Самолеты-заправщики будущего: придут ли они в гражданскую авиацию?

самолет Правообладатель иллюстрации iStock

Дозаправка в воздухе активно используется военно-воздушными силами по всему миру с 1950-х годов. Корреспондент BBC Future решил выяснить, может ли эта концепция применяться и в гражданской авиации.

"Во время дежурств в годы холодной войны мне порой приходилось целую неделю сидеть в подземном бункере", - говорит Крис Хоктор, который в 1980-е был членом экипажа воздушного танкера Стратегического командования ВВС США и впоследствии написал о тех временах автобиографическую книгу под названием Voices from an Old Warrior ("Рассказы старого солдата").

"Наша задача в случае начала боевых действий заключалась в том, чтобы обеспечить бомбардировщикам B-52 достаточную дальность полета для поражения целей", - вспоминает он.

"При этом у нас самих после дозаправки оставалось бы слишком мало топлива для возвращения на базу, поэтому нам заранее были известны аэродромы для вынужденной посадки в Европе или Японии".

"В самом худшем случае пришлось бы перекачать бомбардировщикам вообще все топливо на борту, после чего нашему экипажу ничего не оставалось бы, кроме как покинуть заправщик на парашюте".

Самолеты-заправщики - это своеобразные летающие заправочные станции, позволяющие увеличивать дальность полета бомбардировочной и транспортной авиации, гораздо меньших по размерам истребителей, а в последнее время - еще и беспилотных летательных аппаратов.

Несмотря на то, что самолеты-заправщики играют вспомогательную роль, они оказались незаменимыми в стратегических операциях, подобных той, что описывает Хоктор, а также в конфликтах на Ближнем Востоке и при оказании гуманитарной помощи районам, пострадавшим от засухи и природных катастроф.

Последние 60-70 лет выглядели бы совершенно по-другому, не имей военно-воздушные силы возможности использовать дозаправку в воздухе для увеличения дальности действия самолетов.

Правообладатель иллюстрации Boeing
Image caption K-46 - самый последний самолет-заправщик, разработанный корпорацией Boeing

В декабре 2016 года начались испытательные полеты первых из 500 новых самолетов-заправщиков, заказанных ВВС США. Поставки будут продолжаться несколько десятилетий.

Масштаб заказа свидетельствует о том, насколько важной представляется для военно-воздушных сил этой страны возможность заправлять самолеты в воздухе.

Заправщики, которые сейчас проходят испытания, не отличаются от обычных авиалайнеров. Зато самолеты завершающей партии, как ожидается, будут похожи на stealth-бомбардировщик и смогут нести собственное вооружение, а также, возможно, летать и производить заправку без экипажа на борту.

Суть дозаправки в воздухе - в передаче авиационного топлива от одного самолета к другому во время полета. В 1930-х годах такой метод помогал увеличивать дальность больших летающих лодок (гидросамолетов), совершавших пассажирские рейсы над Атлантикой, а также связывавших удаленные колонии европейских метрополий.

Сейчас дозаправка в воздухе используется исключительно в военной авиации, хотя кое-кто ратует за то, чтобы возродить практику и в гражданской авиации.

Хотя инциденты, связанные с дозаправкой в воздухе, случаются редко, эта процедура, проходящая на 5-6 км высоты, остается опасной.

Ее иногда называют "организованным столкновением в воздухе", поскольку двум самолетам необходимо сблизиться друг с другом на расстояние до 22 м.

Порой, чтобы уравнять собственную скорость со скоростью движения заправляемого самолета, экипажу танкера приходится выполнять непростой в данных условиях маневр - постепенно терять высоту и, соответственно, набирать скорость.

Практически сразу после начала эксплуатации летательных аппаратов тяжелее воздуха появились и первые предложения, связанные с дозаправкой в воздухе.

"Попытки решить эту проблему начались практически с момента зарождения авиации", - говорит Джеймс Кеммит, директор по управлению производством в компании Cobham Mission Systems, который выступил с докладом по этой теме в британском Королевском воздухоплавательном обществе.

"В 1909 году, через шесть лет после первого полета самолета братьев Райт, британский сатирический журнал Punch опубликовал карикатуру, на которой был изображен дирижабль, пытающийся спустить шланг летящему ниже него самолету".

"Подпись под картинкой гласила, что главная трудность, которую предстоит преодолеть авиации, заключается в необходимости пополнения запасов топлива на борту во время полета".

Прорыв в этой области произошел в 1921 году, когда изобретатель и авиатор русско-американского происхождения Александр Прокофьев-Северский, чья компания впоследствии создала несколько весьма удачных боевых самолетов Второй мировой войны, запатентовал свою систему дозаправки в воздухе.

Правообладатель иллюстрации iStock
Image caption У России тоже есть танкеры-заправщики

Когда концепцию впервые воплотили в жизнь в июле 1923 года, реальность оказалась на удивление похожей на журнальную карикатуру, только вместо дирижабля использовался самолет.

Два тихоходных биплана Авиационной службы Армии США (впоследствии преобразованной в ВВС США) летели параллельными курсами один над другим.

С верхнего самолета спустили шланг, который поймал экипаж нижней машины и подсоединил к своему топливному баку.

Во время другого эксперимента тот же самый экипаж того же самого заправляемого самолета пролетел без промежуточных посадок от канадской границы до границы с Мексикой, дозаправляясь над Орегоном и Калифорнией.

В других странах, включая Великобританию и Францию, тоже проводились подобные эксперименты. А в США дозаправка в воздухе вошла в репертуар отчаянных летчиков, развлекавших посетителей выступлениями на ярмарках.

В 1930-х годах от экспериментов авиация перешла к работе по обеспечению безопасности дозаправки в воздухе и созданию системы, которая была бы применима к повседневной эксплуатации воздушных судов.

Важным шагом в этом направлении стала разработка насадки-непроливайки на топливном шланге.

А в 1935 году британец Алан Кобхэм - бывший военный летчик, стоявший у истоков дальней авиации, - продемонстрировал свою концепцию "небесной заправки".

Это был хоть и сложный, но практичный метод: пилот заправляемого самолета опускал на тросе шланг, который должен был при помощи крюка захватить и притянуть к себе оператор заправщика.

К началу Второй мировой войны систему уже несколько раз испробовали при заправке летающих лодок, обслуживавших трансатлантические маршруты.

Дальше технологию стали развивать военные. Королевские ВВС оборудовали системой Кобхэма несколько типов бомбардировщиков, включая знаменитый Lancaster, для того чтобы участвовать в бомбардировках Японии в 1945 году.

Однако война на Тихоокеанском фронте закончилась раньше, чем технология была внедрена.

В 1949 году самолет ВВС США, оборудованный модифицированной версией британского изобретения, впервые в мире совершил кругосветное путешествие без промежуточных посадок.

Перелет, занявший 94 часа, выполнялся на самолете Lucky Lady II - бомбардировщике B-50 Superfortress послевоенной модификации типа B-29, который, среди прочего, сбросил атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки несколькими годами ранее.

К началу 1950-х американцы начали разворачивать первые эскадрильи танкеров, а в ходе войны в Корее дозаправка в воздухе впервые была применена в зоне боевых действий.

Что же до гражданской авиации, она в ту пору и так была довольно рискованным занятием, так что вводить в уравнение дополнительный фактор риска было бы неразумно.

"Алан Кобхэм был парень не промах, - говорит Кеммит. - Сначала он продал свою систему ВВС Великобритании, чтобы они смогли бомбить Японию. Когда оказалось, что британцам система больше не нужна, он по дешевке выкупил ее и перепродал ВВС США. Американцы еще удивлялись, насколько быстро Кобхэм смог выполнить их заказ".

В 1950-х годах совершенствовалась и конструкция самих самолетов-заправщиков.

Компания Boeing первой в мире создала специально для этих целей пропеллерный танкер (в основе его лежал тот же бомбардировщик времен Второй мировой войны, что и Lucky Lady II), а затем - первый в мире реактивный заправщик, переделанный из прототипа коммерческого авиалайнера Boeing 367.

Разработка и постройка самолета исключительно для заправочных целей стоили бы слишком дорого, особенно учитывая тот факт, что уже существовавшие бомбардировщики и пассажирские самолеты обладали достаточной грузоподъемностью.

Сегодня большинство самолетов, способных дозаправляться в воздухе, пользуется одной из двух систем: шланг-конус и штанга.

Первый вариант представляет собой усовершенствованную версию оригинальной системы Кобхэма. Заправщик выпускает гибкий шланг, снабженный на конце конусом, в который должен попасть приемной штангой заправляемый самолет, летящий чуть сзади и ниже.

В центре конуса расположен запорный клапан, который открывает ток топлива только тогда, когда конус плотно смыкается с приемной штангой.

Правообладатель иллюстрации Boeing
Image caption В ближайшие годы ВВС США понадобятся 500 танкеров, подобных K46

Система "штанга" была разработана корпорацией Boeing для Стратегического командования ВВС США.

Она представляет собой длинную жесткую телескопическую трубу с установленными на ней небольшими аэродинамическими поверхностями, "крылышками", благодаря которым оператор с борта танкера управляет ею, чтобы вставить наконечник в заправочную горловину принимающего самолета.

В будущем системы дозаправки в воздухе приобретут еще большее значение. Китай, Австралия и другие страны заняты созданием собственных служб дозаправки в воздухе.

Исследуются и возможности заправки вертолетов, что само по себе непростое и опасное занятие, поскольку из-за разницы в скоростях между самолетом-заправщиком и вертолетом топливный шланг могут перерубить лопасти вертолетного несущего винта.

Впрочем, США применяет заправку винтокрылых машин в воздухе еще со времен Вьетнамской войны - поначалу метод использовался для спасения экипажей сбитых воздушных судов.

Все более активное участие спецподразделений в конфликтах по всему миру приводит к росту спроса на технологии дозаправки в воздухе.

ВВС Франции уже прибегают к воздушной дозаправке вертолетов, и этому примеру вскоре могут последовать военно-воздушные силы других стран, включая Великобританию.

Начались и эксперименты с воздушной дозаправкой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), в том числе с использованием других БПЛА в качестве танкеров.

В апреле 2015 года беспилотник ВМС США X47-B автономно подлетел к пилотируемому экипажем танкеру и произвел стыковку по системе "шланг-конус".

А в Китае в 2016 году один БПЛА сравнительно небольших размеров произвел дозаправку другого - впрочем, оба действовали в режиме дистанционного управления.

Что же ждет нас в будущем? Не исключено, что первым БПЛА авианосного базирования в составе ВМС США станет именно заправщик.

Авиационный инженер Радж Нанья в последние два десятка лет призывает к использованию дозаправки в воздухе в коммерческой авиации.

"Эта идея никуда не денется, - настаивает он. - Дозаправка коммерческих рейсов в воздухе - единственно возможное решение, если нужно экономить топливо и вы не хотите дальнейшего расширения территорий аэропортов".

Выкладки Наньи легли в основу недавнего тематического проекта ЕС под названием RECREATE, который оценивается в 2,7 млн фунтов стерлингов (201 312 000 рублей).

Пассажирские самолеты, снабженные устройством для дозаправки в воздухе, могли бы стать компактнее и легче нынешних, поскольку им не пришлось бы перевозить лишнее топливо.

При эксплуатации нескольких 200-местных авиалайнеров и парка заправщиков экономия топлива составила бы 15% при полете на расстояние 8 тыс. км - с учетом топлива, которое потребовалось бы самим заправщикам.

Испытания на симуляторе с привлечением работающих в коммерческой авиации пилотов показали, что дозаправка пассажирских самолетов может производиться в автоматизированном режиме без угрозы для безопасности.

Если такая технология будет внедрена, то международные рейсы можно будет выполнять из небольших аэропортов.

Правообладатель иллюстрации iStock
Image caption Дозаправка вертолетов в воздухе гораздо сложнее дозаправки самолетов

"Американское космическое агентство НАСА, европейский авиапроизводитель Airbus - все заинтересованы в этой идее, - говорит Нанья. - Но сделать первый шаг всегда трудно".

500 заправщиков, которые получат военно-воздушные силы США в ближайшие десятилетия, способны коренным образом повлиять на будущее концепции дозаправки в воздухе.

"Boeing работает в этом направлении уже 65 лет; за это время мы построили свыше 2 тыс. танкеров", - говорит Майк Хэфер, руководитель департамента международных продаж KC-46 - нового заправщика, разработанного американским авиастроителем.

"ВВС США необходим парк из 500 заправщиков, и наши KC-46 составят треть этого числа. Данный тип сам может дозаправляться от другого заправщика [на это способны лишь единицы из нынешнего парка танкеров ВВС США]. Кроме того, он способен использовать как систему "шланг-конус", так и систему "штанга".

"Этот танкер изначально разрабатывался как боевой самолет. Освещение кабины пилотов совместимо с использованием приборов ночного видения; на борту имеется система защиты от ракетной атаки, оповещающая экипаж об облучении радаром противника".

Ожидается, что второй новый тип заправщика для ВВС США - KC-Y - будет сходен с KC-46.

А вот самолет, который поставят в рамках последней партии, известный под наименованием KC-Z, скорее всего, будет создан с применением технологий малозаметности - stealth.

"Сейчас все строят малозаметные истребители и бомбардировщики. Но подобные решения теряют смысл, если "невидимые" самолеты заправляются от танкера традиционной схемы", - говорит Кеммит.

"По всей видимости, KZ-Z будет малозаметным и снабженным защитой от ракетного нападения, и в силу этого сможет работать ближе к линии фронта. Создание планера с нуля - дело дорогостоящее, так что, скорее всего, для нового танкера за основу будет взят один из ныне существующих бомбардировщиков-невидимок".

Но заглянуть еще дальше в будущее гораздо труднее.

"Настанет ли время, когда мы не будем больше нуждаться в дозаправке в воздухе? - спрашивает Хэфер. - Нужда в ней просуществует еще по крайней мере лет 30".

"Это все равно как если бы вы спросили кого-нибудь по итогам Первой мировой войны, каким ему представляется будущее".

"Что придет на смену нынешним танкерам? К тому моменту, как настанет пора заменять новое поколение заправщиков, может статься, мы вообще больше не будем в них нуждаться", - добавляет Кеммит.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке вы можете на сайте BBC Future.

Похожие темы

Новости по теме