Предполагается, что эти разработки способны совершить настоящую революцию в системе воздушного транспорта.

Во-105

Новейшие электронные и оптические системы дистанционного управления вертолетом – еще одна тенденция нынешнего этапа развития винтокрылой техники. На режиме висения, в ночное время, при плохих климатических условиях, в полете на малой высоте пилот часто сталкивается с трудными, а порой и невыполнимыми задачами. В этих условиях все, что уменьшает нагрузку на него, оказывается поистине бесценным. В отличие от уже привычных автопилотов, системы дистанционного управления позволяют совершить новый качественный скачок в области безопасного пилотирования. Такие системы являются более гибкими и могут быть специально запрограммированы для выполнения конкретных задач.

Вертолет Comanche, например, оснащен системой VELSTAB с функцией стабилизации скорости. При включении системы VELSTAB вертолет будет выполнять заданный режим полета без дополнительного контроля со стороны пилота до тех пор, пока пилот не задаст другую команду с помощью органов управления. Для входа в режим висения и поддержания его нужно потянуть назад ручку управления до тех пор, пока машина не достигнет нулевой скорости (на вертолете Comanche ручка управления расположена сбоку).

Комплексная система управления полетом. и целеуказания (Integrated Flight and Fire Control – IFFC) выполняет специфичные функции. Система IFFC будет осуществлять путевое управление военным вертолетом, нейтрализуя воздействие различных возмущений, таких, как турбулентность, постоянно удерживая под прицелом объект, выбранный пилотом, (и даже повторяя все маневры объекта). Эти технологии могут быть успешно применены и в гражданской авиации. VELSTAB можно использовать во время полета по приборам при подлете к необорудованным и окруженным препятствиями посадочным площадкам, для координации маневров вертолетов при взлете и посадке, при проведении поисково-спасательных и полицейских операций. Система IFFC поможет существенно повысить точность сброса воды при тушении пожаров, эффективность строительно-монтажных работ (например, при необходимости высокоточной установки тяжелых грузов), трелевки леса. Однако у вертолетов Comanche и NH-90, первого в мире вертолета, оснащенного системой дистанционного управления, в обозримом будущем вряд ли появятся гражданские «близнецы». В Западной Европе есть пока только экспериментальная модель вертолета ЕС-135, оснащенная оптической системой дистанционного управления. В настоящее время единственным в мире гражданским, вертолетом, оснащенным системой дистанционного управления, является «Ансат», серийное производство которого Казанский вертолетный завод планирует начать в 2004 году. Совершенно неожиданно русским удалось вырваться вперед в гонке за лидерство в этой области.

И гражданские, и военные вертолеты стремятся стать «тише». Для перзых шум, производимый лопастями и двигателями, – одно из главных препятствий интеграции в структуру общественного транспорта, для вторых – демаскирующий фактор. Поэтому вертолетная индустрия занята созданием, шумопонижающих технологий. Такая работа ведется с начала 90-х годов, с тех пор, как в эксплуатации появилось второе поколение машин с газотурбинными двигателями. Прогресс налицо – стоит только сравнить, к примеру, старый вертолет Aloueite III и современный ЕС-35.

Методы уменьшения шума становятся все более изощренными. Так, например, погасить высокочастотные шумы двигателя можно с помощью экранно-выхлопного устройства сложной конфигурации, как это сделано для вертолета Comanche. Уменьшение шума достигается за счет увеличения области смешивания быстро движущихся выхлопных газов с окружающим воздухом. Продолжают оставаться проблемой низкочастотные шумы, производимые рулевым и несущим винтами. Именно они наносят наибольший вред окружающей среде, ибо имеют гораздо больший диапазон распространения.

Что касается шума рулевого винта, то единственный действенный способ избавления от него – отказ от самого рулевого винта. Соответствующие технологии уже разработаны, достаточно упомянуть NOTAR компании MD Helicopters и фенестрон фирмы Eurocopter, не говоря уже о соосных и перекрещивающихся несущих винтах, а также несущих винтах с двигателями на концах лопастей. Главной головной болью конструкторов остается несущий винт, лопасти которого при столкновении с завихрениями, возникающими при вращении, издают характерный пульсирующий звук. Для исследования этих сложнейших аэродинамических эффектов созданы специальные симуляторы (Operational Aeroacoustic Simulator компании Agusta, немецкий Dutch Wind Tunnel). Они помогают понять, как маневры вертолета влияют на количество производимого им. шума, а немецкая программа к тому же дает возможность получить визуальное изображение аэродинамических процессов.

Но понять проблему – это одно, решить ее – совсем другое. Тем не менее, путь уже намечен. Дали свой результат такие варианты, как замедление скорости вращения несущего винта или придание его лопастям сложной формы. Но в ближайшем будущее на первое место выйдут технологии активного управления, подобные тем, которые применяются на вертолетах для уменьшения вибрации. Принцип работы системы активного управления заключается в том, что компьютерная программа задает лопасти угол махового движения, при котором лопасть либо не сталкивается с завихрениями, либо последние становятся более слабыми. Такая система разрабатывается в Аэрокосмическом центре в Брунсвике, Германия. Разработчики предполагают устанавливать ее на «старых» вертолетах, таких, как Во-105. Правда, если на вертолетах с дистанционным управлением эти системы будут установить просто, то установка на машинах с гидравлическими приводами будет сопряжена с некоторыми сложностями.

Ка-12А-1

Нет сомнения в том, что вертолет – очень сложная в техническом отношении машина, лишь в шутку его можно определить как «совокупность редукторов, летящих в правильном порядке». Все вертолеты, построенные по традиционной схеме, имеют главный редуктор для передачи крутящего момента от двигателей к несущему винту. Другие редукторы передают мощность на рулевой винт, а также на электрические генераторы и гидравлические насосы. Добавьте сюда еще тяги, рычаги, кривошипы, кабели, гидравлическую проводку и привода – и картина получится впечатляющей. Сложность конструкции и, как следствие, высокая стоимость и большие эксплуатационные расходы являются одним из главных препятствий широкого проникновения вертолетов на рынок транспортных услуг. В некоторых случаях можно упростить эту схему, сведя к минимуму количество механических и гидравлических деталей и заменив их электрическими или электронными эквивалентами. В новейшей технической документации уже появляется термин «полностью электрический вертолет» (all electric rotoraaft).

Следующим, шагом, по мнению ученых и инженеров, будет устранение большей части механических соединений в системе управления винтами. Это возможно при использовании «умных» пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов. Эти материалы способны менять форму под воздействием, электрического тока или электромагнитного поля, производя при этом механическую силу. Например, встроенные в лопасть винта «умные» элементы будут использоваться для перемещения или искривления гибких частей обшивки лопасти из композиционных материалов. Это позволит изменить аэродинамический профиль лопасти для управления несущим винтом с помощью изменения тяги.