Самолёт отрывается от полосы и держится над ней шестнадцать секунд. Но опыт, ради которого его переделывали несколько лет, в этот момент ещё не начат: на машине нет четырёх экспериментальных лопастей.
4 ноября 1987 года на базе Эдвардс в Калифорнии Sikorsky S-72 RSRA/X-Wing — по-русски «Сикорский» S-72, «Икс-уинг» — сделал три скоростные рулёжки. Скорость дошла до 138 узлов, около 255 километров в час. На третьем разбеге машина преднамеренно отделилась от ВПП примерно на 25 футов, это семь с половиной метров, и снова села. Со стороны это выглядело как начало лётной программы. Дальше этой точки она не ушла.
Этот аппарат строили для манёвра, который в авиации звучит почти как противоречие. На малой скорости четырёхлопастный ротор должен был работать по-вертолётному. В быстром полёте — остановиться крестом и стать неподвижным крылом. Складывать лопасти или убирать их в фюзеляж никто не собирался: крест оставался снаружи, поперёк набегающего потока, и держал в нём машину.
В коллекции U.S. Army Aviation Museum в Форт-Новоселе, Алабама, сейчас числится родственный RSRA с серийным номером 545 и обозначением NASA 740. Но первичный отчёт NASA относит переделку под X-Wing к борту NASA 741. Где находится именно он и комплект экспериментальных лопастей, найденные музейные записи не подтверждают.
Я разобрал отчёты NASA, историю архива Sikorsky и материалы Vertical Flight Society. Главная путаница дела выросла из одного слова — «летал». NASA и историческая страница ВВС США называют полёты RSRA X-Wing. Архив Sikorsky и Vertical Flight Society уточняют решающую деталь: речь шла о полётах самолёта без X-Wing-лопастей. Подтверждённых полётов совмещённой машины с экспериментальным ротором нет.
Как исследовательский вертолёт стал носителем чужого винта
История началась не с X-Wing. В 1971–1973 годах NASA и Армия США заказали предпроектное исследование: нужна была летающая лаборатория, на которой можно менять роторы. Исполнителем стала Sikorsky. Так возникла программа Rotor Systems Research Aircraft — RSRA.
Обычный вертолёт привязан к своей несущей системе. Чтобы проверить новый ротор, конструктору приходится либо строить отдельную машину, либо иметь платформу, которая примет другую головку ротора, трансмиссию и схему управления. RSRA задумывался именно такой платформой.
Два аппарата в 1976–1984 годах использовали как гибридные исследовательские машины. У базового S-72 была двухместная кабина бок о бок, место бортинженера и два турбовентиляторных двигателя TF34 для горизонтальной тяги. Максимальную испытательную скорость рассчитывали на 300 узлов.
На одной машине сошлись крыло, два двигателя и посадочное место под сменный ротор. В быстром полёте штатное крыло брало часть подъёмной силы, и ротору не приходилось одному удерживать весь вес аппарата.
В 1983–1984 годах NASA и DARPA выбрали Sikorsky для переделки одного RSRA под X-Wing. Руководителем офиса проекта RSRA/X-Wing в NASA Ames был Джеймс У. Лейн, позднее соавтор статусного отчёта программы.
Переделывали летающую лабораторию ради одной дорогой гипотезы. Вертолёту нужен вращающийся несущий винт: без него нет ни висения, ни вертикального взлёта. Самолёт на скорости, наоборот, теряет на сопротивлении вращающейся системы и живёт неподвижным крылом. Экспериментальный ротор должен был свести вертолётный и самолётный полёт в одну машину.
Но остановить обычный винт недостаточно. Лопасть рассчитана на постоянное изменение шага при вращении; в неподвижном потоке она не станет надёжной несущей поверхностью сама собой. Нужны другая жёсткость, другие нагрузки и иной способ управлять подъёмной силой.
Почему воздух заменил привычное управление лопастью
У X-Wing было четыре лопасти. Проектный диаметр ротора составлял 51 фут, или 15,5 метра; хорда лопасти — 3,39 фута, или 1,03 метра. Расчётная взлётная масса демонстратора — 24 000 фунтов, около 10,9 тонны.
Одна лопасть весила около 600 фунтов, то есть 272 килограмма. В её основе лежал композитный несущий элемент, flexbeam, весом 260 фунтов — 118 килограммов. Основная часть конструкции была выполнена из углепластика.
Необычным было управление. Обычный вертолёт механически меняет шаг лопастей. Здесь подъёмную силу и моменты планировали создавать циркуляционным обдувом.
Сжатый воздух подавался внутри лопасти к щелям на передней и задней кромках. Клапаны меняли подачу в зависимости от азимута ротора, то есть положения каждой лопасти в круге вращения. Воздух был горячим: до 320 градусов по Фаренгейту, примерно 160 градусов по Цельсию.
Вместо поворота лопасти система меняла циркуляцию потока. Это связывало на машине сразу всё: прочность лопасти, проходимость каналов, точность клапанов, скорость вычислителя. Вертолётный режим, разгон, остановка ротора и самолётный режим становились одним длинным переходом.
В 1985–1986 годах изготовили десятифутовую, около трёх метров, аэродинамическую модель. Её испытывали у Sikorsky, затем в крупном аэродинамическом туннеле United Technologies. К июню 1986 года модельный этап был пройден: систему проверяли сначала с макетными, затем с настоящими лопастями.
19 августа 1986 года RSRA/X-Wing выкатили. До 25 сентября аппарат доставили в Ames-Dryden на базе Эдвардс для лётных работ. На полосе стоял переделанный самолёт с расчётной массой в десять с лишним тонн.
Машина, ротор и лопасти существовали, наземные испытания шли. Впереди оставался самый опасный вопрос: как полноразмерная система поведёт себя при переходе от вращения к остановке. Внутри лопасти должен был идти горячий воздух, снаружи — встречный поток, а между ними композитная конструкция, обязанная сохранить форму под ещё не проверенными нагрузками.
Три рулёжки, которые приняли за начало полётов
Осенью 1987 года программа подошла к полосе. Лётчиком-исследователем NASA Ames был Уоррен Холл. Со стороны Sikorsky в экипаже работал Ричард Фолл, которого источники называют Dick или W. Richard Fall.
4 ноября выполнили три скоростные рулёжки, и на третьей машина на шестнадцать секунд оторвалась от бетона.
Внешне самолёт просто подпрыгнул над полосой. В отчётах этот эпизод шёл как проверка машины на высокой скорости перед следующими этапами. А лётная программа X-Wing требовала сначала этапа с двумя экспериментальными лопастями, затем с четырьмя. После этого должен был последовать переход от вращающегося ротора к остановленному крылу.
Ни один из этих этапов не состоялся.
В декабре 1987 года появились сообщения о первом полёте RSRA X-Wing. Историческая страница ВВС США датирует его 2 декабря и называет пилотами Холла и Фолла. NASA также говорит о трёх успешных полётах.
Источники используют разную рамку для одного аппарата. NASA и ВВС говорят о платформе RSRA X-Wing — машине программы. Sikorsky и Vertical Flight Society говорят о конкретной конфигурации с X-Wing-лопастями. Эту разницу я держу в деле отдельной строкой: на ней сходятся почти все противоречия источников. Во втором смысле X-Wing не летал.
RSRA мог лететь как самолёт: подъёмную силу давало штатное крыло, тягу — двигатели TF34. Но полёт без экспериментальных лопастей не доказывал, что ротор способен вращаться, управляться воздушным обдувом, а затем остановиться в потоке и стать крылом.
Позднее документы зафиксировали три успешных полёта и прекращение работ. Приказ об остановке пришёлся на конец 1987 года, контракт с Sikorsky, по данным NASA, завершился в декабре, формальное закрытие программы — январь 1988-го.
На полосе аппарат уже отрывался от земли. Ротор, ради которого его переделывали, до этого рубежа не дошёл.
Что остановило программу после наземных испытаний
Первая версия привычна для дорогих исследовательских программ: проект остановили деньги и смена приоритетов. Архив Sikorsky прямо говорит о финансовых проблемах правительства и более высоких приоритетах. Технический меморандум NASA 1991 года тоже объясняет остановку нехваткой средств: работы прекратили уже после того, как начались безроторные полёты.
Версия первая. Деньги и приоритеты. Доказательство — прямые формулировки Sikorsky и NASA о финансировании. Работы свернули после полётов RSRA без главного ротора; публично зафиксированной аварии в воздухе перед этим не было. Слабое место версии: она не объясняет, почему стоимость и риск выросли именно на стадии полноразмерной системы.
В 1989 году авторы отчёта об уроках программы писали, что до приказа об остановке крупных технических проблем не обнаружили. То есть не было одной поломки, которая сама по себе сделала бы продолжение невозможным.
Версия вторая. Технической катастрофы не было. На это указывают Ллойд Корлисс, Уильям Данн и Майкл Моррисон. Стендовые, модельные и системные испытания, рулёжки и безроторные полёты состоялись; работы прекратили не после лётной неудачи с экспериментальным ротором. Но отсутствие крупной аварии не означает отсутствия технических рисков и дорогих переделок.
На земле обнаружилась конкретная проблема: при испытаниях произошло расслоение главного лонжерона композитной лопасти. Анализ подтвердил существенные внеплоскостные напряжения.
За этим нет легенды о том, что «винт не работал». Лопасть построили и нагрузили, и конструкция показала, что расчёт не закончен. Для композитного лонжерона это означало новую работу: найти, где копится опасная нагрузка, и переделать деталь.
Версия третья. Деньги и техника сошлись в одной точке. Независимый консультативный разбор NASA счёл ошибкой саму последовательность программы: дорогую переделку полного самолёта начали до того, как полноразмерный ротор подтвердил аэродинамику, динамику конструкции и законы управления. На это указывают расслоение лонжерона, внеплоскостные напряжения и незавершённая цифровая система управления. Но разбор не даёт одного документа с формулой «закрыть только из-за этого».
Здесь ничего не приходится дотягивать. Деньги закончились, техническая проблема была, но по отдельности ни то ни другое не равно приговору всей идее.
Цифровая система управления осталась незавершённой. Для схемы, где клапаны меняют подачу воздуха по азимуту ротора, это была основа опыта. Когда такую проблему находят на модели, пересчёт и новый стенд стоят одних денег. На готовом демонстраторе с 15,5-метровым ротором, двумя двигателями и сложной системой управления цена следующего шага уже другая.
Никакой один болт не «убил» X-Wing. Но дальше пришлось бы платить за ответы, которые следовало получить до переделки самолёта.
Почему остановленный ротор так и не стал крылом
У проекта была ясная кульминация. По замыслу ротор вращался на малой скорости, как у вертолёта, самолёт разгонялся, штатное крыло RSRA принимало на себя часть подъёмной силы. Затем четырёхлопастная система должна была остановиться крестом и превратиться в неподвижное крыло.
Несостоявшаяся демонстрация ещё не опровергает замысел. Но и подтвердить его рулёжками, продувками модели или полётами самолёта без экспериментальных лопастей нельзя.
Управление воздухом через щели проверяли на стендах и в системных испытаниях. Композитные лопасти показали, что полноразмерную конструкцию надо дорабатывать. Полёты RSRA доказали возможности платформы — платформы без главного ротора.
Каждый фрагмент работал в пределах своего этапа, а перехода между этапами не было.
Это похоже на дело, где есть показания каждого свидетеля, но нет протокола их очной ставки. Модель испытана, лопасти изготовлены, машина выкачена, рулёжки выполнены, самолёт без ротора летал. Подтверждённых материалов о полёте, где всё это сошлось, нет.
Из всех формулировок, которые встречаются в отчётах, я оставил бы самую сухую: лётную демонстрацию остановки винта не успели начать.
RSRA летал как самолёт без главного ротора. Не состоялся именно переход вращающегося экспериментального ротора в остановленное крыло. Поэтому на фотографиях машины на полосе — демонстратор за шаг до единственного манёвра, ради которого его строили. Ни провалившегося макета, ни готового конвертоплана на них нет.
Что осталось от машины после закрытия программы
Поздние отчёты оставили предупреждение для следующих проектов: проверка полноразмерного ротора не должна отставать от переделки всей летающей платформы. Если законы управления, динамика конструкции и аэродинамика ещё не подтверждены, самолёт вокруг них становится слишком дорогим способом получить первый ответ.
Один RSRA, NASA 740, сохранился в коллекции армейского авиационного музея в Форт-Новоселе. Его нельзя безоговорочно называть тем самым X-Wing-бортом: переделывали NASA 741.
В архивах есть отчёты, фамилии экипажей, скорости рулёжек и описание лопастей. Есть музейная карточка другого RSRA. Я не нашёл только одного: надёжного первичного подтверждения, где сейчас находятся сам NASA 741 и комплект экспериментальных лопастей.
RSRA существовал в нескольких состояниях: исследовательский вертолёт, самолётная платформа, переделанный демонстратор, аппарат без главного ротора. Назвать любой из них «X-Wing, который летал» — значит убрать из дела главное различие.
Материалы NASA не требуют выбирать между фразами «проект закрыли из-за денег» и «проект закрыли из-за техники». Система дошла до полноразмерных проблем, цифровое управление осталось незаконченным, исправления требовали ресурсов, а ресурсов на следующий этап уже не было. Прямого доказательства, что программу остановила одна конкретная неисправность, нет.
Четыре лопасти, которых не увидели в полёте
Главная улика этого дела — не секретный приказ и не пропавший отчёт. Это сами четыре лопасти.
Жёсткие, композитные: диаметр ротора 15,5 метра, каждая лопасть — 272 килограмма. Внутри должен был идти горячий сжатый воздух, клапаны — менять обдув по азимуту. В этих же лопастях нашли расслоение главного лонжерона и существенные внеплоскостные напряжения.
До полёта в той конфигурации, ради которой их делали, лопасти не дошли.
Поэтому фраза «X-Wing сделал первый полёт» верна только при широком названии программы и неверна, если читатель представляет себе вращающийся четырёхлопастный ротор. Обратное утверждение — «X-Wing не летал» — точно для совмещённой конфигурации и разваливается, если вычеркнуть безроторные полёты RSRA.
Так и остаётся два слоя одного дела. Самолёт отрывался от полосы и летал. Экспериментальный ротор не взлетал вместе с ним.
На лётном поле закончилась не сама идея остановленного ротора. Закончилась конкретная попытка доказать её на S-72 RSRA. В музее в Форт-Новоселе стоит родственный борт NASA 740: металл обшивки, ровные швы панелей, законченная машина, которую можно обойти кругом. От четырёх лопастей остался в деле другой шов — тот, что разошёлся на стенде, в главном лонжероне, раньше, чем эти лопасти хоть раз развернулись в воздухе.
Дело X-Wing: ваш вердикт
Что стало решающим для Sikorsky X-Wing: нехватка денег, слишком ранняя переделка полного самолёта или технические вопросы, которые оказались дороже следующего этапа?
Документы позволяют уверенно сказать только одно: программу закрыли не до первого полёта RSRA как самолёта. Её закрыли до лётной демонстрации того, ради чего X-Wing получил своё имя, — остановки вращающегося ротора и превращения его в крыло.
Ваш вердикт по делу X-Wing — внизу.
Другие дела из архива
Ту-144 над Ле-Бурже 1973: 3 июня, разрыв на 1200 метрах
USS Thresher: на испытательном погружении корпус смяло за 0,1 секунды
Minerve: французскую субмарину искали 51 год — нашли в 2019-м