Современные аэростаты

Точно не известно, когда и где был поднят первый монгольфьер. Сенсационное открытие было сделано в 1973 году: в древней стране инков, на территории современного Перу, на наскальных рисунках нашли изображение воздушного шара с оболочкой в виде тетраэдра с подвешенной к нему снизу двухместной гондолой – челноком. Более того, были показаны этапы подготовки монгольфьера к полету, разведение костра, наполнение оболочки горячим воздухом и совершение полета. Указывались даже сравнительные размеры оболочки. Выполненный по такой схеме нашими современниками воздушный шар был поднят в воздух, он оказался вполне жизнеспособным, набрав высоту сто метров за одну минуту.

В XIV столетии монах Альберт Саксонский писал, что дым костра гораздо легче воздуха и вследствие расширения воздуха под влиянием огня поднимается в нем.

В XVI веке английский ученый Скалигер предлагал сделать из тончайшего золота оболочку и наполнить ее горячим воздухом. Еще через сто лет появился роман Сирано де Бержерака «Иной свет, или Государства и империи Луны», в котором наряду с целым рядом интересных проектов летательных аппаратов для воздушных путешествий описано устройство, похожее на монгольфьер. Герой романа с помощью двух герметических, наполненных дымом оболочек долетает почти до самой Луны, где выпускает дым, и, пользуясь оболочками как парашютом, спокойно опускается на ее поверхность.

В первой половине XVIII века, согласно летописи, рязанский подьячий Крякутный сделал большой шар, «налил дымом поганым и вонючим, от него сделал петлю, сел в нее, и нечистая сила подняла его выше березы».

И все же отсчет принято вести с 5 июня 1783 года, когда во французском городе Аннон братья Этьен и Жозеф Монгольфье подняли в воздух шелковый шар объемом 600 кубических метров. Оболочка шара изнутри была оклеена бумагой, а на нижнем его отверстии была укреплена решетка из виноградных лоз, которая устанавливалась на подмостках. Под подмостками был разведен костер, и горячий воздух с дымом поднял шар на высоту двух километров. Вот почему произошло название монгольфьер в отличие от шарльера, названного в честь профессора Шарля, запустившего 27 августа 1783 года шар, наполненный водородом.

Первый полет с людьми состоялся 21 ноября 1783 года. Огромный воздушный шар высотой 21 метр с двумя смельчаками на борту плавно оторвался от земли. Оба аэронавта старательно поддерживали огонь в корзине. Полет продолжался 45 минут и окончился плавным спуском за городом на расстоянии девяти километров от места старта. Кстати, интересно отметить, что Жозеф Монгольфье только один раз поднялся на шаре своей конструкции, а его брат Этьен ни разу!

Через десять дней после подъема первых людей на монгольфьере профессор Шарль наполнил оболочку диаметром восемь метров водородом и вместе с помощником Робертом вошел в подвешенную под шаром гондолу. Полет длился 2 часа 5 минут и проходил на высоте около 400 метров. После приземления Шарль решил продолжить полет один. Высадив Роберта, он поднялся на высоту 2 километра и через полчаса, выпустив часть водорода, совершил мягкую посадку. Но… выходя из гондолы, Шарль поклялся «никогда больше не подвергать себя опасностям таких путешествий». До последнего дня своей жизни Шарль оспаривал у Монгольфье славу изобретения воздушного шара – ведь шар с нагретым воздухом был изобретен задолго до Монгольфье.

Шарль изобрел веревочную сеть, охватывающую шар и передающую на него весовые нагрузки, он изобрел клапан, воздушный якорь и первый применил песок в качестве балласта, сконструировал барометр для измерения высоты. По сравнению с монгольфьером шарльер был более совершенной конструкцией.

Но шарльеры имели и большой недостаток – для их наполнения необходимо иметь на месте старта запас газа легче воздуха (водород или гелий), в материалоемкой таре, а после окончания полета этот газ нужно выпускать в атмосферу. Это повышало стоимость эксплуатации шаров, использующих в качестве наполнителя водород или гелий.

Впереди у монгольфьеров и шарльеров был долгий путь до наших дней, ничем особо не примечательный, отмечавшийся кратковременными взлетами и падениями вплоть до второй половины XX столетия. Появление новых термостойких материалов для оболочек, эффективных горелок вдохнуло в них вторую жизнь.

Вскоре после второго рождения воздушных шаров появились комбинированные конструкции, сочетающие в себе достоинства обеих традиционных. Оболочка была поделена на две части. Верхняя наполняется легким и негорючим гелием, а нижняя – горячим воздухом. Подогревая его в ходе полета пропаном, этаном или керосином, сжигаемым в специальных горелках, аэронавты регулируют высоту полета. Этот тип воздушных шаров называют иногда розьерами – в честь одного из первых воздухоплавателей Жана Франсуа Пилатра де Розье, погибшего в 1785 году, когда его шар, наполненный смесью горячего воздуха и водорода, загорелся в полете.

Выбор топлива для нагрева воздуха в оболочке является определяющим фактором в летно‑технических характеристиках монгольфьеров. Ведь чем большей теплотой сгорания обладает килограмм топлива, тем меньше топлива необходимо брать в полет, тем лучшими летно‑техническими характеристиками будет обладать монгольфьер: он сможет дольше находиться в воздухе, пролетит большее расстояние или поднимется на большую высоту.

Наши предшественники для нагрева воздуха вначале использовали все, что могло гореть, – ветви деревьев, солому, уголь и т д. В дальнейшем перешли к нефти, горючим газам, древесному углю. Выбиралось то топливо, которое могло быстро и эффективно прогреть воздух в монгольфьере, быть дешевым и доступным.

В итоге остановились на смеси пропана с бутаном в равных долях. Она, правда, несколько хуже чистого пропана, так как обладает меньшей испаряемостью и горелки приходится оснащать дополнительными устройствами для увеличения испаряемости.

«Несмотря на это, – пишет в своей книге Ю.С. Бойко, – подавляющее большинство современных монгольфьеров работает на пропан‑бутане. Он широко распространен в быту, дешев, а технология его хранения и транспортирования хорошо отработана. Он отличается легкостью зажигания и тушения, малым количеством твердых продуктов сгорания и нетоксичностью.

Неузнаваемо изменились и горелки. Теперь это устройства, насыщенные регулирующими и контролирующими механизмами, автоматически поддерживающими необходимую температуру горячего воздуха в оболочке.

Газовые баллоны, как правило, выполняются из алюминиевых сплавов. Жидкий пропан в них находится под давлением 10‑20 атмосфер, причем над жидким пропаном находится газообразный пропан, поступающий к фитилю, который горит от начала полета и до его конца. Силу горения фитиля настраивают регулятором. Назначение фитиля – зажигать основную горелку во время полета. После прогрева до необходимой температуры воздуха в оболочке основную горелку в целях экономии газа выключают. Когда пилот замечает по вариометру начало спуска монгольфьера, что вызывается охлаждением воздуха в оболочке, основная горелка вновь включается, воздух подогревается и монгольфьер поднимается. Мощность горелок современных монгольфьеров составляет 1,8‑4,6 МВт».

Однако воздух в оболочке можно нагреть, не только сжигая какое‑либо топливо на борту воздушного шара. Есть еще один источник тепла – солнце. И если оболочку выкрасить в черный цвет, то она будет аккумулировать солнечную энергию. По такому принципу в 1973 году в США построили монгольфьер «Солар файрфлай», который совершал полеты с использованием только энергии солнечных лучей. Во Франции был разработан ряд воздушных шаров, использующих инфракрасное излучение солнца. Они получили название МИР. Основное их отличие в том, что воздух в оболочке нагревается не только атмосферной радиацией инфракрасного диапазона, но и земной.

Оболочка МИР разделена на две части. Верхняя часть практически не излучает инфракрасной радиации ввиду особого покрытия внешней поверхности оболочки, например, алюминированным майларом, поэтому тепло скапливается под ней. Нижняя часть выполнена из прозрачной полиэтиленовой пленки с отверстием внизу. Когда такой аэростат летит над районом земли, где вверх направлен тепловой поток, то оболочка нагревается и появляется дополнительная аэростатическая подъемная сила. Днем воздушный шар поднимается, ночью опускается, но не до земли, а до некоторой высоты, где излучение земли достаточно для поддержания повышенной температуры воздуха в оболочке.

Конечно, высота полета воздушного шара будет зависеть от многих факторов: широты местности и сезонов года, ясности неба и времени суток и т д. В стратосфере аэростатическая подъемная сила от тепла солнца и земли всегда положительна, то есть воздушный шар может летать над всей поверхностью земли днем и ночью.

Высоту полета днем и ночью позволяет изменить воздушный клапан, находящийся в верхней части оболочки и управляемый небольшим двигателем, питаемым от бортового источника энергии. Когда клапан открыт, теплый воздух в оболочке замещается холодным, поступающим через нижнее отверстие, диаметр которого больше диаметра клапана. Причем объем оболочки остается постоянным.

Многодневные полеты на воздушных шарах стимулировали состязательный дух аэронавтов. Многие энтузиасты воздухоплавания мечтали совершить полет вокруг Земли. Сначала предпринимались попытки перелететь какой‑либо океан. Наиболее подходящим оказался Атлантический, северная часть которого испещрена многочисленными воздушными и морскими трассами. Это облегчало наблюдение за полетом и поиск смельчаков, рискнувших совершить перелет Атлантики.

14 сентября 1984 года 58‑летний американец Д. Киттинджер, в прошлом военный летчик‑испытатель, стартовал из города Карибу в штате Мэн, и благодаря сильному попутному ветру примерно через 70 часов оказался у берегов Франции. Трасса его полета пролегла над Ньюфаундлендом, затем южнее Гренландии и перед Ирландией круто повернула на юго‑восток. Это несколько затруднило выбор места посадки, так как над Европой аэронавт оказался значительно южнее тех мест, где планировалось приземление. Пролетев вдоль северных отрогов Пиренеев и Средиземноморского побережья Франции, он приземлился в лесистой местности возле итальянского города Савона. Финиш был трудным, аэронавта выбросило из гондолы с высоты трех метров, он сломал ногу и был сразу же доставлен в госпиталь.

В 1998 году рекорд пребывания в полете поставил Стив Фоссетт. Отправился он в полет в новогоднюю ночь, обвешав всю гондолу баллонами с пропаном, чтобы подольше подогревать воздух в оболочке. Однако в полете с ним приключилась неприятность – отказала компьютерная система отопления кабины и он стал мерзнуть. Пришлось спуститься в более теплые слои атмосферы. На высоте 914 метров воздухоплаватель пересек российскую границу в районе Анапы. Через некоторое время от него поступил сигнал об экстренном снижении – техника окончательно отказала, и он был вынужден приземлиться возле хутора Гречаная Балка, что в Краснодарском крае.

Рекордсменом же 1998 года оказался международный экипаж в составе швейцарца Бертрана Пикара, бельгийца Бима Верстраэтена и англичанина Энди Элсона. Стартовав из Европы в небеса без особой шумихи на шаре «Братлинг Орбитер‑2», они пролетели более двадцати тысяч километров. Но, попав в неблагоприятные метеоусловия, были вынуждены приземлиться в Бирме.

Ажиотаж нарастал. В 1999 году один за другим стартовали экипажи из разных стран и чаще всего терпели неудачу. Основная борьба разгорелась между европейцами. Британцы Энди Элсон и Колин Прескот, стартовав первыми из Испании 17 февраля 1999 года, провели в воздухе более двенадцати суток, побив мировой рекорд продолжительности и дальности полета, но все‑таки были вынуждены приземлиться – кончилось топливо.

Вслед за рекордсменами устремился другой воздушный шар, стартовавший 1 марта, в воскресенье утром, из швейцарского местечка Шато д'Э с той же целью – совершить беспосадочный облет нашей планеты. Его командором стал внук знаменитого швейцарского ученого и путешественника Огюста Пикара – Бертран. Стартовать своевременно, то есть в канун Нового года, ему помешали две причины: неблагоприятная погода и отсутствие разрешения Пекина на пролет воздушного пространства КНР.

Отсеки «Орбитера‑3» были наполнены не гелием, а пропаном, поэтому он оказался больше и тяжелее, чем шар Элсона и Прескота. Его высота была 55 метров, а весил он 9 тонн. Зато он смог взять большие запасы горючего, и это, в конце концов, себя оправдало.

«Пикар и его напарник, британский пилот Брайан Джонс, надеялись облететь Землю за 16 суток, – пишет в журнале «Техника – молодежи» С. Николаев, – имея в виде преимущества разрешение на пролет над южной частью Китая. Однако экспедиция складывалась далеко не просто. Стартовать пришлось при сильном наземном ветре, не дожидаясь хорошей погоды, поскольку Пикар боялся упустить попутные стратосферные течения. Сразу же после старта их понесло к Испании. Однако им удалось немного выправить направление полета, попасть над Мавританией в попутное воздушное течение, которое направило их в сторону Индии, Китая и через Тихий океан к Калифорнии…

Несколько раз шар обмерзал и начинал стремительно терять высоту. Наблюдались также неполадки в системах снабжения кислородом и управления шаром…

Лишь когда воздушный шар «Орбитер‑3» на восемнадцатый день миновал американский континент и оказался над Атлантикой, воздухоплаватели стали всерьез надеяться на благополучный исход своей экспедиции. Надежда придала им силы, которые к тому времени находились уже на исходе. Аэронавты докладывали на контрольный пункт, что у них вышел из строя один из обогревателей, и температура на борту не превышает восьми градусов Цельсия. Оба сильно простужены. Бертран Пикар, по основной профессии врач‑психиатр, был вынужден даже прибегнуть к гипнозу, чтобы восстановить силы».

21 марта около десяти часов утра невероятно усталые воздухоплаватели, пролетев более сорока тысяч километров, смогли покинуть свою тесную кабину. «Орел совершил посадку», – радировали они в Швейцарию, приземлившись неподалеку от деревушки Мут, что в 800 километров юго‑западнее Каира.

Итак, рекорд установлен. О чем же теперь мечтать современным воздухоплавателям? О перелете через оба полюса? Или устроить гонки на шарах вокруг земного шара – кто совершит кругосветное путешествие быстрее? Вероятно, логичнее пойти по другому пути. Специалисты НАСА построили для астрономических исследований гигантский аэростат, похожий на тыкву. Его диаметр – около 128 метров, а высота – 78. Одна из попыток весной 2001 года закончилась неудачей. Шар опустился из‑за утечки, поднявшись на высоту 20 километров. Предполагается, что подобный гигант будет плавать на высоте 35 километров с 1350 килограммами научной аппаратуры и оставаться в воздухе до ста дней. И за это время, при наличии благоприятных ветров, раз пять облетит вокруг нашей планеты.

При этом все управление будет осуществляться по радио и с помощью автопилота. Предусматривается использование солнечных батарей для питания бортовых систем. Запуск шара обойдется как минимум втрое дешевле, чем запуск спутника, причем аппаратуру, спускаемую на парашюте, можно использовать несколько раз.

Другой оригинальный проект предложили американские студенты‑дизайнеры Эрик Рейтер и Дэвид Гудвин: 180‑метровый воздушный корабль поплывет в небесах подобно клиперу. Нижняя часть его вертикальной структуры послужит килем‑стабилизатором, в то время как наполненные гелием понтоны – центральный и два боковых – станут работать как паруса. Аэростат‑гигант можно будет использовать в качестве научной базы или туристического воздушного судна.

Сверхзвуковой пассажирский лайнер «Конкорд»

Первым в мире сверхзвуковым пассажирским самолетом стал советский ТУ‑144. При его изготовлении был использован опыт, накопленный при создании стратегического бомбардировщика М‑50.

Отличительной чертой Ту‑144 было треугольное крыло с «ломаной» передней кромкой. Как показали исследования, проведенные в СССР, Швеции, США и Англии в 1950‑х годах, треугольное крыло с ломаной передней кромкой позволяло не только снизить коэффициент лобового сопротивления в зоне трансзвуковых скоростей, несколько улучшить взлетно‑посадочные характеристики самолета, но и уменьшить перемещение центра давления самолета при выходе на сверхзвуковые скорости.

Логическим завершением этого большого комплекса работ был переход к треугольному крылу с непрерывно меняющимся по размаху углом стреловидности: от очень большого у корня (75‑85 градусов) до средних значений в концевой части (50‑65 градусов). Такие крылья получили название «оживальных» и были применены совместной англо‑французской фирмой при создании сверхзвуковых самолетов гражданской авиации «Конкорд».

Прежде чем применить оживальные крылья на реальном самолете, было решено, независимо друг от друга, и в Англии, и в СССР провести испытания не только в аэродинамических трубах, но и в полете на самолетах‑аналогах. Такой летающей моделью в СССР стал одноместный экспериментальный самолет ОКБ А.И. Микояна «МиГ‑Аналог 144», а в Англии – одноместный экспериментальный самолет BAC221 фирмы «Бритиш Эркрафт».

Летчик‑испытатель О.В. Гудков начиная с 1967 года совершил десятки полетов на «Аналоге 144», неоднократно проверив все возможные режимы, включая даже те, которые были недоступны пассажирскому самолету. Результаты испытаний этой летающей лаборатории были использованы для доработки проекта Ту‑144 и позволили ускорить его испытания, начатые в декабре 1968 года летчиком‑испытателем Э.В. Еляном. Первый полет Ту‑144 состоялся 31 декабря 1968 года и длился 38 минут.

На другой день французская газета «Пари пресс энтрансижан» писала: «Полет Ту‑144 является исторической датой в авиации, знаменующей выход Советского Союза на первое место в строительстве сверхзвуковых пассажирских самолетов».

Другой английский самолет‑аналог BAC221 начал свои полеты с мая 1964 года. У него был более узкий диапазон исследуемых скоростей – от посадочных до 1700 километров в час. Но, несмотря на более легкую задачу, испытания затянулись. Результаты их были использованы при постройке самолета «Конкорд», который поднялся в воздух на три месяца позже Ту‑144 – в марте 1969 года.

Достижения науки в СССР и в передовых странах Запада позволили советским ученым и конструкторам, а также конструкторам англо‑французских компаний найти оптимальное решение аэродинамической и общей компоновки сверхзвукового самолета гражданской авиации.

В опытном варианте Ту‑144 при взлетной массе 195 тонн и грузоподъемности 15 тонн при крейсерской скорости 2200 километров в час имел расчетную дальность 6500 километров. На практическом потолке, равном 18000 метров, он мог развивать максимальную скорость 2500 километров в час. Самолет Ту‑144 был снабжен более экономичными, чем у «Конкорда», турбореактивными двигателями с форсажной камерой ОКБ Н.Д. Кузнецова – НК‑144 с тягой 12750 кН каждый.

После первого полета Ту‑144 31 декабря 1968 года второй полет продолжительностью 50 минут был совершен 8 января 1969 года. В процессе дальнейших испытаний в мае 1970 года впервые в истории авиации гражданский пассажирский самолет достиг числа М равного двум – скорости 2150 километров в час на высоте 16300 метров. Осенью того же года на высоте 17000 метров была превышена скорость 2430 километров в час. Это и сегодня рекорд скорости для пассажирских самолетов.

Однако судьба лайнера оказалась печальной. Сначала произошла катастрофа на выставке в Ле‑Бурже, что существенно затормозило выход Ту‑144 на регулярные авиалинии. Первый коммерческий сверхзвуковой рейс, но без пассажиров на борту, самолет Ту‑144 совершил 26 декабря 1975 года по маршруту Москва – Алма‑Ата, но лишь с ноября 1977 года начались полеты с пассажирами по тому же маршруту. Вскоре полеты были прекращены, по причине экономической нецелесообразности и из экологических соображений.

Судьба «Конкорда» также была непростой, но все же более счастливой. 26 октября 1962 года правительства Франции и Великобритании подписали финансово‑экономическое соглашение о совместном создании сверхзвукового пассажирского самолета (СПС) «Конкорд». Днем раньше было подписано соглашение между английской фирмой BAC и французской SNCASE, из которого следовало, что англичане берут на себя две трети работ по двигательным установкам, а французы – примерно шестьдесят процентов всех работ по планеру и его системам. При этом фирмы взяли на себя обязательства организовать и координировать работы десятков фирм Франции и Англии, которые примут участие в программе.

Согласованный график работ предусматривал облет опытного образца в 1966 году, в следующем году – облет предсерийного самолета, еще через год – серийного и выпуск первых самолетов на линию в 1970 году. При этом предполагалось, что стоимость работ составит 170 миллионов фунтов стерлингов, а цена самолета не будет превышать 10 миллионов долларов.

Однако со временем стали возникать технические проблемы, которые затягивали время реализации отдельных этапов программы. Строительство двух опытных образцов началось лишь в феврале 1965 года, а испытание первого из них, как уже говорилось, состоялось в марте 1969 года. Первый предсерийный самолет «Конкорд» был облетан в декабре 1971 года, а первый серийный – в октябре 1973 года.

Увеличившаяся масса и затянувшийся период разработки повлекли за собой многократное увеличение затрат по программе и продажной цены самолета. После подведения итогов выяснилось, что за период 1962–1976 годов Франция и Великобритания вместе израсходовали 1200 миллионов фунтов стерлингов. Цена самолета, которая в начале 1970‑х годов составляла 25 миллионов долларов, в 1974 году – 40,25 миллионов, возросла в 1976 году до 60 миллионов.

21 января 1976 года два самолета «Конкорд» одновременно начали выполнять регулярные пассажирские рейсы на трассах Париж – Рио‑де‑Жанейро и Лондон – Бахрейн. В общей сложности до 1978 года было построено 18 самолетов.

Хотя в 1972 году поступили предварительные заказы на строительство 74 самолетов, однако запрещение полетов сверхзвуковых пассажирских самолетов над территорией США (позднее такой запрет ввели многие страны, в том числе Япония) привело к аннулированию большинства заказов.

По мере развития самолета от опытного образца до серийного он подвергся значительным доработкам, в результате чего изменились не только габариты, масса и характеристики, но и стоимость программы и цена самолета. В проекте «Супер‑Каравелла» предполагалось, что взлетная масса самолета составит 92 тонны, а в предварительном проекте «Конкорд» – 130 тонн. В действительности взлетная масса первого опытного образца составила 148 тонн, а в процессе доработок она возросла до 156 тонн. Предсерийный самолет уже имел массу около 175 тонн, а серийный – свыше 180 тонн. Соответственно увеличились и габариты, в первую очередь длина фюзеляжа (с 56,24 метра у опытного образца и 58,84 метра у предсерийного самолета до 61,66 метра у серийного самолета).

Первоначально предусматривалось, что самолет будет перевозить 90‑110 пассажиров на расстояние 4500 километров со скоростью порядка М = 2,2. В ходе работ максимальная дальность самолета возросла до 6580 километров, однако крейсерскую скорость пришлось ограничить величиной М = 2,04.

«Конкорд» представляет собой построенный по схеме «бесхвостка» низкоплан с овальным, поперечно изогнутым крылом. Управление по курсу обеспечивается классическим вертикальным оперением с двухсекционным рулем направления.

Фюзеляж лайнера выполнен в виде цилиндрической конструкции с относительно малым поперечным сечением. Ввиду значительной длины фюзеляжа и относительно больших углов атаки во время взлета и посадки «Конкорд» снабжен высоким шасси, в результате чего ось самолета находится на высоте 5,4 метра над поверхностью земли.

Для увеличения видимости из кабины пилотов во время взлета и посадки носовая часть фюзеляжа может опускаться. Шасси – трехстоечное, со спаренными передними колесами и четырехколесными тележками на главных стойках. «Конкорд» снабжен тремя независимыми гидравлическими системами – двумя основными и одной аварийной. Они обеспечивают работу гидроусилителей управляющих поверхностей, выпуск и убирание шасси, управление передними колесами во время маневрирования на земле, взлета и посадки, опускание и подъем передней части фюзеляжа, работу топливных насосов балансировочной системы и регулирование входных и выходных устройств двигательной установки.

Самолет рассчитан на небольшие перегрузки, в связи с чем скорости его снижения и маневра ограничены. Для изготовления самолета использовались главным образом жаропрочные сплавы алюминия. Из сплавов титана и стали выполнены элементы двигательной установки, обшивка руля направления и некоторые части шасси.

Для обеспечения минимальной массы самолета выбрана конструкция планера, соответствующая принципу равнопрочности всех ее элементов. Кроме того, большая часть конструкции выполнена методом фрезерования целых панелей, что позволило исключить множество соединений, предотвратить деформацию обшивки и изменение формы профиля в полете. Технологическое разделение также отличается от традиционного: конструкция разделена на секции, каждая из которых состоит из части фюзеляжа и прилегающей к нему части крыла. Это облегчает соединение лонжеронов крыла с силовыми шпангоутами фюзеляжа. Обшивка крыла выполнена из монолитных, предварительно напряженных панелей, в результате чего масса самолета уменьшилась приблизительно на 20 процентов (по сравнению с традиционными конструкциями).

Четыре турбореактивных двигателя «Олимпус‑593» совместной разработки фирм «Роллс‑Ройс» и SNECMA расположены попарно в двух подкрыльных гондолах таким образом, что срез выходных сопел находится в плоскости задней кромки крыла. Двигатели оснащены форсажными камерами и устройствами реверса тяги. Основная задача форсажных камер сводится к увеличению тяги во время взлета и при переходе самолета через скорость звука. Конструкция реверсов тяги обеспечивает во время посадки тормозную силу, равную 45 процентам взлетной тяги. «Олимпус‑593» представляет собой усовершенствованный вариант двигателя «Олимпус‑22R» с тягой на форсаже 146,80 кН (14970 килограммов), установленного на самолете TSR‑2. У каждого двигателя имеется отдельный регулируемый воздухозаборник прямоугольного поперечного сечения.

К середине 1980‑х годов двигательные установки были усовершенствованы, что позволило снизить уровень акустического нагружения и повысить их экономичность. Для защиты окружающей среды от выхлопных газов двигателей, содержащих большой процент окислов азота, разрушающих озоновый слой атмосферы, были снижены эксплуатационные диапазоны высот полета и повышены требования к чистоте выхлопных газов. Это удалось добиться путем снижения степени сжатия компрессоров двигателей.

Топливная система включает 17 кессонных топливных баков, расположенных в крыле и фюзеляже. Их емкость составляет 119786 литров. Топливо используется также для изменения положения центра тяжести самолета во время преодоления звукового барьера и для охлаждения конструкции. Этой цели служат четыре балансировочных бака (в передних околофюзеляжных частях крыла с максимальной стреловидностью) и бак в хвостовой части фюзеляжа (за задней кромкой крыла).

За время эксплуатации «Конкордов» были получены интересные статистические данные: абсолютное большинство пассажиров сверхзвуковых лайнеров – 82 процента – составляют мужчины, их средний возраст – 48 лет. Из них большинство – 44 процента – представлено американцами, на втором месте – 28 процентов – французы, следом идут жители Европы – 18 процентов и представители других стран – 10 процентов.

Больше всего свое время ценят высокопоставленные политические деятели – 44 процента всех пассажиров, после них идут промышленники и бизнесмены, затем – спортсмены и деятели искусства и просто состоятельные пассажиры.

Полеты на «Конкордах» выполняются строго по графику: задержка рейса не превысила трех минут! Но эту идеальную картину до основания разрушил «черный вторник» – 25 июля 2000 года.

Сообщение о катастрофе привело в состояние шока не только Францию, но и всю Европу. Еще бы, разбился сверхзвуковой «Конкорд», считавшийся до этого самым безопасным и надежным самолетом в мире. За двадцать пять лет непрерывной эксплуатации «Конкорд» ни разу не потерпел аварию! Имели место только два летных инцидента.

Гибель «Конкорда» повлекла за собой необратимые последствия. Парижская, Нью‑Йоркская и Токийская биржи моментально отреагировали на катастрофу заметным падением курса авиакомпаний «Эр Франс» и «Бритиш Эйрвейз», а американские СМИ начали атаку против европейских авиакомпаний.

Однако вскоре из Парижа поступило сообщение о том, что «Эр Франс», которой принадлежал «Конкорд», разбившийся 25 июля, подала в суд на американскую авиакомпанию «Континентал Эйрланс». Комиссия, расследовавшая причины катастрофы «Конкорда», закончила свою работу и пришла к выводу, что причиной трагедии стала отвалившаяся деталь американского аэробуса «Дуглас ДК‑10», который взлетел с той же полосы перед «Конкордом». Специалисты установили: острый кусок металла, обнаруженный при тщательном осмотре взлетно‑посадочной полосы, пробил шину французского самолета, что привело к ее взрыву и пожару двигателей. Согласно международному своду законов, авиаперевозчик несет ответственность за ущерб, причиненный предметами, упавшими с его воздушного судна. Этот закон и позволил «Эр Франс» предъявить иск американской авиакомпании на возмещение ущерба от падения «Конкорда». С аналогичными исками в суд обратились адвокаты, представляющие интересы родственников погибших при катастрофе.

Транспортный самолет «Руслан»

Американские военные, разрабатывая идею о стратегических перебросках войск по воздушным мостам на другие континенты мира, выдвинули новые требования к военно‑транспортному самолету, способному перевозить на стратегические дальности грузы в 75‑100 тонн. Речь шла о том, что новый стратегический военно‑транспортный самолет смог бы перевозить по воздуху всю тяжелую технику пехотной дивизии армии США за возможно малое число рейсов.

Контракт на полномасштабную разработку нового самолета C‑5A «Гэлекси» фирма «Локхид» получила в октябре 1965 года. Серийное производство началось с 1969 года. Самолет C‑5A «Гэлекси» стал основным средством для быстрой переброски тяжелого вооружения и живой силы на заокеанские театры военных действий. При максимальной полезной нагрузке в 77 тонн самолет мог совершать полет на дальность 5740 километров.

В эти годы «Гэлекси» стал самым большим самолетом мира; его взлетная масса составила 323 тонн. Однако, по мнению специалистов США, самолет C‑5A по ресурсу был «слабой конструкцией». Поэтому последовало создание новой модификации «Гэлекси» – самолета C‑5B, который демонстрировался в 1986 году на Абботсфордском авиационном салоне в Ванкувере в Канаде. Однако C‑5B к этому времени уже перестал считаться самым гигантским самолетом мира.

Это звание перешло к новому советскому транспортному самолету Ан‑124 «Руслан». Его демонстрация на международных выставках в Париже в 1985 и 1986 годах убедила весь мир, что советские авиационные ученые и конструкторы вновь вышли вперед в деле создания сверхтяжелых самолетов.

В нормальном серийном варианте транспортный самолет Ан‑124 имеет взлетную массу 405 тонн, а максимальную полезную нагрузку – 150 тонн. Крейсерская скорость его достигает 800–850 километров в час, а потолок – 10‑12 километров. Самолет имеет максимальную дальность полета 16500 километров, а при максимальной коммерческой нагрузке – 4500 километров.

В 1985 году Ан‑124 поднял на высоту одиннадцать километров груз в 171 тонну, легко обойдя американский «грузовик» C‑5A «Гэлекси», а это свидетельствует о том, что самолет Ан‑124 «Руслан» обладает уникальными летно‑техническими характеристиками.

Силовая установка Ан‑124 состоит из четырех маршевых двигателей Д‑18Т и двух вспомогательных ТА‑12. Схема высокоплана позволила удалить их от земли и тем самым предохранить от засасывания в воздухозаборники посторонних предметов.

Установленные на «Руслане» турбовентиляторные двухконтурные Д‑18Т на тот момент можно было смело отнести к числу лучших в мире. Взлетная тяга Д‑18Т, созданного коллективом, руководимым В.А. Лотаревым, достигает 230 кН, а наличие степени двухконтурности, равной шести, позволила получить более экономичные показатели.

Маршевые двигательные установки «Руслана» оборудованы системой раздельного запуска, а при необходимости предусмотрен и одновременный запуск всех маршевых двигателей. Кроме ручного управления каждый двигатель имеет и электронную систему от бортового автоматического управления. Используя ее, экипаж может даже в очень сложных метеоусловиях заходить на посадку в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

«При разработке Ан‑124, – говорит генеральный конструктор ОКБ Антонова П.В. Балабуев, – был творчески использовав накопленный в ОКБ опыт создания тяжелых транспортных самолетов. В частности, – оправдавшие себя принципиальная схема высокоплана, основы технологии изготовления крупных монолитных деталей, сборка на клею и многое другое. В то же время коллектив ОКБ, как этого требуют задачи ускорения научно‑технического прогресса, самостоятельно и с помощью других научных, конструкторских в производственных организаций – смежников, а их – сотни, настойчиво решал множество новых проблем, в том числе касавшихся вопросов аэродинамики, прочности, управляемости такой большой машиной, как "Руслан". Чтобы обеспечить самолету высокие скорости – до 880 километров в час – впервые в практике ОКБ использовано относительно толстое стреловидное крыло с умеренно сверхкритическим профилем. Его верхняя «дужка» более плоская, чем нижняя. Найдены и тщательно отработаны формы хвостовой части фюзеляжа, зализы крыла, обтекатели шасси и многое другое, обеспечивающее аэродинамическое совершенство самолета. А это благоприятно сказалось на его общей эффективности, так как способствовало увеличению грузоподъемности и дальности полета.

Самолет скомпонован на задний диапазон центровок. Это сделано для того, чтобы получить наибольшую весовую отдачу машины, уменьшить потери аэродинамического качества при балансировке. Правда, компоновка на задний диапазон центровок потребовала создания на самолете ряда специализированных систем, обеспечивающих высокую устойчивость и управляемость машины во всем диапазоне скоростей полета. Такие системы, используя достижения современной электроники и автоматики, специалисты ОКБ создали совместно с другими коллективами. Система устойчивости и управляемости, например, предназначенная для демпфирования (гашения) колебаний самолета по курсу и тангажу, позволила получить идентичность продольного управления во всем диапазоне центровок самолета. Электрогидравлическая система автоматической загрузки штурвала обеспечила практически полное снятие сил трения при действиях рулем высоты и элеронами, точную фиксацию заданного балансировочного положения штурвала, позволяет пилотировать самолет на всех этапах полета одной рукой». Большое внимание при создании «Руслана» было уделено удобству транспортировки грузов. Конструкция самолета позволяет быстро и удобно производить погрузку и выгрузку самых различных грузов, в том числе длинномерных ферм и мостовых конструкций, речных судов небольшого водоизмещения, бурового оборудования. Грузовая кабина Ан‑124 имеет высоту 4,4 метра, ширина его по полу достигает 6,4 метра, а длина – 36,5 метра. Погрузка и выгрузка самоходной тележки осуществляется своим ходом: автомобиль или бульдозер въезжает через передний люк‑рампу, а выезжает через задний люк. Для несамоходных грузов используют имеющиеся на борту самолета мостовой кран мощностью до 10 тонн, две лебедки с тягой по 3 тонн, а также рольганги. Для облегчения заезда и выезда машин самолет снабжен системой регулирования высоты пола грузовой кабины. При использовании этой системы самолет как бы «приседает». На выставках в Париже (1985 года) и Канаде (1986 года) эти движения самолета назвали «танцем слона». Американский конструктор Роберт Ормсби – создатель самолета C‑5A «Гэлекси», осмотрев «Руслан», сказал, что фирме «Локхид» не удалось довести до эксплуатационного уровня подобную систему.

Так как «Руслан» предназначен для посадки в местах, не имеющих оборудование аэродромов, – выгрузка и загрузка может осуществляться без наземного энергопитания. Его обеспечивают две бортовые вспомогательные силовые установки с генераторами и турбонасосами.

С учетом возможных посадок на «полевых» аэродромах разработано и шасси самолета. Оно выполнено по трехопорной схеме – две основные и передняя. Высокопроходимое, многостоечное шасси позволяет эксплуатировать самолет не только на бетонированных, но и на грунтовых аэродромах. Для облегчения разворотов при движении самолета по земле передние и задние стойки основных опор выполнены самоориентирующимися.

Система торможения оборудована автоматической блокировкой торможения до приземления и до раскрутки колес, а также защитой колес от юза. Тормоза изготовлены из углепластикового материала, имеют принудительное воздушное охлаждение и подключены к трем независимым гидросистемам таким образом, что отказ любой из гидросистем практически не влияет за симметричность торможения.

По сложившейся в ОКБ традиции, обеспечение безопасности полета Ан‑124 было наиважнейшей задачей. Это относится к его силовой конструкции, двигательной установке, взлетно‑посадочным средствам, системам управления. Основные из них дублированы, что при высокой энерговооруженности «Руслана» и полученных аэродинамических характеристиках позволяет экипажу, скажем, продолжить взлет при одном, а горизонтальный полет даже при двух неработающих двигателях, совершить безмоторную посадку.

Гидравлический комплекс «Руслана» состоит из четырех автономных гидросистем. Комплекс питает рабочей жидкостью: приводы системы управления самолетом и механизацией крыла; механизм поворота колес передней опоры; сети управления передним и задним грузолюками, торможения колес и т д. В каждой гидравлической системе кроме основных насосов предусмотрены резервные источники питания.

В составе топливной системы «Руслана», также максимально автоматизированной, четыре группы. Каждая питает «свой» двигатель. Даже если произойдет, вообще говоря, совершенно немыслимый случай – обесточивание борта, топливо пойдет в двигатель самотеком. Примененная на самолете система кольцевания позволяет подавать топливо из баков одного двигателя к любому другому.

Впервые в практике ОКБ Антонова на самолете была применена бортовая автоматизированная система контроля (БАСК). Она дает информацию о состоянии систем и механизмов самолета и предупреждает пилота в случае нарушения им технологии подготовки к старту или к посадке. Если, например, экипаж не проверил тормоза, то на электронном табло загорается требование: «Тормоза проверь!». Вмешивается БАСК и тогда, когда летчик при явной неисправности пытается взлететь. Тогда на табло загорается приказ, который БАСК отдает экипажу: «Взлет запрещен!».

«При разработке Ан‑124, – говорит П.В. Балабуев, – в целом, и особенно кабины экипажа и ее оборудования, коллектив стремился учитывать требования эргономики и добился определенных результатов. На «Руслане» у летчика сосредоточены лишь функции и средства, связанные с пилотированием самолета, в том числе управление вектором тяги двигателей, положением механизации крыла и шасси. Системами и механизмами, не связанными непосредственно с пилотированием, управляют остальные члены экипажа.

В соответствии с требованиями эргономики на «Руслане» применена более совершенная, чем на предыдущих самолетах, система отображения информации. Использованы, в частности, разработанные нашими специалистами для бортинженеров мнемонические схемы, построенные по принципу отображения функционального состояния систем и порядка управления ими. Схемы практически исключают возможность ошибочных действий, помогают в минимальное время принять решение и выполнить его с помощью соответствующего органа управления.

На корабле установлены также новые пилотажно‑навигационные индикаторы интегрального типа. В одном приборе объединяется большое количество информации при улучшенном ее отображении. Между прочим, помимо приборов с традиционными круглыми шкалами использованы приборы и с вертикальными шкалами. Как показали исследования, данные о работе групповых систем самолета (оборотах четырех двигателей, уровне топлива в симметричных баках и т п.) лучше воспринимаются именно на вертикальных шкалах».

В ОКБ Антонова уже много лет используют композиционные материалы для постройки различных летательных аппаратов: от самолетов до дирижаблей. И «Руслан» не исключение. Помимо композиционных материалов, при его создании использовались новые высокопрочные стали, алюминиевые сплавы с повышенным коэффициентом вязкости, детали, изготовленные методом порошковой металлургии. В результате их применения в различных частях конструкции удалось более чем на две тонны снизить массу самолета.

6‑7 мая 1987 года на Ан‑124 был побит державшийся четверть века мировой рекорд дальности и продолжительности полета по замкнутому маршруту, установленный на реактивном бомбардировщике B‑52H.

При взлетной массе в 455 тонн самолет Ан‑124 ровно в 7 часов утра 6 мая стартовал из Москвы в направлении на юго‑восток, к Каспийскому морю, от которого он вдоль границы СССР пошел на восток. От Камчатки самолет повернул на север, где от залива Креста полетел на запад над льдами Северного Ледовитого океана. Пройдя Мурманск, самолет свернул на юг и от Черного моря вернулся в Москву. За 25 часов 30 минут он пролетел расстояние в 20151 километр. Экипажем в полете руководил летчик‑испытатель Владимир Терский.

В Книге рекордов Гиннесса есть несколько упоминаний и о «Руслане». Одна из статей – «Крупнейшая коммерческая грузовая перевозка»: «Рекорд был установлен опытно‑конструкторским бюро под руководством О.К. Антонова и британской чартерной компанией "Эйр фойл": 10‑14 января 1991 года они на самолетах «Ан‑124» перебросили по воздуху из Барселоны, Испания, в Нумеа, Новая Каледония, три трансформатора весом 43 тонны каждый и прочее оборудование общим весом 133,485 тонн. Советская государственная авиакомпания «Аэрофлот» на самолете «Ан‑124» по заказу фирмы "Релог Острэлиа" в ноябре 1989 доставила из Хельсинки, Финляндия, в Мельбурн, Австралия, моноблочную ротационную печатную машину весом 55 тонн. Общий полезный груз составил 122 тонны».

21 декабря 1988 года в СССР начались испытания нового гигантского шестидвигательного самолета Ан‑225 «Мрия» («Мечта»), также созданного в ОКБ Антонова под руководством генерального конструктора П.В. Балабуева.

Модифицированный вариант Ан‑124, имеющий рекордный размах крыла в 88,4 метров, был построен, в первую очередь, для транспортировки советского орбитального корабля многоразового использования «Буран».

При стартовой массе более 500 тонн самолет может доставлять груз в 250 тонн на расстояние 4000 километров с крейсерской скоростью 800 километров в час. Он имеет удлиненный фюзеляж, позволяющий вмещать 1190 кубических метров полезного груза. Грузовая кабина вмещает до восьмидесяти легковых автомобилей.

Неудивительно, что Ан‑225 быстро стал автором множества рекордов. 22 марта 1989 года самолет поднял груз весом 156,3 тонны на высоту 12410 метров. Экипаж из семи человек возглавлял капитан Александр Галуненко. Полет проходил по замкнутому маршруту Киев – Ленинград – Киев без посадки на расстояние 2100 километров в течение 3 часов 47 минут. В ходе этого полета было установлено 109 мировых авиационных рекордов!

13 мая 1989 года на своей «спине» самолет впервые транспортировал советский орбитальный корабль многоразового использования «Буран». Продолжался полет 13 часов 13 минут.

Самолет «Вояджер»

Этот летательный аппарат был сконструирован для длительного путешествия. Поэтому ему и дали имя «Вояджер» – «путешественник».

Рекордный полет американских пилотов на «Вояджере» не может не вызывать восхищения. Самолетом управляли летчик‑испытатель Дик Рутан и 34‑летняя летчица спортивной авиации Джина Йигер. Девять суток и четыре минуты они находились в воздухе, приземлившись на авиабазе Эдвардс в США 23 декабря 1986 года, откуда и начинали свой перелет.

За девять суток «Вояджер» покрыл расстояние в 40 тысяч километров. Специалисты утверждали, что он мог пролететь еще 500 километров.

Человек во все времена стремился покорить новые рубежи. Первый в мире рекорд дальности полета был установлен в начале XX века бразильцем Альберто Сантос‑Дюмоном, который пролетел на летательном аппарате собственной конструкции… 220 метров. Своеобразным предшественником «Вояджера» можно считать АНТ‑25, разработанный советским авиаконструктором Андреем Николаевичем Туполевым. На нем были установлены фантастические по тем временам чкаловские рекорды, которые дали мощный импульс развитию советской науки. Советским пилотам, которые в 1937 году совершили беспосадочный перелет из СССР через Северный полюс в Америку, рукоплескал весь мир.

Путешествие «Вояджера» привлекло внимание и Пентагона. Его представитель вспомнил, что предыдущий мировой рекорд полета по прямой был установлен в 1962 году на бомбардировщике ВВС США B‑52. Тогда американская «летающая крепость» взлетела в Токио и приземлилась на базе ВВС США в Испании, пролетев более двадцати тысяч километров.

Наиболее яркими представителями экспериментальных самолетов из композиционных материалов стали два самолета конструктора Берта Рутана: административный самолет фирмы «Боинг» Бичкрафт «Старшип‑1» и рекордный дальний самолет Рутан «Вояджер». Первый из этих самолетов выпуска 1983 года был спроектирован с помощью ЭВМ, при этом в качестве основного материала конструкции был использован углепластик с повышенными техническими показателями.

По схеме самолет Бичкрафт «Старшип‑1» был двухдвигательным самолетом‑«уткой», причем разнесенное вертикальное оперение располагалось на концах крыла, одновременно выполняя функции концевых шайб.

В 1981 году Рутан начал работать над самолетом «Вояджер», который предназначался для кругосветного беспосадочного перелета. Скромная гостиная дома Берта Рутана в городке Мохаве, штат Калифорния, превратилась в штаб по подготовке полета и служила этой цели целых пять лет. Вместе с ним работали его брат Дик и Джина Йигер, в прошлом чертежница‑конструктор. А в ангаре № 77 на местном аэродроме все это время не было отбоя от добровольцев. Многие местные жители изъявили желание помочь в строительстве летательного аппарата.

Предметом особой гордости братьев было то, что они претворили в жизнь свою затею на собственные средства, не получив от правительства ни цента. Но было бы ошибкой подозревать их в полном бескорыстии. Создав фирму «Вояджер эйркрафт инкорпорейтед», Рутаны наметили программу возвращения своих денег и даже получения прибылей за счет показательных полетов и рекламы. Так, например, компания «Мобил ойл корпорейшн» предоставила для двигателей «Вояджера» новое синтетическое масло, взамен приобретя право использовать изображение самолета на рекламных проспектах своей продукции.

Первый испытательный полет, выполненный в июне 1984 года Диком, продолжался 30 минут. Максимальное же расчетное время полета самолета без посадки было 14 суток, протяженность – 45060 километров. Но абсолютный рекорд дальности – полет без посадки и без дозаправки – состоялся через два года.

Дальность полета зависит, прежде всего, от отношения веса топлива к взлетному весу самолета. Масса пустого самолета «Вояджер» была всего 840 килограммов при массе горючего в 4052 килограмма. Взлетная масса составляла 5137 килограммов. 72 процента взлетного веса «Вояджера» составляло топливо! Для сравнения, у современных дальних пассажирских самолетов относительный вес топлива доходит примерно до 40 процентов, у АНТ‑25, чуда 1930‑х годов, он составлял 52 процента. Недаром в американской печати его окрестили «летающим бензобаком».

Повышение запаса топлива представляет особенно трудную проблему именно для небольших самолетов. Ведь у них не хватает внутреннего объема для размещения такого большого запаса горючего. На «Вояджере» объемы для топлива удалось увеличить за счет применения двухбалочной компоновочной схемы. Кроме традиционных емкостей, прежде всего в крыле, а также в фюзеляже и горизонтальном оперении, были использованы дополнительные емкости этих двух балок.

Другой важнейшей задачей было снижение веса пустого самолета. Уменьшению веса конструкции способствовало применение новейших композиционных материалов с высочайшими характеристиками. Так, основной использованный углепластик в пять‑десять раз прочнее стали и намного легче обычных алюминиевых сплавов. Примененная двухбалочная компоновка также способствовала уменьшению веса конструкции, так как эти балки, как говорят, «разгружали» крыло (снижали изгибающий момент по крылу от аэродинамических сил за счет нагружения крыла моментом в противоположную сторону, вниз, от сил веса балок с содержимым). Уменьшился вес силовой установки, оборудования, снаряжения. Все это способствовало и уменьшению потребной тяги или мощности двигателей, а значит, их веса и расхода топлива.

Другим способом увеличения дальности полета является улучшение аэродинамики самолета. Это позволяет выбрать менее мощный и вместе с тем более легкий двигатель с меньшим расходом топлива. Поскольку «Вояджер» тихоходный самолет, то значительную долю аэродинамического сопротивления составляет так называемое индуктивное сопротивление, обусловленное вихреобразованием на концах крыла и снижающееся при увеличении размаха крыла. Для борьбы с ним на самолете было установлено чрезвычайно длинное крыло с удлинением 33,8 (отношение размаха к средней хорде – ширине), в то время как у современных пассажирских самолетов удлинение крыла, как правило, не превышает 10.

Гондола с кабиной экипажа и двумя поршневыми двигателями располагались на крыле. Передний двигатель воздушного охлаждения мощностью 130 лошадиных сил с тянущим винтом работал на взлете, а задний, жидкостного охлаждения, мощностью 110 лошадиных сил использовался для маршевого полета. Двигатели были изготовлены фирмой «Теледайн континенталь» по заказу Пентагона для беспилотных разведывательных самолетов.

«…Самой большой находкой конструктора Б. Рутана, – пишет В.А. Киселев в журнале «Техника и наука», – является разработка и применение на «Вояджере» концепции двух двигателей. Уже отмечалось, что для экономии топлива нужно применять двигатель минимальной мощности. Но в процессе полета на дальность вес самолета снижается за счет выработки топлива. У «Вояджера» это снижение тоже рекордно – в 5 раз! Следовательно, в эти 5 раз желательно уменьшить и мощность силовой установки. Снижать мощность за счет такого значительного дросселирования и уменьшения числа оборотов двигателя невыгодно; удельный расход топлива растет; желательно совершать полет при оборотах, близких к расчетным. В такой ситуации очень выгодным явилось решение использовать два работающих двигателя в начальный период полета и только один – в остальной период, когда выработка горючего снизила вес самолета».

В результате расход горючего у «Вояджера» составил в среднем всего 91 грамм на километр. Это примерно столько же, сколько расходуют обычные легковые машины типа «Жигулей». А ведь самолет в несколько раз тяжелее и к тому же не ехал, а летел со средней скоростью 185 километров в час. Два двигателя, это не только экономия горючего, но и повышение безопасности. Они также в экстренном случае позволяют увеличить мощность при необходимости преодоления грозового фронта или горных вершин. По всей видимости, именно концепция двух двигателей явилась тем последним звеном, которое в итоге позволило достичь успеха.

«Расположить два двигателя на крыле нельзя, – продолжает Киселев, – ведь значительную часть полета работает только один и он будет создавать несимметричную тягу. Значит, оба винта надо располагать по оси симметрии самолета. Применить два соосных винта, каждый из которых вращается своим двигателем, плохо: потребуется длинный и тяжелый вал от заднего двигателя к винту; один остановленный винт снизит эффективность другого. Тогда, может, разнести винты и двигатели по концам фюзеляжа? Такое решение не пройдет, потому что при посадке и взлете задний винт или заденет землю, или, чтобы этого не произошло, потребуются длинные и тяжелые стойки шасси, что явно невыгодно. Тогда давайте сдвинем задний винт вперед, укоротив фюзеляж, но не сдвигая вперед горизонтального оперения (ГО), не укорачивая его плеча. Достичь этого можно, закрепив ГО на двух дополнительных балках фюзеляжа. Полученная компоновка уже удовлетворяет рассмотренной концепции двух двигателей. Но обратим внимание на оптимальную форму крыла "Вояджера". Оно очень длинное и узкое (с малой хордой). На такой малой хорде трудно обеспечить жесткость крепления фюзеляжа и двух балок; относительные деформации ГО и крыла будут значительны, что ухудшит устойчивость и управляемость самолета. Кроме того, в потоке от винтов находится ГО, что, хотя и может улучшить управляемость, но зато снизит тягу винта. Последнее обстоятельство для сверхдальнего самолета имеет более существенное отрицательное значение. В этой ситуации Б. Рутан находит оригинальное решение: поменять местами крыло и ГО, то есть от обычной аэродинамической схемы с хвостовым оперением перейти к схеме "утка", у которой ГО находится впереди крыла. Теперь переднее ГО связывает между собой балки и сам фюзеляж, то есть является дополнительной опорой для балок фюзеляжа. Такая схема обеспечивает большую жесткость и меньшую угловую деформацию ГО относительно крыла. Теперь ничто не тормозит потока от винта основного заднего двигателя. Следовательно, решение, найденное Б. Рутаном, является самым выгодным, оптимальным».

Когда из ангара № 77 на аэродроме в Мохаве впервые выкатили летательный аппарат, собравшиеся специалисты и журналисты были поражены его странным сходством с гигантской ископаемой птицей – птеродактилем.

14 декабря 1986 года «Вояджер», разбежавшись по взлетной дорожке до скорости 70 миль в час (в дальнейшем скорость полета «Вояджера» колебалась от 90 до 150 миль в час), некоторое время не мог взлететь. Крыло, полностью загруженное горючим, несмотря на повышение его изгибной жесткости, дало очень большой прогиб. В конце разбега самолета, когда начались сильные упругие изгибные колебания крыла, произошло несколько ударов колеблющихся концов консолей о поверхность взлетной полосы. Концевые щитки крыла оторвались: левый – на земле, а правый – в воздухе. Однако из‑за этих «мелочей» полет решено было не прерывать.

В. Бирюков подробно рассказал о полете «Вояджера» в журнале «Природа и человек»: «…Первые двое суток полета Дик провел за штурвалом «Вояджера» практически бессменно. Он лишь на короткие промежутки времени передавал управление Джине или включал автопилот. Если перелет над Тихим океаном не представил особых трудностей, то дальше, над Малайзией, над Индийским океаном, а главное над территорией Африки путешественники столкнулись с зонами сильных атмосферных волнений…

…Экипаж был вынужден и резко менять курс (порой до 90 градусов), и спешно уходить вниз или вверх, спасаясь от коварных турбулентных потоков.

На третий день пути в районе Филиппинского архипелага наступил редкий момент, когда, по настоянию врача экспедиции, оставшегося на аэродроме в Мохаве, был включен автопилот. Дик и Джина получили возможность отдохнуть. Кабина самолета столь мала – 70x210x140 сантиметров, что Дик дремал, откинув голову на пилотское кресло, а Джина размещалась лежа, правее от него, окруженная многочисленными приборами и необходимыми в полете предметами. Чего только не было в кабине: переключатели емкостей с горючим (их было на борту всего 16), аварийная ручная помпа для горючего, автоматическая и принудительная заправка двигателей маслом, рация, навигационные приборы, две канистры с питьевой водой (40 литров), контейнеры с провиантом. И еще одна трудность, которая сопровождала путешественников все девять дней полета, – оглушающий шум двигателей. Наземные диспетчеры полета в Мохаве поддерживали радиосвязь с «Вояджером» через спутники или пользовались услугами ретрансляторов авиалайнеров, оказывавшихся в непосредственной близости от путешественников. Они сообщали, что Дик и Джина далеко не сразу реагировали на радиозапросы. Нередко проходило не менее пяти минут, пока пилоты собирались с мыслями.

Когда «Вояджер» летел над центральной частью Атлантического океана, направляясь к побережью Латинской Америки, на приборной доске кабины внезапно загорелась красная лампочка. Задний двигатель сильно нагрелся, упало давление масла. А вскоре мотор, чихнув несколько раз, заглох. Наземные диспетчеры передали на борт: "Внимание! Готовьтесь к аварийной посадке", – и стали прикидывать, на каком из бразильских аэродромов можно ее совершить, Джина и Дик, которым попутный ветер над западной частью Атлантики позволил немного передохнуть, были подавлены неприятным известием. Но через несколько минут экипаж радостно сообщил на землю, что полет будет продолжен. Утомленные борьбой со стихией, летчики забыли вовремя долить масло в двигатель. Ошибка была исправлена, двигатель удалось запустить.

На заключительном этапе маршрута, когда «Вояджер» после того, как он почти сутки буквально крался между циклонами вдоль западного побережья США и Мексики и приближался к базе ВВС Эдвардс, внезапно прекратилась подача горючего. Причем в тот же самый злополучный задний двигатель. Джина по самый пояс влезла в правое крыло, отключила автоматическую помпу и приступила к подаче горючего при помощи ручной. Но на этом злоключения не кончились – отказал стартер. Дик включил автопилот и полез в левое крыло, где находились предохранители электросистемы. Только тогда стартер заработал, а затем, немного покапризничав, заработал и мотор. Потом включилась автоматическая помпа горючего, и Джина смогла вернуться в кабину на свое место».

В конце концов, Дик и Джина выдержали это тяжелое девятисуточное испытание непрерывным шумом, жесткой болтанкой и неудобствами малой кабины самолета и с честью закончили этот исторический перелет на авиабазе Эдвардс.

Пассажирский лайнер «Боинг‑777»

В Сиэтле на одном из принадлежащих фирме «Боинг» авиазаводов стоит на вечном приколе первый реактивный «Боинг‑707». Он был вторым после советского Ту‑104 турбореактивным самолетом. «707» приступил к регулярным перевозкам пассажиров позднее «Тушки» на два года – в 1958 году. И тот и другой стали родоначальниками плеяды принципиально новых лайнеров пятого океана.

Сегодня, если вам доведется лететь в Штаты, то скорее всего вы попадете на борт самолета фирмы «Боинг». Увы, почти весь мир нынче летает на «Боингах», а не на «Туполевых». Причина проста: продукция корпорации «Боинг» комфортабельнее, экономичнее и надежнее, чем техника большинства других авиастроительных фирм мира. Единственный серьезный конкурент «Боинга» – европейский концерн «Эрбас индастри». Авиационные эксперты сравнивают эти две компании с парочкой бульдогов, которые при встрече сдержанно виляют хвостами, но в любой момент готовы вцепиться друг другу в глотку.

В 1995 году на Международном авиасалоне в Ле‑Бурже американцы буквально «раздавили» своих конкурентов. Сначала в небе Ле‑Бурже неожиданно возник таинственный бомбардировщик «B‑2», в разработке которого принимал участие «Боинг», затем с точностью до секунды на летном поле приземлился гигантский «Боинг‑777». А окончательно «добило» конкурентов то, что американцы установили в салоне своего лайнера макет новейшего «Эрбаса» в натуральную величину и пригласили посетителей самим сравнить удобства на борту обоих самолетов. Комментарии были излишни.

Однако жизненный путь «Боинга» не всегда был гладким. Порой компания была вынуждена увольнять сотрудников, вместо самолетов выпускать мебель и скоростные лодки, газовые турбины и ветряные мельницы‑генераторы.

Но компания всегда хранила верность самолетам и при каждом удобном случае выпускала новую оригинальную модель, которая неизменно становилась «любимицей» не только пассажиров, но и летчиков.

Вячеслав Ким, пилот, налетавший на «Боингах» немало часов, рассказывает:

«Экипажи «Боингов» состоят всего из двух человек: командира и второго пилота. Остальных людей заменяет электронное оборудование, с которым очень просто и удобно работать. «Боинг» может садиться, тормозить и останавливаться на полосе автоматически.

Контроль за работой систем «организма» самолета обеспечивает электроника, причем всегда есть дублирующая, страхующая система. Отказал один компьютер, второй справится в одиночку.

Кабина пилота на «Боингах» гораздо удобнее, комфортабельнее, чем на наших самолетах. Прекрасный обзор, низкий уровень шума, отличное кондиционирование. Просчитана рациональность каждого движения, пилоту никуда не надо тянуться. Регулируется положение кресла: наклон спинки, высота сиденья, даже длина педалей. Главной функцией пилота становится грамотное управление автоматикой. В кабине все продумано до такой степени, что сидишь и думаешь, как все‑таки здорово, что есть такие самолеты и на них уже летают наши летчики».

Новейшая модель американской корпорации «Боинг‑777» – самый крупный в мире двухдвигательный реактивный пассажирский самолет. По всем основным летно‑техническим характеристикам у него нет и, пожалуй, долго не будет равных среди авиалайнеров суперкласса.

О конструировании и производстве «Боинга» под номером «777» фирма объявила в ноябре 1990 года. К работе над этим проектом был привлечен большой творческий коллектив – четыре тысячи человек. Ему дали статус самостоятельного подразделения – со своей администрацией, финансами, коммерческой службой. По замыслу создателей «Боинг‑777» должен был превзойти по всем определяющим параметрам такие совершенные самолеты, как «МД‑11» американской компании «Макдоннелл Дуглас» с тремя силовыми установками и четырехдвигательный A‑340 европейского консорциума «Эрбас Индастри».

12 июня 1994 года «Боинг‑777», стартовав с заводского аэродрома в городе Эверетте, штата Вашингтон, совершил свой первый четырехчасовой испытательный полет. С этого момента фирма приступила к самой объемной в ее почти восьмидесятилетней истории серии летных испытаний. Для этой цели использовались девять «Боингов‑777» с различными двигателями – «Пратт энд Уитни», «Дженерал Электрик» и «Роллс‑Ройс». Механические, электрические и гидравлические системы дополнительно придирчиво исследовались на земле в специализированных лабораториях.

Подобно всем самолетам семейства «Боинг», новая модель разрабатывалась на принципах, заложенных и апробированных в более ранних моделях, таких как «Боинг‑747» и «Боинг‑767». На совещаниях‑семинарах и представительных широкопрофильных дискуссиях конструкторы фирмы советовались с будущими эксплуатантами нового лайнера. В результате такого свободного научно‑технического диалога удалось найти оптимальную и взаимоприемлемую концепцию замышлявшегося проекта.

Например, существенно облегчило, ускорило и удешевило конструирование и строительство воздушного лайнера нового поколения решение использовать восемьдесят элементов важнейшего оборудования, действующего на «боингах» последних модификаций.

Поставки нового суперлайнера начались в 1995 году. На первой стадии американской авиакомпании их получила «Юнайтед эрлайнз», заказавшая 34 воздушных лайнера, и японская «Олл Ниппон Эрвейз», заказавшая пятнадцать самолетов. Всего же в портфеле у фирмы к тому времени были заказы уже на 147 «Боингов‑777».

«Боинг‑777», конечно же, впечатляет размерами. Диаметр идеально круглого фюзеляжа – 6,2 метра, длина – 63,7 метра. Размеры лайнера позволяют легко варьировать

Date: 2015-09-25; view: 701; Нарушение авторских прав