Что помогает покорению неба, и над чем работают крупнейшие авиастроительные корпорации
Коптеровидные летательные аппараты
Эти устройства размером с вертолет, но не создают такого шума и вибрации, а управляются как дроны. Airbus разрабатывает сразу несколько проектов на основе коптера. Например, CityAirbus — это аэротакси с 4-местным салоном и скоростью передвижения до 120 км/ч. А проект Vahana планируется для перевозки одного пассажира по воздушному пространству на небольших высотах. Двигатели этих устройств работают на электричестве, не причиняя такого сильного вреда природе, как вертолеты и автомобили. Технически устройства уже полностью готовы к перевозке пассажиров, но ввод в эксплуатацию задерживается из-за отсутствия маршрутов и транспортной системы, учитывающей воздушные перевозки пассажиров на небольших высотах. Управление парижского транспорта всерьез занимается созданием маршрутов воздушного такси между городами Франции, однако остаются нерешенными вопросы урегулирования нормативно-правовых актов, цен на подобные поездки и создания площадок с подзарядкой аппаратов. Конкуренцию Airbus представляют такие производители, как Hyundai (с разработкой авто для Uber), Toyota (с концепцией Skydrive), китайская компания Ehang 7. Еще есть Volocopter, разрабатываемый компанией E-volo в Германии. Это устройство отличается тем, что не представляет из себя вариацию такси, разработчики желают выпускать продукт для продажи физическим лицам. На данный момент существуют концепции VC-1 и VC-200. «Питаться» эти устройства, в отличие от CityAirbus, могут как от литиевых аккумуляторов, так и от гибридной силовой установки. VC-1 является одноместным пассажирским мультикоптером. Он совершил свой первый полет еще в октябре 2011 года. VC-200 — двухместный мультикоптер с 18 двигателями. Построен в 2012 году, а в 2016-м устройство опробовано пилотом-испытателем.
Конвертопланы
Эти устройства наверняка встречались вам в фантастических фильмах, однако это давно не фантастика. Конвертоплан представляет собой летательный аппарат с изменяемым положением двигателя. Взлетает как вертолет (не требуя ВПП), а в воздухе перемещается как самолет. Главное преимущество этих летательных аппаратов — их двигатели, имеющие возможность поворачиваться более чем на 90 градусов. Наиболее известным считается «американец» Bell V-22 Osprey. На данный момент это единственный серийно выпускаемый конвертоплан, который даже состоит на вооружении корпуса морской пехоты США. Этот красавец совершил свой первый полет еще в 1989 году, а эксплуатироваться начал в 2007-м. Данная модель оснащена двигателями Rolls-Royce T406. Винты в двигателях имеют возможность складываться для менее габаритного хранения аппарата. V-22 вмещает в себя до 4 членов экипажа и 24 десантников; крейсерская скорость составляет 510 км/ч. В советское время наши создавали подобную «игрушку» в конструкторском бюро Миля. Называлось устройство — вертоплан. Ми-30 был практически готов, его выпуск намечали на вторую половину 80-х. Однако в годы перестройки проект был заброшен на последней стадии реализации. Второе рождение у нас проект получил в 2012 году под названием «ЭРА-100». Сейчас новейшим из семейства «ЭРЫ» стал Aviabike ERA. Также холдингом «Вертолеты России» разработан беспилотный конвертоплан VRT30, свой вариант беспилотника предложила и группа «Кронштадт». Но пока конвертопланы разрабатывают только для военных, так как они слишком тяжелые для использования в гражданской авиации.
Самолет вертикального взлета и посадки
По сути устройство похоже на предыдущее. Отличается внешним видом (больше напоминает самолет, чем вертолет), типом двигателя и наличием неподвижного крыла, создающего подъемную силу в режиме горизонтального полета. Двигатели данных устройств не винтовые (как у конвертопланов), а турбореактивные или турбовинтовые. Первым западным экземпляром был немецкий EWR VJ 101 — реактивный истребитель. Программа длилась с 1960-го по 1968-й годы, но по каким-то причинам была закрыта. Подобные разработки велись и у британцев. Hawker Siddeley Harrier создали AV-8A — первый штурмовик с возможностью вертикального взлета. Его преемник AV-8B показал себя хорошо и, несмотря на небольшую дальность полета и малые возможности бомбовой нагрузки, до сих пор эксплуатируется в подразделениях морской пехоты США, в ВМС Испании и Италии. Одним из продолжателей рода является всем известный F-35. В России же такие разработки начали вестись еще задолго до появления первенцев у Германии и Англии. Первым для русских стал Як-36, построенный с учетом многих элементов «Турболета» — нашего первопроходца вертикальных взлетов. Его последователями стали Як-43 и Як-201. Но это все опять-таки военные разработки, а первый гражданский проект появился в Германии под названием Lilium Jet. Разработчики надеются запустить летательный аппарат как воздушное такси. Пятиместный Lilium впервые взлетел в мае 2019 года. Эта гражданская версия разрабатывается исключительно на электрических двигателях и является беспилотной.
Сверхзвуковые самолеты
Бурное развитие сверхзвуковой авиации пришлось на 50–60-е годы прошлого века. К этому моменту были решены основные проблемы устойчивости и управляемости летающих машин, каждому государству хотелось превосходить других по скорости полета. Открытия в данной области были сделаны как для военной сферы, так и для гражданских авиаперевозок. В гражданской авиации вышли только наши Ту-144 с его последователем Ту-160 по прозвищу «Белый лебедь» и англо-французский Concord. Однако на гражданском уровне самолеты со сверхзвуковой скоростью хоть и пошли в серийное производство, но не заняли свою нишу на рынке. Их обслуживание, уровень создаваемого шума при взлете и посадке и тяжело переносимая пассажирами скорость не позволили аппаратам сильно распространится.
Летательные аппараты с изменяемой геометрией крыла
Надо пояснить: чем больше стреловидность крыла, тем лучше аэродинамические свойства самолета, тем более он обтекаем. Например, при больших скоростях самолету будет легче лететь на большей стреловидности крыла, а малые скорости самолету проще держать при меньшей стреловидности крыла (особенно это важно при взлете и посадке). Среди преимуществ: улучшенная управляемость и достижение больших скоростей. Меняется угол крыла — меняется и коэффициент подъемной силы, а, соответственно, и аэродинамические характеристики используются наиболее рационально. Выдающимися примерами таких летательных аппаратов являются российский Су-24 и американский F-111. Это военные самолеты, но и в гражданской авиации у технологии — перспективы огромные.
Экраноплан или экранолет
В советское время квалифицировался как судно на динамической воздушной подушке. На данный момент это высокоскоростной аппарат, летящий в пределах действия аэродинамического «экрана» — оттого и «экраноплан». Принцип работы заключается в разнице давлений над поверхностью и под судном, которое создается только на небольших высотах. Эффект экрана (отражения) вызван ростом давления от аппарата до поверхности земли/воды, которое, отражаясь, успевает поднять судно в воздух и удерживать его там. Преимуществами данного устройства являются сразу несколько факторов. Короткое крыло делает стоянку более удобной и экономически выгодной. Высокая живучесть: материалы не испытывают таких нагрузок, как у самолетов. Высокая скорость (по сравнению с морскими судами). Большая экономичность и грузоподъемность. Возможность передвигаться по любой поверхности, будь то земля, снег, лед или вода. И, наконец, экраноплану совсем не нужна взлетно-посадочная полоса. Многие считают, что он объединяет в себе лучшие качества плавательного судна и летательного аппарата. Пока главной проблемой для массового использования экранопланов является их неспособность лететь над неровной поверхностью земли. История экранопланов началась еще в 1920-х. Впоследствии началась работа по воплощению задумки экраноплана в реальность. Сначала для ВМФ СССР — экраноплан КМ. «Каспийский Монстр» — так расшифровали западные страны аббревиатуру в названии аппарата — мог взлететь с массой в 544 тонны, что стало рекордом, который позднее смог повторить лишь самолет АН-225. Лишь к 1990-м годам Америка попыталась создать нечто подобное. Boeing представил концепцию экранолета под названием Pelican. Сейчас в России распространены такие экранопланы, как Иволга ЭК-12П, С-90, Акваглайд-5, Тунгус и др.
Концепция «Более электронный самолет»
Вы наверняка замечали, как много электроники «напичкано» в современные самолеты. Но это не предел. Замена всех приборов борта электронными аналогами, во-первых, экономически выгодна авиакомпаниям в выпуске и в обслуживании, а во-вторых, более экологична в использовании. Сейчас наиболее актуальными являются проекты прихода гражданских лайнеров к электрическим реверсам, электроприводам топливной системы и управления самолетом на земле, а именно управления шасси посредствам электротяги. Кроме того, многие модели (преимущественно частной гражданской авиации) разрабатываются полностью на электрической тяге. Одним из таких примеров являются разработки компании Airbus. Сейчас инженеры работают над продлением времени работы аккумуляторов электрических летательных аппаратов.
Композитные материалы
Этот пункт спустился вниз нашего ТОПа не по причине его ненужности в современной авиации, а потому, что он является не совсем изобретением — скорее, открытием. Еще в 1960-х годах авиаконструкторы пришли к тому, что любой металл слишком тяжел для воздушного судна. Сейчас же многие конструкторские бюро стараются заменить как можно большее количество деталей именно на легкие композитные материалы. Вес детали из композита составляет лишь 20% от веса той же детали, изготовленной из дюралюминия. Кроме того, композит не уступает в прочности, а зачастую превосходит металл, и он не боится ржавчины. В пример приведем Ту-204, который при эксперименте изготовили с заменой 25% деталей на композитные. Самолет оказался на 1200 килограммов меньше. А ни для кого не секрет, что самолету большего веса требуется больше топлива. Для авиакомпаний топливо является одной из самых затратных статей.
