания аппарата начались в сентябре 2010 года с выполнения скоростных рулежек, а также с оценки функционирования основных систем на висении вблизи поверхности земли. В ходе следующего этапа последовательно наращивалась скорость горизонтального полета машины, максимальное значение которой составило 430 км/ч. На этих режимах крыло и стабилизатор создают до 30-40 % общей подъемной силы, что позволит снизить частоту вращения несущего винта на 15-20 % По утверждению летчиков-испытателей, алгоритм пилотирования экспериментальной машины незначительно отличается от привычного. Традиционные для вертолета органы управления дополнены триммером в курсовом канале, который обеспечивает точную подстройку шага ТВВ (задается с помощью кнюппеля на рычаге общего шага). По оценкам разработчиков, стоимость такой машины по сравнению с вертолетом аналогичного класса увеличится не более чем на 25 %, при этом она может быть компенсирована благодаря существенно сниженному километровому расходу топлива, а также сокращению времени на выполнение типовой задачи. Для замены вертолетов AS-365 "Дофин" специалисты фирм "Эрбас геликоптер" ведут НИОКР по созданию вертолета Х4, выполненного по классической схеме. Проведение летных испытаний намечено на 2017 год. К этому времени фирма "Турбомека" планирует представить образцы двигателей нового поколения ТМ800 для оснащения ими Х4. Кабина летчика нового поколения "Орайзон" будет оборудована системой распознавания речевых команд управления, а также дисплеями с тактильным управлением. Таким образом, решение задач повышения максимальной скорости полета вертолетов в перспективе будет способствовать появлению летательных аппаратов с ВВП, которые смогут эффективно применяться в военных целях. В целом благодаря своим уникальным качествам вертолеты различного назначения остаются важным элементом систем вооружения всех видов и родов ВС ведущих иностранных государств. Программы их приобретения и совершенствования сохраняют высокий приоритет, что позволяет прогнозировать устойчивый рост возможностей данной техники, а также увеличение конкуренции в этом сегменте мирового рынка вооружений. Зарубежное военное обозрение. 2014, №11, С. 57-68 Смотрите также | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Просмотров: 28549 | | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Всего комментариев: 0 | |