САМАЯ СКАНДАЛЬНАЯ СХЕМА

Сергей АЛЕКСАНДРОВ

Существует пространная классификация форм неопознанных летающих объектов - тех из них, которые можно считать не оптическими феноменами или атмосферными явлениями, а именно твердыми телами. И, однако же, первая ассоциация на аббревиатуру НЛО - "летающая тарелка". Так что не удивительно: в рассказах о летательных аппаратах дисковой формы, созданных уже людьми, всячески обыгрывается тема их "внеземного" происхождения. Следы инопланетной технологии ищут даже там, где она и "не ночевала". В этом отношении, пожалуй, наиболее характерны история канадского (а вот как его назвать - самолета? турболета? аппарата на воздушной подушке?) VZ-9V "Avrocar" и легенды, им порожденные.
ЗЕМНЫЕ КОРНИ "КОСМИЧЕСКИХ" КОНСТРУКЦИЙ. Внешний вид совершенной машины определяется ее конструкцией, условиями работы, словом - функциональностью. Тем более это относится к аппаратам летательным. Многочисленные добросовестно заблуждающие или более-менее добросовестно отрабатывающие оклад "специалисты", отрицающие существование НЛО (отсюда ясно, что автор существования НЛО не отрицает, ибо доверяет своим глазам), не могут, однако, объяснить элементарного вопроса: почему именно "тарелка"? Даже если речь идет о коллективных галлюцинациях - те без оснований не бывают! Почему мы охотно приписываем инопланетным кораблям дисковую форму?
Не потому ли, что она действительно наиболее рациональна для полетов в атмосфере и космосе?
ДОСТОИНСТВА ОЧЕВИДНЫЕ И НЕВЕРОЯТНЫЕ. Облик космического аппарата формируется стремлением изолировать его "начинку" от "поражающих факторов космического пространства" (официальная терминология). Любая защита, естественно, тяжела, и потому ее хочется иметь поменьше, а защищаемый объем - побольше. Лучше всего этому требованию отвечает сфера: минимальная поверхность при заданном объеме.
Однако над планетой, в ее атмосфере ситуация меняется. Появляются выделенные направления: вперед-назад и вверх-вниз. В первом желательно минимизировать сопротивление, во втором - наоборот, получить максимальную аэродинамическую силу. Как быть - ведь шар со всех сторон одинаков?
Очень просто: сплюснуть его в линзу, диск, "тарелку"! Тем более, что в продольном (или в поперечном, не важно) сечении получается вполне приличный крыльевой профиль.
Круглая в плане форма дает еще два преимущества. Первое - устойчивый полет на ЛЮБОМ угле атаки, вплоть до 90 градусов, что исключает штопор даже на самых малых скоростях. Это достоинство схемы хорошо известно, и неоднократно отражено в публикациях нашего журнала еще с 1963 г.!
Второе, до конца еще не осознанное (хотя ему "ТМ" тоже уделяла немало места) - сопрягаемость дископлана с самыми разными нетрадиционными способами создания подъемной силы.
Самое простое - эффект Коанда: при определенных условиях поток газа над поверхностью как бы прилипает к ней. Подаем из специальных сопел воздух над верхней выпуклой поверхностью "тарелки", и получаем подъемную силу: за счет уменьшения давления над корпусом (закон Бернулли) и реактивной тяги отбрасываемого вниз воздуха... Правда, до сих пор построить работоспособную машину по такой схеме не удалось.
Посложнее - разместить в корпусе большой вращающийся диск-маховик. Со времен Эйнштейна известно, что, в зависимости от направления вращения, вес ротора с осью, ориентированной по местной вертикали, уменьшается, либо увеличивается. И хотя сочетание размеров и скорости его вращения для современной техники запредельно, работы в этом направлении ведутся уже не первое десятилетие. До полетов еще далеко, но существенное обезвешивание ротора - уже не новость.
Еще вариант - движительные системы, тяга в которых создается за счет взаимодействия генерируемых ими и существующих физических полей. Всевозможные проекты "полевых" двигателей имеют одну общую черту - сравнимые с размерами корабля кольцевые токопроводы, либо соленоиды, создающие определенным образом ориентированное магнитное поле. Его форма в разных изобретениях различна, но если такой аппарат подгонять под атмосферный полет - все равно получается диск.
Понятно, что для "полевых" кораблей не нужны ракеты-носители, значит - нет и их габаритно-компоновочных ограничений.
И наконец схема, реализованная в конструкции нашего героя "Аврокара" - система сопел, через которые под нижнюю поверхность диска отбрасываются выхлопные газы турбореактивных двигателей и подается сжатый компрессорами воздух. Вот теперь об этом - поподробнее.
"ГИБРИД ЕЖА С УЖОМ". Самолеты начала 40-х г. очень похожи - вершина развития поршневой авиации. Но уже вторая половина этого десятилетия, а особенно - 50-е - настоящее буйство фантазии конструкторов. Наверное, даже в эпоху пионеров авиации не было такого разнообразия компоновок и форм - освоение реактивных двигателей, штурм звукового и теплового барьеров, ракетное оружие, растущая насыщенность воздушных кораблей радиоэлектроникой... И вертикальный взлет.
Одним из способов обеспечения последнего и сегодня расматривается воздушная подушка, и именно на нее сделал ставку английский конструктор Джон Фрост, возглавивший в 1947 г. работы по этой тематике в канадском отделении британской самолетостроительной фирмы "Avro" ("Авро Канада"). Концепция аппарата, создание которого финансировала армия США по программе WS-606A, выглядит следующим образом.
Сначала "Аврокар" отрывается от земли на воздушной подушке. Затем поднимается на требуемую высоту уже за счет воздушно-реактивных двигателей. И далее, меняя вектор их тяги, разгоняется до требуемой скорости (в ряде сообщений указывается сверхзвуковая, но эти утверждения неавиационных научно-популярных журналов - скорее, самая безобидная из легенд, связанных с канадской "тарелкой").
Схем создания воздушной подушки известно много (см., например, "ТМ", N 1 за 1998 г.), и в данном случае Фрост самостоятельно, независимо от Коккерелла (см. там же), пришел к сопловой: зазор между поверхностью земли и дном аппарата "перекрывается" воздушной завесой из кольцевого сопла. Совершенно очевидно, что идеальная форма такой машины в плане - круг (кстати, у Коккерелла было то же самое, но при несоизмеримо меньшей потребной мощности). Таким образом, схема "Аврокара" была определена: дисковое крыло диаметром 5,48 м с кольцевым соплом по периметру. Отклонять же газовый поток должны были управляемые интерцепторы - заслонки.
Для получения требуемого воздушного потока прибегли к достаточно сложному способу. Выхлопные газы трех турбореактивных двигателей "Континенталь J69-T-9" (примерно по 1000 л.с. каждый) поступали на турбину, раскручивавшую центральный ротор диаметром 1,52 м. Нагнетаемый им воздух, смешанный с остывшим "выхлопом", через систему газоводов поступал в кольцевое сопло. В принципе, для диска - достаточно логично, но протяженные, запутанные воздуховоды привели к большим энергетическим потерям, что, может быть, и сыграло роковую роль...
12 декабря 1959 г. на территории завода "Авро Канада" в Мэлтоне "Аврокар" выполнил первый подлет, 17 мая 1961-го начались горизонтальные полеты. А уже в декабре того же года работы были прекращены "в связи с истечением срока контракта". В чем же дело?
ЛЕГЕНДЫ И РЕАЛЬНОСТЬ. Уязвимое место любой "вертикалки" - переход с режима на режим. А потому объявленная причина неудачи - недостаточная, мягко говоря, устойчивость - была по инерции воспринята как должное. Но извините, мы уже подчеркивали, что именно запредельная УСТОЙЧИВОСТЬ - одно из достоинств дископлана! Противоречие официальной версии и опыта создания других машин подобной формы, в сочетании с секретностью самой программы, вызвало к жизни главную легенду "Аврокара": это была попытка воссоздать "летающую тарелку", вроде той, что грохнулась в Розуэлле в 1947-м...
Вообще-то, пока не известны соответствующие пентагоновские документы, отрицать такую версию преждевременно, но каковы же были реальные причины провала программы?
Устойчивость устойчивости рознь. В данном случае речь нужно вести именно о переходных режимах. При висении "Аврокара" на месте (независимо от высоты) проблема была решена красиво: центральный ротор (турбина + вентилятор), по сути - большой гироскоп, при колебаниях корпуса аппарата благодаря кардановому подвесу сохранял вертикальную ориентацию. Его смещение фиксировалось датчиками, сигналы которых преобразовывались в соответствующее отклонение интерцепторов.
А вот при переходе в горизонтальный полет все заслонки отклонялись в одну сторону, и их возможности по стабилизации "Аврокара" резко ухудшались. Скорости же было еще недостаточно для того, чтобы начинала работать аэродинамическая стабилизация диска, ухудшенная струей из кольцевого сопла... На режиме воздушной подушки все работало, но при подъеме выше 1,2 м взаимодействие аппарата с воздушными потоками качественно менялось.
Сама по себе идея использования воздушной подушки для вертикально взлета, как уже сказано, не оригинальна. В частности, этот принцип в своих проектах сверхзвукового межконтинентального А-57 (несколько раньше Фроста) и противолодочного ВВА-14 использовал Р.Л.Бартини. Но! Советский авиаконструктор дополнил "подушкой" обычный самолет. Обе машины (первая осталась проектом, вторая реализована не полностью) должны были разгоняться на воздушной подушке (причем статическая постепенно заменялась динамической) до того момента, когда начинали работать аэродинамические рули и крылья, не загроможденные взлетными устройствами! У "Аврокара" этого не было.
А что важнее, VZ-9V просто не хватало энерговооруженности. Его взлетная масса - около 2700 кг. Чтобы поставить аппарат на "подушку", под ним достаточно создать давление всего на 15% больше атмосферного. А вот чтобы поднять выше, нужна уже тяга на 15% больше его веса, т.е. порядка 3,1 т. Трудно судить о тяге "Аврокара" - хотя при идеальных условиях 3000 л.с. мощности примерно и дают около 3 т, вспомним, что протяженые воздуховоды вели к большим потерям...
Кстати, всевозможные дефлекторы, интерцепторы, газовые рули, установленные в высокотемпературном скоростном газовом потоке, ни в авиации, ни в ракетной техники так и не прижились. От них отказались в пользу поворотных сопел или специальных рулевых двигателей.
Словом, ситуация достаточно типичная в технике вообще и авиации в частности - хорошая идея, но неудачное конструктивное воплощение. А можно ли было сделать лучше? Например, так: оставив систему генерации подушки, даже используя менее мощные агрегаты, поставить один-два "движка" для создания горизонтальной тяги. От них же (или подъемных, это надо считать конкретно) запитывать струйные рулевые двигатели. Или так - сохранив принципиальную схему (только моторы раза в полтора мощнее), добавить сопла горизонтальной тяги и рулевые струйные двигатели...
Но Д.Фрост поступил по-своему и после закрытия программы уехал в Австралию. Из двух построенных VZ-9V один сломали, другой передали в музей транспорта американской армии в Вирджинии...
ОБОРОТНАЯ СТОРОНА МЕДАЛИ. Кстати: а почему, при стольких достоинствах, дископланов серийно не строят? Увы, недостатки дискового крыла - естественное продолжение его достоинств.
Главное - это крыло очень малого удлинения. Вихри, образующиеся на его концах из-за перетекания воздуха с нижней поверхности на верхнюю, значительно повышают лобовое сопротивление. Следовательно, катастрофически снижается аэродинамическое качество, а с ним и топливная эффективность самолета...
Дополнительные же подъемные агрегаты резко усложняют конструкцию, нетрадиционные движители пока дошли только до стендовых испытаний. А когда разработчики все-таки находят способ превратить недостатки в достоинства - доводка машины продолжается столь долго, что или меняются концепции ее использования, или вперед выходят другие схемы. Блестящий пример такой "опоздавшей" технической удачи - экспериментальный американский истребитель-диск "Скиммер" XF5U-1 фирмы "Chance-Vought".
Аэродинамик Чарльз Циммерман оригинально решил проблему концевых вихрей: на концах крыла установили винты, раскручивающие воздух против них. В результате аэродинамическое качество возросло в 4 раза, а все способности диска к полету на любых углах атаки сохранились!
Циммерман начал свои разработки в 1933-м, но лишь в 37-м, перейдя из NACA (предшественника NASA) на фирму, сделал первую летающую модель - электролет V-162. Через два года, в рамках конкурса на перспективный истребитель, приступили к постройке прототипа V-173. Винты сделали большого диаметра, относительно медленного вращения (так называемые средненагруженные), что позволяло машине висеть на них. Заодно определилась еще одна характерная особенность - развитые горизонтальные рули (истребитель должен быть маневренным!). В 1942 г. летные испытания выявили только один недостаток - плохой обзор из-за сверхбольшого посадочного угла.
Это исправили в истребителе XF5U-1, который полетел только в 1947-м, когда, при всех своих неоспоримых достоинствах (вертикальный взлет против ветра или с рампы, по сей день уникальная для винтовых машин скорость 811 км/ч), он военных уже не интересовал - шел штурм звукового барьера на реактивных самолетах...
После "Скиммера" и "Аврокара" дископланы переместились в сферу интересов авиасамодельщиков, лишь в некоторых программах, в числе прочих схем, они продувались в аэродинамических трубах.
"ЛЕТАЙТЕ ТАРЕЛКАМИ СПЕЦПОСУДМАША!" Конструкция летательного аппарата определяется десятками факторов, как объективных, так и субъективных. Важное место среди них занимают и мнение отраслевого и государственного руководства, и технологические возможности производства, и физические и психологические способности летчиков... Например, последним весьма не просто освоить машину, совмещающую способности вертолета и сверхзвукового истребителя.
Дископланы наиболее эффективны на режимах, к которым только сейчас подбираются боевые и специальные самолеты. С материалами, наиболее подходящими для "тарелок", еще только учатся работать авиаконструкторы. Двигатели, лучше всего сочетающиеся с дисковой формой, существуют пока в виде образцов, демонстрирующих физическую реализуемость процесса... Мы еще очень далеки от завершения исследований по этой тематике, но рано или поздно они придут к финишу!
И если не завтра, то уж послезавтра-то мы точно увидим "летающие тарелки" на конвейерах земных заводов.

1