Наряду с самолетами в современных военно–воздушных силах широко используются вертолеты – летательные аппараты, которые могут зависать в воздухе, взлетать и садиться без разбега и пробега. Их широко используют для высадки десанта, охоты за танками и подводными лодками, разведки, эвакуации с поля боя раненых и во многих других случаях.
Какие же вертолеты используются для этого? Когда и при каких обстоятельствах появились эти машины?
Авиация без аэродромов
Оказывается, еще в средневековом Китае существовала игрушка, известная и ныне. На палочку насаживается воздушный винт, раскручивается между ладонями и затем он взлетает высоко вверх. В 1475 году знаменитый итальянский художник и инженер Леонардо да Винчи усовершенствовал игрушку, предложил проект машины, способной "ввинчиваться" в воздух" при помощи архимедова винта.
Позднее, в 1754 году, наш знаменитый соотечественник М.В. Ломоносов придумал "аэродинамическую машинку", которая имела два винта, приводимых во вращение часовой пружиной в противоположных направлениях.
Еще больше разнообразных игрушек было построено в XIX веке. Однако до создания настоящего вертолета дело дошло лишь после того, как в начале XX века появился легкий и достаточно надежный двигатель внутреннего сгорания, а также стараниями англичанина Р. Фруда и наших соотечественников С.К. Джевецкого, М.А. Рыкачева, Н.Е. Жуковского, Б.Н. Юрьева, Г.Х. Сабинина и других, были разработаны теоретические основы расчета подобных летательных аппаратов, проведены эксперименты по подъему их в воздух.
Первый полет на вертолете был совершен во Франции 29 сентября 1907 года. Братья Луи и Жак Бреге вместе с профессором Шарлем Рише создали четырехвинтовой вертолет, который смог оторваться от земли и некоторое время провисел в воздухе.
А вот вертолет, способный перемещаться и в горизонтальном направлении, был построен в ноябре 1907 года французом В. Корню.
Пять лет спустя Б.Н. Юрьев предложил автомат перекоса, который позволял пилоту без особых усилий переводить вертолет из режима висения в режим горизонтального полета. С тех пор подобными автоматами оборудуются все машины.
Первая мировая война прервала опыты с экспериментальными машинами. Продолжить их удалось лишь в 20–30–е годы XX века. Так, в 1926 году в нашей стране была создана вертолетная группа экспериментальноаэродинамического отдела Центрального аэрогид родинамического института. Вскоре ее сотрудники под руководством А. М. Черемухина построили первый в нашей стране вертолет ЦАГИ1–ЭА. В 1932 году на этом вертолете был побит мировой рекорд высоты, составлявший псего 18 м, и установлен новый – 605 м!
Первый отечественный вертолет, предназначенный для серийного производства, был построен в 1940 году. Однако начать производство не успели – снова помешала война, теперь уже Вторая мировая. Так что первый серийный вертолет МИ–1, построенный под руководством М.Л. Миля, поднялся в воздух лишь в 1948 году.
С этой поры вертолеты начинают использовать и в военном деле. Сначала в качестве разведчиков и наблюдателей, потом как средства доставки десанта (для этой цели использовали тяжелый вертолет Як–24).
Ныне в армии также используются вертолеты огневой поддержки, истребители танков, санитарно–транспортные вертолеты и т.д.
Заменят ли вертолетами танки?
Сегодня среди всех способов передвижения сухопутных войск – пешком, на автотранспорте и по воздуху – последний считается наиболее мобильным. Авиационной бригаде для ввода в бой на удалении 200 км от базы требуется меньше часа, тогда как бронетанковой дивизии для выполнения аналогичной задачи необходимо 10 часов. Эксперты утверждают, что возможности вертолета по сравнению с 2,5–тонным грузовиком по транспортировке личного состава выше в 6 раз, грузов – в 10 раз.
Применение вертолетов имеет свои плюсы и с оперативно–тактической точки зрения. Мобильные силы на авиационной основе могут не только быстро выполнить атаку, но и неоднократно повторять ее в течение операции. Если атака была выполнена несвоевременно, вертолеты сравнительно легко могут исправить ошибку, забрав десант с места высадки.
Давайте рассмотрим подробнее, какие именно вертолеты использует современная армия, какие машины надеется получить завтра...
Боевые вертолеты
"Акула", "Аллигатор" и "Касатка". Боевой вертолет Ка–50 "Черная акула" произвел фурор в начале 80–х годов XX века. Успешно выиграв соперничество с двухместным ударным вертолетом Ми–28, о котором речь пойдет ниже, Ка–50 продемонстрировал отменный набор боевых качеств.
Во–первых, впервые в мировой практике специалистам конструкторского бюро имени Н. Камова, удалось уменьшить экипаж боевой машины до минимума. Как на самолете–истребителе, пилот на Ка–50 управляется со всем один. Это было бы немыслимо, если бы летчику не помогала современная техника.
Ударный вертолет Ка–50 "Черная акула"
Навигационная аппаратура на вертолете настолько совершенна, что позволяет машине самостоятельно вернуться в исходную точку старта в том случае, если пилот, например, будет ранен и не сможет сам вести машину. Большинство боевых систем работает по принципу "включил и забыл" (то есть оборудованы системами самонаведения).
Более трети корпуса вертолета выполнено ил легких и прочных композитных материалов. Это позволило существенно облегчить машину, бронировать все ее жизненно важные агрегаты и, конечно, кабину пилота.
Для спасения летчика в случае аварии на Ка–50 впервые в мире установлено катапультное кресло К–37, которое эффективно работает практически на всех высотах и скоростях полета. При этом перед катапультированием летчика лопасти несущих винтов автоматически отстреливаются.
Двигатели установлены по бокам в верхней части фюзеляжа. Они оснащены пылезащитными устройствами, что существенно снижает износ двигателей.
Вертолет имеет два несущих винта, вращающихся в противоположных направлениях. Это позволило избавиться от рулевого винта на хвосте и сделать машину более компактной.
Для размещения вооружения на Ка–50 установлено крыло с размахом 7,3 м, под плоскостями которого имеются по два пилона и одному контейнеру. Пилоны предназначены для установки реактивных снарядов или пусковых устройств с противотанковыми ракетами "Вихрь". В контейнерах помещаются блоки средств постановки помех, мешающие противнику вести прицельный огонь по вертолету.
Справа в нижней части фюзеляжа установлена одноствольная пушка калибра 30 мм с боекомплектом в 500 снарядов. Причем летчик при атаке цели может выбирать, какими именно снарядами – бронебойными или осколочно–фугасными – стрелять.
Работа летчика при выходе в район поиска и атаки цели на предельно малых высотах полета значительно облегчается, так как пилотажная информация размещается на индикаторе лобового стекла. Применение пушки и неуправляемых ракет также упрощается благодаря наличию на этом индикаторе прицельной информации. Кроме того, часть сведений высвечивается непосредственно на стекле шлема летчика.
Впрочем, испытания Ка–50 показали, что для выполнения некоторых боевых задач, например ведения разведки, лучше иметь в экипаже двух человек – одному трудно за всем уследить.
Поэтому в КБ имени Н. Камова создан и модифицированный двухместный вариант "Черной акулы", получивший название Ка–52
Ударно–разведывательный вертолет Ка–52 "Аллигатор"
Вертолет Ка–60 "Касатка"
"Аллигатор". Он предназначен для круглосуточного применения, лучше взаимодействует с другими боевыми вертолетами в группе и наземными командными пунктами.
Кабина Ка–52 оборудована тремя многофункциональными цветными жидкокристаллическими дисплеями. Кроме того, члены экипажа должны оснащаться нашлемными прицелами–индикаторами. В состав вооружения вертолета планируется включить усовершенствованные противотанковые ракеты с дальностью до 15 км.
В 2000 году представители фирмы "Камов" показали и еще один новый вертолет – Ка–60 "Касатка". Он предназначается для перевозки десанта и военных грузов.
Ми–28 днем и ночью. Экспериментальный вертолет Ми–28 взлетел в декабре 1982 года. Задумывался он как преемник вертолета Ми–24, способный достойно противостоять американской боевой машине АН–64 "Апач", о которой будет рассказано чуть позже.
Несущая система нового вертолета такая же, как у Ми–24 (несущий и хвостовой винты). Однако конструкция лопастей принципиально изменена, и теперь они выполнены полностью из композитных материалов, а потому обладают исключительно высокой прочностью.
Кабина защищена броней, остекление выполнено из плоского бронестекла. Управление вертолетом дублировано. Даже при многочисленных повреждениях вертолет может выполнять боевое задание.
Машина оборудована системой спасения, которая позволяет выжить экипажу при ударе машины о землю с вертикальной скоростью до 12 м/с. Она включает в себя специальное устройство "ног" шасси и кресла с хорошими амортизаторами и системой притягивания членов экипажа к креслам.
Новый ночной вертолет Ми–28Н
Ми–28 проектировался в основном как противотанковый вертолет, поэтому его главное вооружение – управляемые ракеты "Атака". В качестве дополнительного оружия служит 30–миллиметровая пушка. Комбинированная прицельная система позволяет с высокой точностью осуществлять наведение ракет и стрельбу из пушки.
В 1995 году сотрудники конструкторского бюро имени М. Миля разработали модификацию этого вертолета – Ми–28Н. Буква "Н" означает, что вертолет предназначен для ведения боевых действий в ночное время и в плохих погодных условиях. Главный его отличительный признак – бортовой радар, предназначенный для обнаружения и наведения бортового оружия на подвижные объекты как на земле, так и в воздухе. А поскольку радар установлен в самой высокой точке несущего винта вертолета (в. сферическом обтекателе), экипаж, в принципе, может вести наблюдение, выставив, например, из–за вершины холма лишь "макушку" машины.
Окружающая обстановка отображается на трех цветных мониторах как перед пилотом, так и перед оператором. Причем на экране воспроизводится цветная объемная "картинка", как в компьютерных играх. Во время полета на дисплее появляются все новые участки местности. Одновременно условными значками высвечиваются замеченные радаром цели.
АН–64А "Апач". Американский вертолет "Хьюз–77" (армейское обозначение АН–64А "Апач") запущен в серию осенью 1983 года. Он предназначен для боевой поддержки войск с воздуха, охоты за танками и прочими бронированными целями.
Для этого "Апач" оснащен дюжиной разных видов радиоэлектронного оборудования. Нашлемный прицел пилота позволяет ему управлять стрелковым и ракетным вооружением поворотом головы. Основным вооружением вертолета считаются противотанковые ракеты "Хеллфайер" с лазерной системой наведения. В качестве дополнительного оружия используется 30–миллиметровая автоматическая пушка Хьюз Н230А–1 "Чейнган", установленная под фюзеляжем.
Вертолеты АН–64А "Апач"
Основные системы вертолета должны функционировать как минимум в течение 20 минут после попадания в них снарядов. За это время, как полагают, экипаж успеет выйти из боя и вернется на базу. Или по крайней мере будет подобран службой спасения.
В 1985 году появилась модификация АН–64В "Апач Браво", имеющая новую компоновку кабины, большую мощность двигателей, дополнительные подвесные баки, нож для перерезания высоковольтных проводов и некоторые другие приспособления.
Противотанковый вертолет "Линкс–3" разработан в 1984 году. Экипаж вертолета состоит из двух человек. Сиденья летчиков бронированные, имеют амортизаторы. Вооружение вертолета – 8 противотанковых ракет, управляемые ракеты класса "воздух–воздух", пушечные и пулеметные установки.
RAH–66 "Команч". Первый полет этого разведывательно–ударного вертолета состоялся в ноябре 1995 года. По мнению разработчиков – специалистов фирм "Боинг" и "Сикорский", он способен выполнять боевые задачи как на равнине, так и в горах, днем и ночью, летом и зимой.
Силовая установка – два двигателя Т800–LHT–800 мощностью по 1000 кВт каждый. Диаметр пятилопастного несущего винта – 11,9 м, хвостового (четыре лопасти) – 1,37 м. Длина фюзеляжа – 13,32 м, высота вертолета – 3,36 м, ширина – 2,31 м.
Перспективный вертолет RAN–66 "Команч"
Экипаж – два человека. Максимальная скорость 315 км/ч, дальность – до 2340 км.
Многоцелевой вертолет ЕН–101 предназначен для борьбы с подводными лодками и надводными кораблями, транспортировки оружия и военной техники, поисково–спасательных операций и высадки десанта. Разработки начаты в 1980 году английской фирмой "Уэстленд" и итальянской "Агуета". Машины планируется разместить на фрегатах и эсминцах, а также на итальянском легком авианосце "Джузеппе Гарибальди".
Схема вертолета стандартна – пятилопастный несущий и четырехлопастный хвостовой пинты. В конструкции широко применены композитные материалы. Кабина оснащена современным бортовым оборудованием. Силовая установка включает 3 двигателя, причем продолжать полет машина может и на двух моторах.
Основное вооружение вертолета ЕН–101 в противолодочном варианте не только торпеды и противокорабельные ракеты, но и глубинные бомбы. Для обнаружения подлодок используется радар, опускаемая гидроакустическая станция и сбрасываемые радиогидроакустические буи.
Ударный вертолет РАН–2/НАС/НАР "Тигр" совместной разработки специалистов Франции и Германии имеет два варианта: противотанковый и огневой поддержки. Аббревиатуры РАН–2 и НАС обозначают противотанковый вертолет, а НАР – вертолет огневой поддержки.
Машина способна летать днем и ночью, в сложных метеоусловиях, имеет высокие показатели маневренности, живучести и хорошие эксплуатационные качества. При конструировании разработчики старались добиться минимальной заметности в видимом, радиолокационном и инфракрасном диапазонах. Поэтому вертолет имеет узкий фюзеляж (его ширина в районе кабины – 1,1м). Камуфляжная раскраска обеспечивает хорошую маскировку.
Прицел размещен над втулкой несущего винта, что позволяет экипажу использовать естественные укрытия. Сопла двигателей для уменьшения инфракрасного излучения оборудованы устройствами смешивания выхлопных газов с холодным воздухом. В конструкции машины применены также некоторые другие элементы технологии "стелс".
Электронная система управления обеспечивает контроль работы оборудования и поиск неисправностей.
Отличие вертолетов РАН–2/НАС и НАР главным образом в системе вооружения. Вертолет может нести до восьми противотанковых ракет, а в многоцелевом варианте предусматривается использование четырех управляемых ракет, 44 неуправляемых и подвижной 30–миллиметровой авиапушки.
Мечты об идеальном вертолете
"Идеальный вертолет можно увидеть разве что в фантастическом фильме про вертолет "Голубой гром", – считает Михаэль Штефан, занимающийся в немецкой компании "Еврокоптер Дойчланд" перспективными исследованиями. – На экране мы видим его бесшумным, всепогодным, позволяющим пилотам знать обо всем, что происходит вокруг"...
Конечно, такая машина не скоро будет запущена в серию, но приблизиться к подобному идеалу конструкторы стараются. Скажем, специалисты "Еврокоптер Дойчланд" стремятся, чтобы уровень наружного шума был как можно ниже. Ставка делается на новые профили, необычную геометрию лопастей несущих винтов, варьирование частоты их вращения. Предлагается также постоянно регулировать угол атаки каждой отдельной лопасти, используя для этого так называемые "думающие щитки". Кроме того, хвостовые винты предполагается расположить в кольцевых каналах и частично прикрыть обшивкой. Кстати, по мнению специалистов, на таком винте должно быть нечетное количество лопастей, например 5.
Чтобы вертолеты могли действовать в любых погодных условиях, нужны надежные навигационные системы на базе глобальной спутниковой связи, а также радарные и тепловизионные сенсоры.
Кроме обычных радаров, машины оснащаются лазерными навигационными системами, поэтому даже в плохую погоду летчик может более чем за 300 м обнаружить, например, кабель диаметром всего 10 мм.
В воздухе – "гибриды"
Тем не менее вертолет пока заметно уступает самолету в скорости и высоте полета, экономичности двигателей. Одни специалисты полагают, что выход – в дальнейшем совершенствовании всех систем. Другие считают, что лучше вообще отказаться от вертолетов, перейти к другим, более современным типам летательных аппаратов, например конвертопланам.
Так, недавно начал совершать регулярные полеты "гибридный" летательный аппарат американского производства "Оспрей" V–22 (подробнее о нем см. ниже). В этой машине конструкторы попытались объединить лучшие черты вертолета и самолета. Моторные гондолы с воздушными винтами, расположенные на концах крыльев, могут поворачиваться. Когда "Оспрей" стоит на земле, они расположены горизонтально и обеспечивают вертикальный взлет без разгона. После того как аппарат набрал высоту, гондолы меняют положение, и винты располагаются "по–самолетному", увлекая машину вперед.
Казалось бы, все просто. Однако на практике выяснилось, что режим конвертации – перехода из одного состояния в другое – весьма сложен. Летательный аппарат в этот момент становится неустойчивым. Поэтому пришлось разрабатывать специальную компьютерную программу, принимать особые меры, чтобы конвертоплан в этот момент не "посыпался" вниз.
К тому же конструкция "Оспрея" получилась весьма сложной, а значит, не очень надежной. Поэтому, хотя V–22 и получил путевку в небо, конструкторы не намерены останавливаться на достигнутом и разрабатывают все новые "гибриды".
Недавно в зарубежной печати появились рисунки летательных аппаратов нового поколения. Вот, например, "Х–Винг" из семейства ротокрылов. При взлете его ротор вращается как у вертолета, увлекая аппарат в небо. А когда высота набрана, ротор останавливается, превращаясь в оригинальное Х–образное крыло.
"Такая машина сможет развивать скорость порядка 450–500 км/ч и будет расходовать меньше горючего, чем нынешние вертолеты", – считает Артур Линден, сотрудник всемирно известной фирмы "Сикорский", где создают ротокрылы.
Проект нового летательного аппарата "Ротокрафт" представил и американский инженер Генц Герхард. Вот как описала машину газета "Нью–Йорк Таймс": "Ротокрафт" выглядит так, будто кто–то приделал к современному самолету гребные колеса от парохода, что плавал некогда по Миссисипи"... Вращение плиц–лопастей на колесах создает подъемную силу аппарата. Меняя скорость вращения колеса и угол атаки каждой лопасти, можно обеспечить подъем, движение вперед или то и другое одновременно.
Скорость звука – не предел
14 октября 1947 года американский пилот–испытатель Чарлз Игер стал первым человеком, преодолевшим звуковой барьер на самолете–истребителе "Белл–XI". С той поры заветная отметка 1000 км/ч не дает покоя вертолетчикам. Возможно, с этой задачей удастся справиться летательному аппарату новой модели – гибриду геликоптера и турбореактивного самолета, к испытаниям которого приступила фирма "Сикорский".
Перспективный вертолет фирмы "Сикорский" с фиксируемым в полете Х–крылом
Их аппарат типа "Х–крыло" поднимается вертикально вверх за счет вращения... крыла. А для создания горизонтальной тяги используются два турбореактивных двигателя. До скорости 370 км/ч вращающееся крыло способно поддерживать аппарат в воздухе. Но при более высоких скоростях воздушный поток начинает срываться с лопастей и подъемная сила падает. Потому крыло фиксируется, и ротор преобразуется в Х–образное крыло. В таком виде аппарат может развивать скорость не менее 800 км/ч.
Однако не надо думать, что все проблемы Х–крыла уже решены. При наборе скорости у вращающегося крыла возникают, например, такие неприятности: с одной стороны происходит обдувание потоком передней кромки, с другой – задней. В какой–то момент разница в подъемной силе становится настолько ощутима, что аппарат может потерять устойчивость. Словом, "свалится с неба, как рояль" – так образно оценил ситуацию один из его пилотов–испытателей.
Перспективный вертолет–ротокрыл
Чтобы подобного не произошло, конструкторы решили использовать симметричные полые роторы с одинаковыми передними и задними кромками. Кроме того, внутрь лопастей подается под давлением воздух, который, выходя на поверхность через множество крошечных отверстий, предотвращает на начальном этапе срыв воздушного потока.
Еще один каверзный момент полета – переход от вертолетного режима к самолетному. В течение 20 секунд, пока лопасти закрепляются с помощью гидравлических тормозов, а двигатели выходят на новый режим, аппарат находится в неустойчивом положении. Чтобы стабилизировать его и сохранить управляемость, конструкторам пришлось прибегнуть к помощи компьютера.
О "ротоне" и "юле"
И в заключение несколько слов еще о двух оригинальных разработках, имеющих непосредственное отношение к вертолетам.
В СИТА в конце 2000 года были проведены первые испытания нового аппарата "Ротон". Первоначально он предназначался для спуска экипажей с орбиты. Вместо привычных парашютов на заключительном этапе спуска на макушке спускаемого аппарата раскрывается складной вертолетный ротор. Он не только уменьшает скорость спуска до безопасной, но и позволяет выбирать место приземления.
Во время испытаний один из создателей нового "чуда техники" Биран Бинни предположил, что такая система может применяться для высадки десанта и даже в качестве прогулочного средства для туристов.
А вот наши конструкторы разработали "вертолет в рюкзаке". Этот оригинальный летательный аппарат официально называется "Юла", а создал его руководитель научно–исследовательского центра "Бета" Вячеслав Котельников. Если вы вспомнили о создателе первого в России ранцевого парашюта Г.Е. Котельникове, то вполне уместно: он прадед Вячеслава. А Котельников–правнук тоже придумал своего рода спасательный аппарат. Имея ранцевый вертолет за плечами, можно без опаски прыгать с самолета. В воздухе винт автоматически раскроется над головой, а крохотный двигатель с запасом топлива на полчаса полета позволит не просто спланировать, но и направить полет по своему усмотрению. Причем если пилот вдруг не рассчитает и топливо кончится раньше, чем он приземлится, ничего страшного не произойдет – плавный спуск будет совершен в режиме авторотации, когда воздушный винт тормозит падение, свободно вращаясь в набегающем потоке воздуха.
Но это еще не все. "Юла" способна не только приземляться, но и взлетать. Десантироваться с ранцевым вертолетом можно и с поверхности земли, и даже из–под воды, например, с борта подводной лодки. До сих пор такое удавалось лишь одному человеку – Джеймсу Бонду. Да и то лишь в кинофильме...