Літаючі платформи

38

У 50-60-х роках почалися розробки одних з найбільш екзотичних видів апаратів – «літаючих платформ» і пов’язаних з ними «літаючих джипів». Первісне призначення «літаючої платформи» – виконання розвідувальних завдань, вони розраховувалися на політ однієї людини. Більший же за розмірами «літаючий джип» здавався потенційно корисним для виконання безлічі різних завдань.
Не так давно ми обговорювали
Літальний апарат HZ-1, але були й ще приклади конструкторської думки …

«Літаючої платформою» стали називати вертикально злітаючий апарат з співвісними гвинтами, розташованими в кільцевому каналі. Розробка одномісних «літаючих платформ» бойового використання почалася в США в рамках дослідницької програми НАСА початку 1950-х років. Випробування включали в себе пілотовані прив’язні платформи, вперше піднялися в повітря з допомогою стисненого повітря, а потім за допомогою роторів. Концепція, використана при розробках, була запропонована свого часу інженером НАСА Ч. Циммерманом, який вже відомий читачеві по його само-літам-«літаючим млинців» V-173 і XF5U-1.

Його пропозиція полягала в наступному. Якщо ротор, наприклад, розмістити знизу підстави апарату, то пілот був би здатний керувати апаратом за допомогою переміщення власної ваги, т. зв. «кінестетичну» управління. Це управління засноване на інстинктивної реакції людини зберігати рівновагу, коли він стоїть або йде. У «літаючої платформи» пілот для повороту машини в потрібне положення нахиляється в потрібну сторону. Передбачалося, що таке управління дозволить пілотові літати на такій платформі після невеликого тренування.

Попередні випробування продемонстрували технічну реалізацію концепції, після чого три компанії – «Лакнер», «Бенсен» і «Хіллер» – отримали контракти на розробку прототипу платформи.

У середині 1950-х компанія «Лакнер» розробила літальний апарат, названий DH-4 «Helivector», пізніше перейменований у HZ-1 «Aerocycle», який виглядав чимось на зразок гібрида вертольота з підвісним двигуном з мотоциклом. Цей апарат являв собою конструкцію з встановленим на ній двигуном «Mercury» потужністю 40 к. с. і посадковим пристроєм, що складається з повітряних мішків на кінцях лонжеронів. Повітряні мішки пізніше були замінені металевими підпорами. Двигун керував парою протилежного обертання роторів діаметром 4,6 м, встановлених під двигуном, в той час стояв вертикально на платформі вище двигуна, будучи захищеним від падіння в ротор прив’язними ременями безпеки.

«Helivector/Aerocycle» вперше полетів у січні 1955 р., польоти проходили успішно, після чого армія США замовила 12 апаратів. За заявами представників компанії «Лакнер», що машина могла літати зі швидкістю 105 км/год і нести корисний вантаж вагою 55 кг крім пілота, тривалість польоту становила близько однієї години. Проте одна річ нагадувала, що літати було небезпечно. Мало того, що пілот стояв вище обертових роторів, але ротори конструктивно розташовувалися близько до землі, роблячи небезпечним приземлення і зліт, оскільки в них могли легко потрапляти камені й різні уламки.

Деякі джерела стверджували, що «Helivector/Aerocycle» був простий в польоті, але інші заявляли, посилаючись на думку льотчиків-випробувачів, що новачки не могли пілотувати апарат з повною безпекою для себе. Після того, як відбулися два льотних пригоди, в яких ротори протилежного обертання вигнулися і зіткнулися, проект був припинений перш, ніж хтось серйозно постраждав.

Апарат компанії «Бенсен» під позначенням У-10 «Propcopter» був не більш успішний. Ця непоказна невелика машина складалася з квадратної рами з повітряними гвинтами діаметром 1,2 м, встановленими вертикально спереду і ззаду рами. Кожен обертався своїм власним двигуном «Маккалох» потужністю 72 к. с. «Propcopter» полетів в 1959 р. і, очевидно, був складний в управлінні.
Незабаром проект був припинений.

Проекти компанії «Хіллер» були краще продумані і привернули до себе багато уваги. «Хіллер» розробив свою першу «літаючу платформу» VZ-1 «Pawnee» на основі контракту, наданого в кінці 1953 р. науково-дослідним управлінням ВМФ (ONR). Машина вперше злетіла у лютому 1955 р.

VZ-1 мав пару протилежного обертання роторів діаметром 1,5 м, розташованих усередині кільцевого каналу. Кожен ротор управлявся власним двотактним двигуном потужністю 40 к. с. Пілот стояв над кільцевим каналом, оточений навколо поручнями і захищений прив’язними ременями безпеки. Він керував двигунами за допомогою ручки газу і нахилявся, щоб вести апарат в ту або іншу сторону. Кільцевий канал поліпшував безпеку при зльоті та посадці. Крім того, він також забезпечував додаткове збільшення підйомної сили на 40%. Апарат непогано управлявся в польоті, однак незабаром він був модифікований: встановили більш довгі стійки шасі, щоб збільшити кліренс, і поставили вісім рулів нижче каналу, щоб поліпшити управління польотом.

Армія США була зацікавлена в VZ-1, і в листопаді 1956 р. фірмі «Хіллер» був виданий контракт на будівництво версії більшого розміру, яка виконала свій перший політ у 1958 р. Новий апарат мав три двигуна потужністю по 40 к. с., обертаючих ротори в кільцевому каналі діаметром 2,4 м. Це більше ніж у два рази збільшив роторну область, збільшивши вагу корисного вантажу і дальність польоту при зменшенні шуму від двигунів.

Армія замовила третій апарат великих розмірів. Замість колісного шасі, як у двох попередніх зразків, було встановлено лижне шасі. Апарат мав сидіння і звичайне вертолітне засіб управління, оскільки управління переміщенням центру ваги стало менш ефективним з-за збільшення потужності транспортного засобу і ваги. Ця версія вперше злетіла у 1959 р. VZ-1 мав свої переваги, але він був в кінцевому рахунку оцінений як занадто маленький, повільний і придатний тільки для обмеженого використання. Армія відмовилася від програми в 1963 р., і два з трьох апаратів збереглися тільки в музейних експозиціях.

У той же самий час як проводилися дослідження «літаючих платформ», за контрактами з армією США велися розробки великих літальних апаратів типу «літаючий джип». Так називалися літальні апарати двухвинтовой поздовжньої схеми або четырехвинто-вої. Спочатку «літаючі джипи» замислювалися як універсальний транспортний засіб, який повинен був зайняти місце між армійським автомобілем-всюдиходом «Джип» і легким гелікоптером. Його можна було використовувати для транспортних або розвідувальних операцій, як рухому платформу для стрільби з безвідкатних знарядь, пуску ракет, для коригування артилерійського вогню, встановлення радіоелектронного устаткування і т. д. Дослідження почалися в 1956 р., потім був оголошений конкурс, в якому взяло участь близько 20 фірм. Переможцями були оголошені фірми «Крайслер», «Кертисс-Райт» і «Пясецький», яким видали контракти на загальну суму 1,7 млрд. доларів для побудови прототипів.
«Крайслер» розробив два прототипу свого «літаючого джипа» VZ-6, поставивши їх армії в кінці 1958 р. VZ-6 був одномісне транспортний засіб, що мало форму прямокутного ящика, з двома роторами спереду і ззаду. Були гумові конічні обтічники навколо підстави апарату, нижче роторів були встановлені рулі. В якості силової установки VZ-6 використовувався єдиний поршневий двигун потужністю 500 л. с. Польоти на прив’язі, виконані в 1959 р., показали, що VZ-6 не дуже добре вправлявся і мав недостатню потужність. Перший вільний політ VZ-6 призвів до спотворення апарату. Пілот уцілів, але транспортний засіб було сильно пошкоджено. Армія визнала VZ-6 невдалої розробкою, обидва прототипу відправили на злам у 1960 р.

Розроблений фірмою «Кертисс-Райт» апарат VZ-7 був відомий також як «літаючий вантажівка». Два прототипи були поставлені армії в середині 1958 р. VZ-7 представляв собою просту металеву ферму з пілотом спереду і чотирма гвинтами, розташованими по кутах. Всі повітряні гвинти керувалися єдиним двигуном «Artouste» потужністю 425 л. с. Апарат управлявся диференційованим зміною кроку гвинтів, а також рулями. VZ-7 був довжиною 5,2 м і шириною 4,9 м і мав максимальна злітна вага 770 кг, апарат міг нести 250 кг корисного вантажу. VZ-7 управлявся добре і був простий в польоті, але він не виконував вимоги по висоті і швидкості польоту. Незабаром випробування закінчили, а прототипи повернули на фірму в середині 1960 р.

Зусилля фірми «Пясецький» по створенню «літаючого джипа» були найбільш успішні з трьох фірм-конкурсантів. Першим її апаратом був «Model 59H AirGeep», якому дали армійське позначення VZ-8P. VZ-8P був довжиною 7,9 м і шириною 2,7 м, трилопатеві ротори розташовувалися спереду і ззаду, між ними розміщувалися пілот і пасажир. У VZ-8P ротори діаметром 2,4 м управлялися парою поршневих двигунів «Lycoming» потужністю 180 л. с., причому один двигун міг керувати обома роторами, якщо інший двигун виходив з ладу. Ротори оберталися в протилежних напрямках. Управління забезпечувалося зміною кроку гвинта, а також рулями, установленими знизу. Рух вперед досягалося при опусканні носа апарату вниз.
Перший політ VZ-8P відбувся 12 жовтня 1958 р. За результатами випробувального польоту було прийнято рішення поставити більш потужну силову установку. Апарат повернули на фірму для заміни поршневих двигунів одним газотурбінним двигуном «Artouste» IIB потужністю 425 л. с., модернізований VZ-8P полетів в кінці червня 1959 р. Він важив 1,1 тонни і міг нести вантаж 550 кілограмів, включаючи пілота.
VZ-8P також брав участь у конкурсі на розробку «літаючого джипа» для ВМФ, який почався в червні 1961 р. На нього поставили ще більш потужний двигун «Airesearch» 331-6, крім цього апарат оснастили поплавками. Нова версія апарату отримала позначення РА-59 «SeaGeep».

Фірма «Пясецький» побудувала в рамках нового контракту ще один апарат під назвою «Model 59K» (армійське позначення VZ-8P (В) «AirGeep II»), який здійснив свій перший політ влітку 1962 р. Апарат VZ-8P (В) був подібний до свого попередника, за винятком того, що конструкція мала в середині невеликий злам. Вважалося, що невеликий нахил носового і хвостового роторів дозволить зменшити лобовий опір у горизонтальному польоті. В якості силової установки для VZ-8P (В) використовували два двигуна «Artouste» ПС потужністю 400 л. с., пов’язаних так, що при виході одного двигуна з ладу інший міг керувати обома роторами. Один двигун міг також бути пов’язаний з колісним шасі, щоб керувати машиною при русі по землі. Збільшена потужність силової установки дозволила досягти максимальної злітної ваги 2200 кг Пілот і спостерігач мали катапультируемые крісла, які дозволяли екіпажу врятуватися практично при нульовій швидкості руху апарату. Крім того, на апараті було місце для розміщення додаткових пасажирів або вантажів.

Досвід експлуатації «літаючих платформ» і «літаючих джипів» у 50-60-х роках показав, що вони мали деякі переваги, зокрема були за розмірами менше вертольотів і могли працювати на землі більш успішно. Однак вертольоти могли легко приземлятися в гористій місцевості і мали більш зручні розміщення пасажирських крісел. Найбільшим недоліком вважалося, що «літаючі платформи» і «літаючі » джипи» мали невеликі площі роторів, т. к. це було причиною їх нестійкості на деяких режимах, і відносно велика витрата палива. А оскільки вони не показали достатніх переваг перед вертольотами, то і подальший їх розвиток було призупинено.
Летающие платформы технологии
Однак наприкінці 90-х років знову з’явився інтерес до апаратів цього типу. Американська фірма «Millennium Jet» (Саннівейл, шт. Каліфорнія) розробила проект незвичайного апарату під назвою «SoloTrek» XFV. Він являє собою гібрид «літаючої платформи» та конвертоплана. Пілот розташовується в апараті стоячи, над його головою знаходяться два гвинти діаметром 0,9 м в кільцевих каналах, управління апаратом здійснюється двома ручками в підлокітниках. Права ручка – для шляхового управління, а ліва ручка – для керування обертами двигунів. Пілот, крім звичайних пілотажних приладів, має дисплей, вбудований в окуляри шолома. При горизонтальному русі (вперед або назад) гвинти синхронно відхиляються від вертикальної осі, при повороті апарату навколо вертикальної осі здійснюється диференціальне відхилення гвинтів.
Летающие платформы технологии
SoloTrek» має повний вага 318 кг, крейсерську швидкість 95 км/год, максимальну швидкість – 130 км/год, запас палива – 38 л, дальність – 240 км. Стелю, як очікується, буде становити 2440 м, хоча практично апарат буде літати на малих висотах. Прототип «SoloTrek» мав двигун «Hirth» F30 потужністю 120 л. с. Цей двигун часто використовується на надлегких літаках. Він може обертати гвинти зі швидкістю до 5000 об/хв, хоча передбачається, що апарат буде злітати на 3500 об/хв. Гвинти виготовлені з композиційного матеріалу «нейлону-вуглепластика» і можуть витримувати зіткнення з птахами. У серійному виробництві «SoloTrek», ймовірно, буде обладнаний двигуном WTS-125 потужністю 125 л. с. В комплект апарату «SoloTrek» включений парашут, який розкривається автоматично за сигналом акселерометра, якщо апарат починає падати. Наприкінці жовтня 2000 р. досвідчений апарат випробовувався в центрі ім. Еймса (Каліфорнія). Його конструктор Майкл Мошиер, колишній льотчик ВМФ США, вважає, що «настав час для літаків, подібних «SoloTrek».
Летающие платформы технологии
Ізраїльська компанія «Aero-Design & Development» (AD&D) працювала над «літаючої платформою» під назвою «Колібрі» («Колібрі»), яка має схожість з апаратом фірми «Хіллер». Апарат «Колібрі» побудований з використанням сучасних технологій, наприклад, для зменшення ваги конструкції іс-
користуються композиційні матеріали. Силова установка апарату складається з чотирьох поршневих двигунів. Вага апарату – близько 115 кг, максимальна тривалість польоту – 45 хвилин зі швидкістю 45 км/год.
Летающие платформы технологии
Фірма «Millennium Jet» розробляє ще один апарат під назвою «DuoTrek», який являє собою гібрид вертольота і конвертоплана. «DuoTrek» має в довжину 4,8 м, повністю завантажений важить 660 кг, може нести 160 кг корисного вантажу на дальність 550 км. Розробляються варіанти апарату з двома і чотирма гвинтами, розраховані на екіпаж з двох чоловік. Цією розробкою зацікавилося управління перспективних досліджень Міністерства оборони США.
Інша американська компанія РАМ (шт. Вірджинія) працювала над «літаючої платформою» починаючи з 1989 р. і побудувала апарат ILV (Individual Lifting Vehicle). Апарат ILV нагадує цікаву суміш різних ранніх проектів «літаючих платформ». Він являє собою просту трубчасту конструкцію діаметром приблизно 3 м на опорах, оснащену двома двигунами «Hirth» F-30 потужністю по 195 к. с., кожен з яких обертає гвинт діаметром 2,8 м. Управління забезпечується пілотом, який стоїть на вершині платформи і використовує спосіб управління шляхом переміщення центру тяжіння. Апарат РАМ 100В має порожній вага близько 300 кг, може нести корисний вантаж вагою до 200 кг, максимальна швидкість становить 100 км/год, а дальність – 40 км. Компанія припускає використовувати апарат, зокрема, для охорони стад рогатої худоби або для запилення сільськогосподарських культур.