Введение
Вертолеты с момента своего массового распространения после Второй Мировой Войны сразу привлекли большое внимание своими плюсами перед самолетами по возможности вертикального и посадки, способностью висеть в воздухе и совершать горизонтальные перемещения в воздухе в любом направлении. Но сразу обнаружилось и два недостатка: первый это высокая стоимость летного часа, ввиду низкого коэффициента полезного действия движителя вертолета в виде горизонтальных несущего винта или винтов, и ограничения по максимальной скорости полета, ввиду негативных аэродинамических эффектов на несущих винтах. Причем эти ограничения были больше, чем у тянущих и толкающих самолетных винтах. На самолетах винты ограничивают максимальную скорость примерно до 500км/ч из-за эффекта запирания (при увеличении числа оборотов резко падает их коэффициент полезного действия. Самый быстрый винтовой самолет - турбовинтовой Ту-95МСМ (подробнее о нем у меня тут) достигает скорости в 920км/ч за счет применения соосных винтов, которые уменьшают данный эффект.
Но у вертолетов было еще все печальнее. По сути практически современные серийные вертолеты не могут практически летать выше 300км/ч. По сути они так и не превзошли по скорости опытный советский вертолет А-10, созданный на базе боевого Ми-24(подробнее о нем у меня тут), установивший рекорд скорости в 368 км/ч в 1978 году. Ныне официальный рекорд скорости для вертолетов традиционных конструкций это 401 км/ч, достигнутый в 1986 году на специально доработанном британском вертолете Lynx, причем использованные для этого лопасти BERPIII (British Experimental Rotor Programme) с стреловидными законцовками до сих пор не применяются на серийных вертолетах где-либо.Ниже я расскажу подробнее о проблемах, мешающих традиционным вертолетам превысить барьер в 400 км/ч, и способах его преодоления, как и о моделях скоростных вертолетов и скоростных БПЛА вертолетного типа, создаваемых или созданных в мире на текущий момент времени.
Основная часть
При превышении скорости вертолетом выше 400 км/ч ему угрожают сразу три серьезные напасти - одновременные срыв потока, волновой кризис и обратное обтекание. Волновой кризис наиболее известен и если о нем простыми словами – то это когда скорость обтекания воздухом лопастей, движущихся по направлению полета, начинает достигать сверхзвуковых значений, что означает падение подъемной силы, причем только с одной стороны вертолета. Также это приводит к вибрации. Так же может возникнуть срыв потока из-за повышенной турбулентности(хаотичность) воздушного потока, на лопастях, движущихся против направления полета. В этом случае кроме падения подъемной силы, происходит флаттер (самовозбуждающиеся вибрации), который может быть настолько силен, что разрушает винты или вызывает в случае соосной схемы их перехлест. Так же может возникнуть обратно обтекание на ближних к оси вращения внутренних(нижних)частях лопастей, движущихся по направлению полета. Его итогом становится, что из-за превышения сверхзвуковой скорости обтекающим лопасть воздухом эта частей лопастей будет тянуть вниз, а не вверх винтокрылую машину.
Можно конечно использовать концепцию конвертоплана наподобие V-22 Osperey или перспективного V-280 Valor(подробнее о нем у меня тут). Но они имеют и свои недостатки в виде сложности конструкции и пилотирования. Поэтому соблазнительно повысить скорость именно вертолетов.
Решение нашли в следующем - лопасти несущего винта решили переводить постепенно в горизонтальное положение по мере увеличения скорости полета, а обеспечивать движение вертолета в воздухе должен отдельный движитель – это либо турбореактивный двигатель, либо вертикальный воздушный винт, приводимый турбовинтовым двигателем. Лопасти несущего винта при таком решении в отличие от лопастей традиционных вертолетов выполняются жесткими. При этом это должно сочетаться только с двухвинтовой схемой по причине достижения очень большой силы заваливания на больших скоростях и рулевой винт уже не сможет скомпенсировать ее. Подробнее о вертолетных схемах у меня написано тут.
Первым вертолетом такой концепции стал S-69 (ХН-59А), взлетевший в 1973 году и достигший скорости в 430км/ч. Символично, что основатель Sikorsky Aircraft Игорь Сикорский начал свой пусть в авиации, не с самолетов, а с двух вертолетов в 1908-1911гг., причем именно выполненных по двухвинтовой соосной схеме. Но они оказались не жизнеспособны по причине отсутствия развитой в те годы где-либо в мире аэродинамической теории для вертолетов. Ее создал, как и автомат перекоса, немного позже Академик Борис Юрьев. Да и технически дозвуковые поршневые самолеты тогда были проще вертолетов, ввиду, отсутствия автомата перекоса. Фирма Сикорски не прекращала развитие этого направление и позже. Даже когда распался «Восточный блок» и потенциальные ассигнования от армии сократились.
В 2008 году в воздух поднялся созданный на базе S-69 экспериментальный X-2, достигший скорости в 463км/ч. Меж тем в СССР и России тоже занимались этой проблемой. И как в плане создания конвертопланов, так и в плане, создания скоростных вертолетов.
И в 2007 году был представлен проект скоростного вертолета двухвинтовой схемы Ка-92. Ка-92 был запланирован к созданию и запуску в серию как транспортно-десантный вертолет, для замены ветерана Ми-8(17). Ка-92 был выполнен по соосной схеме с толкающим соосным воздушным винтом, приводимым от двух турбовальных двигателей ВК-3000, одновременно приводящих и несущие винты. Он должен был развивать максимальную скорость в 460км/ч.
В 2009 году был показан еще один проект. Ка-102 - это вертолет двухвинтовой продольной схемы. Горизонтальный полет должны были обеспечивать два тянущих винта приводимых от турбовальных двигателей, приводящих и несущие винты. Он должен был развивать максимальную скорость в 500 км/ч, перевозя до 30 тонн груза.
Так же в 2008 году был представлен проект Ка-90. Это был футуристический на первый взгляд проект создания вертолета, у которого на скоростях от 600км/ч и выше несущие винты убирались в сложенном виде наверх фюзеляжа и полет продолжался за счет крыльев и двухконтурных турбореактивных двигателей. По смыслу, это аналог конвертоплана, только еще более сложный с точки аэродинамики, но не конструкции и еще более скоростной, и высотный. Ка-90 замышлялся как транспортный, но думали и об ударных таких комбинированных вертолето - самолетах. Но к сожалению, ни один из вышеперечисленных проектов не поднялся в воздух. Разработка ударного скоростного вертолета с соосными винтами, анонсированная в 2018 году, также не нашла своего практического воплощения. Были попытки создания скоростных вертолетов по одновинтовой схеме в ОКБ Миля. ПСВ (перспективный скоростной вертолет), как и схожий с ним Ми-Х, замышлялся по одновинтовой схеме с лопастями несущего винта с системой SLES и с со стреловидными оконцовками на лопастях. Но вместо рулевого винта должен был быть толкающий винт. Но их также не воплотили в железе и в данном случае это правильно, ввиду невозможности при такой схеме достичь практически скоростей от 400км и выше. Так же не состоялся схожий проект модернизации Ми-28. В США также отказались от подобного улучшения AH-64 Apach. В 2020 году стало ясно что разработки пилотируемых скоростных вертолётов любых схем в РФ не ведутся. Меж тем в 2009 году в США была начата программа FVL (FutureVerticalLift) по созданию вертолетов и конвертопланов с максимальной скоростью не менее 430 км/ч.
В рамках этой программы сначала в 2015 году поднялся в воздух S-97, а затем в 2019 году - SB-1 Defiant – то и другое - дальнейшее развитие скоростного соосного вертолета X-2.
SB-1(подробнее о нем у меня тут) в отличие от одноместного прототипа имеет десантный отсек на 6 десантников и может нести вооружение. В текущем 2022 году должен совершить первый полет Raider- Х (подробнее о нем у меня тут). Он доработанный вариант SB-1 для поставок в армию США. Его конкурентом является Bell 360 Invictus традиционной одновинтовой схемы. В процессе создания Raider-X появилась информация что он получит полностью автономный вариант в рамках концепции БАСВ (Беспилотные автономные системы вооружений) – подробнее о ней у меня тут. В рамках концепции ABC (Advancing Blade Concept — Концепция опережающей лопасти) для управления автоматом перекоса используются сложные алгоритмы для гибкого и своевременно изменения угла атаки в зависимости от скорости полета. Причем для каждого винта нужен свой автомат перекоса. Лопасти несущего винта должны серьезно отличаться от лопастей на традиционных вертолетах – они должны короткими и жестким. Обычно лопасти упруги. И они не должны иметь шарниры для горизонтальных перемещений в полете - изменяется только угол атаки. Толкающий хвостовой винт приводится через вспомогательный редуктор. Принятие на вооружение предварительно намечено на 2028 год.
Но российские инженеры тем не менее ни сидели сложа руки. В процессе работы над перспективными БПЛА вертолетного типа (об одной из них – беспилотном вертолете ДРЛО у меня рассказано тут), разработчиками некоторых таких перспективных моделей, стало ясно, что нужно думать о резком повышении скоростных характеристик. В частности, это позволит эффективно использовать дроны-вертолеты для перехвата вражеских дронов (подробнее об борьбе ПВО с БПЛА у меня тут). В настоящее время создан проект ударного дрона соосной скоростной схемы с возможностью сверхманевренности. Последняя обеспечивается возможностью изменения угла к горизонтали хвостовой балки с толкающим винтом. И несущие винты и хвостовой приводятся от турбовального двигателя ВК-650ВК (подробнее о нем у меня тут). Хочу подчеркнуть, что этот двигатель с 2021 года на стендовых испытаниях и поэтому реален, и имеет все шансы встать на конвейер. Уже разработан вспомогательный редуктор для хвостового винта и первый в нашей стране редуктор для однодвигательных вертолетов с турбовальными двигателями. Ранее у нас традиционно выпускали только двухдвигательные вертолеты. Также создан автомат перекоса, позволяющий гибко менять угол атаки в автоматическом режиме по специальному алгоритму, учитывая скорость и другие параметры полета. Данный проект предусматривает оснащение комплексами управляемого вооружения «воздух-воздух» и «воздух-поверхность» и всепогодными, и круглосуточными системами их наведения. Это позволит бороться ему как с воздушными целями, в том числе с тяжелыми многоразовыми дозвуковыми БПЛА, так и с танками противника. Максимальная скорость должна достигать 500км/ч. Подробнее об этом проекте у меня тут. Данная разработка защищена патентом РФ, что позволяет головному исполнителю опытно-конструкторской работы (ОКР) приобрести рабочую конструкторскую документацию (РКД), для выпуска опытного образца.
В данный момент фирма - разработчик привлекает финансовые средства для своего развития путем продажи своих акций. Обращайтесь к ее брокерам за их покупкой. Компании из сферы оборонной промышленности не продают акции и пакеты акций на общепринятых площадках. И именно в этой сфере традиционно сосредотачиваются самые передовые технологии и разработки, которые в итоге двигают вперед и мирное развитие человечества.
Заключение
Сейчас только Россия и США могут создавать скоростные вертолеты, и мы должны этим воспользоваться, чтобы не растерять тот наш вес в создании и производстве вертолетов, который мы традиционно имеем со времени создания вертолета ЦАГИ 1-ЭА в 1930 году. Мало того, мы имеем шансы использовать этот потенциал для повышения нашего веса в создании и производстве дронов различного назначения вертолетного типа.
Для связи – социальные сети, указанные в описании.
