Вертолеты с реактивным приводом: почему мечта не взлетела
В авиации, как и в жизни, порой самые смелые идеи не всегда достигают коммерческого успеха. Сегодня мы поговорим об одной из таких концепций — вертолетах с реактивным приводом на концах лопастей. В 40-х годах прошлого века конструкторы в США и Германии всерьез взялись за эту тему. Идея была проста: установить небольшие реактивные двигатели прямо на концы лопастей несущего винта. Зачем? Чтобы решить сразу две задачи: снизить вес конструкции и избавиться от реактивного момента, этой головной боли всех вертолетостроителей.
Представьте, сколько всего «лишнего» нужно обычно вертолету: редукторы, трансмиссии, валы, хвостовой винт… Все это увеличивает вес, уменьшая полезную нагрузку. Реактивные двигатели на лопастях, казалось, решали проблему радикально. Маленькие, одно-двухместные машины, «летающие краны» для подъема тяжелых военных грузов и даже ступеней ракет — перспективы рисовались захватывающие.
Немного истории: немецкий след
Первыми, как это часто бывало в те годы, за дело взялись немцы. В 1941 году инженер Фридрих фон Добльгофф разработал вертолет WNF 342. Идея заключалась в том, чтобы подавать сжатый воздух, смешанный с авиационным бензином, в камеры сгорания на концах лопастей. Поджиг смеси осуществлялся обычными автомобильными свечами. Двигатель внутреннего сгорания приводил в действие компрессор, который и гнал топливно-воздушную смесь к реактивным соплам.
На бумаге все выглядело неплохо. Отсутствие реактивного момента позволяло отказаться от хвостового винта. Однако, как это часто бывает, «дьявол кроется в деталях». Топливный аппетит этой конструкции был просто огромным. Кроме того, потребовались специальные жаропрочные сплавы для изготовления сопел. В итоге немцы решили использовать реактивный привод только для взлета и посадки. В 1943 году WNF 342 совершил первый полет. Вертолет планировали использовать для наблюдения и борьбы с подводными лодками, но союзнические бомбардировки и окончание войны поставили крест на проекте.
Американский опыт: Hiller и Hughes
После войны эстафету подхватили американцы. В 1949 году компания Hiller Aircraft начала свои исследования в области реактивных вертолетов. Первые модели были похожи на немецкие разработки, но вскоре инженеры Hiller пришли к выводу, что более эффективным решением является установка небольших прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) прямо на концы лопастей. Так появился Hiller XHOE-1 Hornet. Каждый двигатель весил всего 5 кг и выдавал 14 кг тяги.
Но тут возникла другая проблема — авторотация. В случае отказа двигателя ПВРД создавали слишком большое сопротивление, что приводило к резкому падению оборотов несущего винта. Скорость снижения во время авторотации у «Хорнета» достигала почти 1000 метров в минуту, что в два раза превышало показатели обычных вертолетов. Пилотам приходилось начинать выравнивание на высоте 60–90 метров, вместо привычных 30.
В 50-х годах американская армия заинтересовалась тяжелыми «летающими кранами». Hiller предложила несколько проектов под общим названием «Aerial Carryall» с лопастями длиной более 50 метров и различными вариантами реактивных двигателей на концах.
Армия отвергла предложения Hiller, но в 1965 году компания начала работать над заказом от NASA. Речь шла о проекте по возвращению на Землю первых ступеней ракеты-носителя Saturn V, весом до 360 тонн. Hiller спроектировала самый большой вертолет в истории с взлетной массой 410 тонн и диаметром несущего винта более 100 метров. На каждой лопасти планировалось установить два или более реактивных двигателя. Однако NASA переключилось на разработку многоразовых космических шаттлов, и финансирование проекта было прекращено.
Не только Hiller пыталась построить «летающий кран» с реактивным приводом. В 1949 году Hughes Aircraft Company представила свой вариант — XH-17. Это был огромный вертолет с длинными опорами шасси и коробчатым фюзеляжем. XH-17 мог поднимать грузы весом до 4,5 тонн. Однако дальность полета составляла всего 60 км, что не соответствовало требованиям военных. Кроме того, вибрации, создаваемые реактивными двигателями, приводили к частым поломкам. В 1955 году проект был закрыт.
Почему же эта технология не взлетела?
Причин несколько:
- Высокий расход топлива: реактивные двигатели, особенно ПВРД, отличаются высоким потреблением топлива.
- Сложность в управлении: авторотация — это сложный маневр, требующий от пилота высокого мастерства. В случае с реактивными вертолетами эта задача усложнялась многократно.
- Высокий уровень шума и вибрации: работа реактивных двигателей на концах лопастей создавала невыносимый шум и сильную вибрацию, что негативно сказывалось на ресурсе конструкции.
Тем не менее идея реактивного привода на концах лопастей не умерла окончательно. Периодически появляются новые проекты и концепции, использующие эту технологию. Возможно, когда-нибудь, с развитием новых материалов и двигателей, мы увидим возрождение этой интересной, но пока не реализованной в полной мере идеи.
