Когда вертолеты наконец составят конкуренцию пассажирским лайнерам

  • 8 июня 2016
Вертолет Rotodyne в полете Правообладатель иллюстрации Les Chatfield Wikipedia CC BY 2.0

Вертолетные авиаперевозки способны сэкономить время пассажиров и затраты на строительство аэропортов. Почему же они до сих пор не получили распространения? Обозреватель BBC Future попытался найти ответ на этот вопрос.

Строительство аэропорта - дорогое удовольствие. Дело не только в финансовой стороне вопроса: необходимо еще найти достаточно места для взлетных полос, ангаров, пассажирских терминалов, служб обработки багажа, самолетных стоянок и прочих элементов аэродромной инфраструктуры.

Кроме того, самолеты даже сейчас остаются довольно шумным видом транспорта. А в эпоху авиатранспортной революции 50-60-х годов прошлого века, когда авиаперелеты внезапно стали доступными для широкой публики, эта проблема стояла еще острее.

Проблема снижения шума в те времена беспокоила авиапроизводителей в последнюю очередь: их основной задачей было создание безопасных и комфортных самолетов, способных перевозить пассажиров на большие расстояния.

Между тем, вертолеты отличаются значительно меньшим уровнем шума (по крайней мере, в сравнении с реактивными самолетами ранних модификаций).

К тому же они способны взлетать и приземляться вертикально и, соответственно, не требуют длинных взлетно-посадочных полос.

Правообладатель иллюстрации SFF Wikipedia CC BYSA 2.5
Image caption Конструкторы Rotodyne столкнулись с непреодолимыми техническими трудностями

Почему же вертолет так редко используется в качестве пассажирского транспорта?

Казалось бы, вертолет может составить полноценную конкуренцию самолету - например, в случае перелета из центра Парижа на юг Франции.

Увы, создание аппарата, который сочетал бы характеристики вертолета с пассажировместимостью авиалайнера, является чрезвычайно сложной задачей.

Всему виной неумолимые законы физики. Впрочем, с развитием технологий эти трудности, возможно, удастся преодолеть.

Слишком маленький и шумный

В истории авиастроения был один летательный аппарат, который вплотную приблизился к заветной цели - и даже поднимался в воздух.

В конце 1950-х гг. британская компания Fairey разработала Rotodyne - гибрид авиалайнера и вертолета, или так называемый винтокрыл.

Он был оснащен огромным несущим винтом и коротким крылом самолетного типа, на котором было установлено два турбовинтовых двигателя. Rotodyne мог перевозить до 40 пассажиров.

Аппарат был разработан через несколько лет после начала эксплуатации первых реактивных лайнеров, когда перед аэропортами впервые встала проблема расширения территории.

Однако, по словам члена британского Королевского воздухоплавательного общества Майка О'Донохью, Rotodyne не стал альтернативой пассажирским самолетам, поскольку его разработчики столкнулись с непреодолимыми техническими сложностями.

О'Донохью описывает оригинальное решение разработчиков Rotodyne: "Несущий винт обеспечивал винтокрылу необходимую подъемную силу на режимах взлета и посадки, а также на низких скоростях. Винт приводился в движение благодаря установленным на законцовках лопастей реактивным двигателям, горячий воздух к которым подавался от маршевых двигателей по каналам внутри лопастей несущего винта. По мере набора аппаратом скорости вращение несущего винта замедлялось, а тягу начинали создавать винты маршевых двигателей под крилом".

По замыслу конструкторов, Rotodyne мог бы перевозить пассажиров, скажем, между центром Лондона и вертодромом в пригороде Парижа.

Однако имелась одна проблема - винтокрыл оказался чрезвычайно шумным.

Правообладатель иллюстрации Agusta Westland
Image caption Конвертоплан NGCTR рассчитан на перевозку 20 пассажиров

"Как мне рассказывали, шум был оглушительным - в радиусе трех километров от винтокрыла невозможно было расслышать собеседника, - говорит О'Донохью. - Летать на таком шумном аппарате над центром города представлялось не самой хорошей идеей".

Fairey так и не получила заказов на Rotodyne, и программу пришлось закрыть. Но сама идея создания гибрида вертолета и самолета продолжала занимать авиаконструкторов.

По мере усовершенствования технологий двигатели становились все менее шумними, повышалась и их эффективность.

В последние годы авиастроители сосредоточили усилия на разработке так называемых конвертопланов, движители которых способны поворачиваться из вертикального положения в горизонтальное самостоятельно - или вместе с крылом, на котором установлены.

При вертикальном положении движителей конвертоплан взлетает и садится вертикально, а при горизонтальном - летит по-самолетному.

Мы уже писали, что еще одной причиной, по которой вертолет так и не превратился в средство массовых пассажирских перевозок на короткие расстояния, является физическое ограничение, накладываемое на максимальную крейсерскую скорость этих машин.

Самым известным примером конвертоплана является военный Boeing V-22, эксплуатируемый Корпусом морской пехоты и ВМФ США. Время от времени на этом аппарате путешествует даже президент США.

По словам Доминика Перри, редактора британского авиационного журнала Flight International, европейская вертолетостроительная компания AgustaWestland (недавно переименованная в Leonardo) обнародовала планы разработки гражданского конвертоплана нового поколения в рамках проекта NGCTR (Next Generation Civil Tilt Rotor).

"Ожидается, что этот конвертоплан, рассчитанный на перевозку 20 человек с крейсерской скоростью под 500 км/ч, совершит первый полет в 2021 г.", - говорит Перри.

Проект частично финансируется Еврокомиссией. В результате должен получиться аппарат, сходный по характеристикам с Rotodyne, но, разумеется, не такой шумный.

Правообладатель иллюстрации US Navy Wikipedia
Image caption Для взлета и посадки "по-вертолетному" двигатели конвертоплана V-22 Osprey поворачиваются вертикально

Еще одна перспективная разработка, по словам Перри, - это конвертоплан Aerotrain компании Karem, фюзеляж которого внешне очень похож на фюзеляж традиционного регионального турбовинтового самолета, но двигатели при этом выполнены поворотными, как и у NGCTR.

"Aerotrain - это конвертоплан размером с реактивный лайнер Boeing 737; по словам разработчиков, комфорт на борту создаст у пассажиров впечатление, что они находятся в салоне авиалайнера, но при этом аппарат будет взлетать и садиться по-вертолетному", - отмечает Перри.

Это довольно смелый проект, и не исключено, что из-за больших размеров конвертоплана разработчики столкнутся с трудностями при его создании.

Однако, по словам Перри, у компании Karem достаточно опыта в создании нетрадиционных летательных аппаратов - ее глава, инженер Абрахам Карем, создал реактивный беспилотник Predator, который сейчас широко используется вооруженными силами США.

Впервые Aerotrain показали публике в 2001 г., и до сих пор конвертоплан не поднимался в воздух.

По словам Перри, когда уровень технологий позволит добиться от аппарата эксплуатационной эффективности современных самолетов, он сможет составить им реальную конкуренцию.

Недостатки конвертопланов

У конвертопланов есть один существенный недостаток - лопасти их винтов огромны.

"Винты вращаются в непосредственной близости от фюзеляжа, - говорит Перри. – Что, если одна из лопастей оторвется в полете?"

Скорее всего, пассажирам будет слегка не по себе от такой мысли.

О'Донохью отмечает, что еще одним недостатком конвертопланов остается их высокая стоимость по сравнению с традиционными самолетами сходных размеров, связанная со сложностью механизма поворота двигателей.

"Экономические соображения также важны. Скорее всего, коммерческая эксплуатация конвертопланов будет возможна лишь на маршрутах малой и средней протяженности".

Создание крупного конвертоплана, способного, с одной стороны, перевозить сотни пассажиров, а с другой - взлетать и садиться по-вертолетному, представляет собой слишком сложную задачу.

Впрочем, это не мешает инженерам предлагать футуристические концепции гораздо более крупных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки. Один из них - Airbus A350H, эскиз которого разработал итальянец Виктор Урибе.

Правообладатель иллюстрации Karem Aircraft
Image caption Aerotrain разрабатывается в гражданской и военной версиях

Внешне этот аппарат напоминает космолет. У него нет воздушных винтов; предполагается, что подниматься в воздух он будет при помощи двигателей, установленных на нижней части фюзеляжа.

Изящные обводы акулоподобного планера, по словам О'Доногью, напоминают ему аппараты из комиксов о Бэтмене.

К сожалению, пока A350H остается лишь идеей на бумаге - в мире еще не существует двигателей, способных поднять такую тяжелую машину в воздух вертикально.

Тем временем корпорация Boeing совместно с Агентством по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA) работает над созданием подъемно-маршевой силовой установки под названием DiscRotor.

Как видно из этого ролика, лопасти несущего винта у DiscRotor заключены в диск большого диаметра, расположенный на верхней части летательного аппарата.

При вертикальном взлете лопасти выдвигаются и раскручиваются. Затем, по мере набора скорости, они снова складываются, вращение прекращается, а аппарат продолжает полет по-самолетному вплоть до вертикальной посадки, при которой процесс повторяется.

Да, и Aerotrain, и DiscRotor - образцы нетривиального подхода к разработке летательных аппаратов.

Но именно благодаря подобному смелому мышлению концепция авиалайнера, способного взлетать и садиться вертикально, может наконец стать реальностью.

Новости по теме