Взгляните на этот округлый вертолет времен американо-вьетнамской войны, Hughes_OH6A_Cayuse - легкий и маневренный, слегка карикатурный в своем дизайне, он служил компактным транспортным средством для военных США. Теперь представьте, что вам поручили превратить его в летательный аппарат будущего. Какие изменения вы бы внесли? Возможно, вы бы подумали о добавлении современных систем навигации, улучшении двигателя или бронировании. Но едва ли Вам придет в голову то, что было предложено инженерами компании GARRETT AiResearch Manufacturing из штата Аризона.
Они задались вопросом: действительно ли этому вертолету необходимы лопасти, хвост и стабилизаторы? Как насчет того, что бы встроить крупный турбовентилятор прямо в фюзеляж, и направить мощный поток воздуха вниз, создавая необходимую для взлета тягу? Эта идея - яркий пример безумства и смелости инженерных изысканий 1970 годов - настоящий символ научного ретрофутуризма в области авиастроения. Но обо всем по порядку.
Ранее, мы уже писали о пожеланиях американских военных на создание компактных летательных машин вертикального взлета и посадки - речь шла о проекте Airgeep 50-60-х годов. Запросы армии на подобную технику настолько же просты и понятны, насколько они сложны (или невозможны) в исполнении. Любой военный хотел бы обладать машиной без "лишних" агрегатов в виде двигателей, пропеллеров, колес, винтов, да в общем всего, на чем базируется любое средство передвижения. В идеале, это должна быть одна только кабина, сел в нее - и переместился в любом желаемом направлении. А над двигательными системами и принципом полета, пусть головы ломают инженеры в проектном бюро. К сожалению, это несколько противоречит законам физики.
Как бы там ни было, во времена технологического бума второй половины XX века, даже такие экстремальные идеи не казались чем-то совершенно невыполнимым. Именно поэтому, в 1972 году был запущен очередной проект "невозможного" авиационного средства передвижения под названием STAMP. Аббревиатура расшифровывается как Small Tactical Aerial Mobility Platform, Малая Тактическая Воздушная Мобильная Платформа. Работы начались под руководством Корпуса морской пехоты США, а надзор над проектом осуществлял Центр вооружений ВМС в Чайна-Лейке, Калифорния.
В конкурсе на разработку приняли участие две компании.
- Garrett STAMP был разработан подразделением AiResearch Manufacturing, базирующимся в Финиксе, штата Аризона. Garrett STAMP предполагался как двухместный аппарат, взлетающий и маневрирующий с помощью мощного турбовентиляторного двигателя, нагнетающего скоростной поток воздуха под большим давлением в специальный канал, имевший выходные сопла под днищем. Если говорить простым языком, такой турбовентиляторный двигатель аналогичен технологии в современных реактивных самолетах, за исключением того, что сопло направлено не назад, а вниз, для создания подъемной силы напрямую. Этот принцип похож на применяемую в самолетах технологию вертикального взлета и посадки, примерами могут быть ЯК-141 или американский истребитель F-35. Однако, в отличие от самолетов, Garrett STAMP не имел крыльев, полностью полагаясь на тягу вентилятора для поддержания высоты на протяжении всего полета.
- Вторым участником программы был аппарат Williams Aerial Systems Platform (WASP), разработанный компанией Williams International. Он был одноместным аппаратом с открытой кабиной, и выступал в качестве единственного конкурента Garrett STAMP. Его история не менее интересна и о ней мы напишем в следующей публикации.
О самой компании GARRETT AiResearch Manufacturing стоит поговорить подробнее. Дело в том, что эта организация вообще не занималась непосредственной разработкой летательных средств. Она стала известной как производитель отдельных силовых агрегатов - турбовинтовых двигателей и турбокомпрессоров. Помимо этого, AiResearch занималась разработкой аэрокосмических технологий.
В конце 40-х и на заре 50-х годов, AiResearch сконцентрировалась на создании небольших газотурбинных двигателей, мощность которых составляла от 20 до 90 лошадиных сил. С наступлением 50-х годов они расширили свой профиль деятельности, включив в нее авиационную электронику и начав выпускать различное оборудование как для армии, так и для космической отрасли. В числе их разработок были системы управления жидкостями, гидравлика, авионика и турбокомпрессоры.
Наш паблик VK:
К 60-м годам продукция AiResearch нашла широкое применение в авиации, её компоненты можно было встретить на борту таких самолетов, как Convair 880 и Boeing 707. Компания также произвела первые надувные спасательные трапы для пассажирских самолетов. Помимо этого, AiResearch принимала участие в создании систем жизнеобеспечения для американских космических программ, включая Меркурий и Аполлон.
Как видно, этот разработчик занимался производством множества различных агрегатов, но как это относится к экспериментальному аппарату без крыльев и несущих винтов? На самом деле, хороший воздушно-реактивный турбовентиляторный двигатель - это практически все необходимое для поднятия конструкции допустимой массы в воздух. Единственный вопрос заключается в том, как именно будет осуществляться стабилизация аппарата в полете, и какие принципы управления полетом вы планируете использовать.
Попробуем разобраться, как именно был устроен Garrett STAMP, и за счет чего он мог стать полноценным воздушным средством передвижения. Как мы уже упоминали, основой для кабины и фюзеляжа аппарата послужил легкий вертолет Hughes_OH6A_Cayuse. Эта конструкция отличалась легкостью и и хорошим обзором, отчасти поэтому полный вес машины без топлива составлял всего 300_кг (даже сам взятый за основу вертолет весил в полтора раза больше). Впрочем, инженеры и не могли позволить себе более тяжелую конструкцию, поскольку расчетная подъемная сила, создаваемая турбовентиляторным двигателем Garrett_TSE231 составляла всего 490_кг - едва ли достаточно, чтобы оторвать от Земли саму машину и двух человек на борту. Габариты при этом были потрясающе компактны - всего около 2х2х2,5 метра.
К сожалению, в открытом доступе находится лишь очень скудное количество документов, поэтому остальные характеристики остаются загадкой. Неизвестно, удалось ли разработчику довести конструкцию до ума, и какие полетные характеристики она могла обеспечить на самом деле. Предполагается, что максимальное время полета должно было составлять около 30_минут, а запас хода - около 50_километров.
Не менее интересно разобраться, как должно было осуществляться маневрирование.
Garrett STAMP использовал своеобразный принцип управления вектором тяги, благодаря особой конструкции. Как видно, нагнетаемый воздух выходил из двух боковых "сопел" - это два канала с прямоугольным сечением, направленные строго вниз. Так создавалась подъемная сила, необходимая для поддержания аппарата в воздухе. Внутри каждого канала установлены механизированные аэродинамические поверхности, которые могли отклоняться для регулировки силы выходного потока, и изменения его вектора.
Отклонение этих поверхностей позволяло пилоту контролировать как подъем и снижение, так и перемещение летательного аппарата в любом направлении: по курсу и против него, влево и вправо. Для выполнения поворота или изменения направления полета, поверхности в одном из каналов отклонялись таким образом, чтобы создать большую силу тяги с одной стороны, чем с другой. Это вызывало наклон аппарата в сторону с меньшей тягой и позволяло выполнять маневр крена.
Статья о еще более компактных летательных аппаратах:
Сложно сказать, как планировалось осуществлять такое управление - было ли оно полностью ручным, или требовало внедрения автоматизации, однако сам принцип не противоречит законам физики и аэродинамики. Поэтому, вероятно, если бы подобный проект хотели осуществить в наши дни, обладая в распоряжении более легкими и прочными материалами, развитыми системами автоматизации и более продвинутыми силовыми агрегатами - это уже не казалось бы невыполнимой задачей.
Однако, как и большинство подобных экспериментальных аппаратов со сверхъестественно завышенным техническим заданием - этот прототип не добрался даже до стадии единичных готовых полетных экземпляров. Что же касается реальных летных испытаний этого прототипа, в немногочисленных источниках (напр., Wikipedia), утверждается, что он успешно прошел испытания в "привязном" полете, 21 декабря 1973 года в ангаре на военно-морской авиабазе El Toro в Калифорнии.
Мы не смогли найти фото- и видеосвидетельства реальных полетов Garrett STAMP в открытых источниках. Но мы знаем, как мог выглядеть такой полет благодаря советскому кинематографу:
На самом деле, причины, почему подобные технологии до сих пор не находят своего внедрения и распространения, в каких бы то ни было отраслях, достаточно фундаментальны. Пытаясь сделать авиацию невероятно компактной, инженеры сталкиваются с основной проблемой - чем меньше площадь взаимодействия силового агрегата с окружающей средой, тем бóльшую мощность и энергопотребление мы должны создать. Мощные силовые установки в свою очередь, требуют огромного расхода топлива, и снижают время и дальность полета. Эти выводы достаточно очевидны даже на примере военных самолетов с технологией вертикального взлета и посадки - затраты топлива в таком режиме полета огромны.
Мы неспроста наблюдаем вокруг себя авиацию с широкими крыльями и вертолеты с большими винтами - все это обусловлено необходимостью во взаимодействии с несущей средой, нашим атмосферным воздухом. Тем не менее, любая техника имеет свои задачи и границы применимости. Если бы мы могли найти нишу для подобных "фантастических" машин, будь то даже простые цели развлечения или эстетики, и конструкторы смогли бы предложить массу неординарных и красивых решений.
Вторая часть статьи расскажет о втором аппарате проекта STAMP, который, вероятно, сможет удивить Вас не меньше.
