Взлёт 2009 08-09

Россиян игнорируют?

Интересно, что во время упомянутой парижской презентации проекта MRJ представители японской компании-разработчика о российском конкуренте почему-то даже и не упомянули, а канадский перспективный CCS 100 в качестве конкурента вообще не рассматривается. Дело в том, что, по мнению представителей «Мицубиси», рассчитанный на 110 мест и больше, канадский авиалайнер не имеет никаких «точек пересечения» с MRJ, рассчитанным, в свою очередь, максимум на 100 пассажирских мест.

Как заявил президент «Мицубиси эркрафт корпорэйшн» Йосука Такигава, до начала этапа сертификации бюджет программы составит не более 1,5 млрд долл. В настоящее время ведутся переговоры с десятком различных авиакомпаний, заинтересованных в приобретении самолета. При этом распределение будущего рынка разработчики MRJ видят следующим образом: США и страны Латинской Америки — 50 %, Европа — 30 %, Африка, Восточная Азия и Ближний Восток — 20 %. А вот с китайскими авиакомпаниями японцы пока никаких переговоров даже и не начинали — по мнению экспертов «Мицубиси Эркрафт Корпорэйшн», на внутрикитайском рынке будет, безусловно, доминировать национальный проект регионального авиалайнера ARJ21, вступать с которым в борьбу пока совершенно бессмысленно.

Сергей Михеев: на вертолете с жестким несущим вмнтом к "самолетным" скоростям

Наш журнал уже рассказывал о работах по проектированию перспективных скоростных вертолетов, ведущихся обоими конструкторскими центрами ОАО «Вертолеты России» (дочернее предприятие ОАО «ОПК «Оборонпром») — фирмой «Камов», разрабатывающей проект Ка-92, и МВЗ им. М.Л Миля, работающим по теме Ми-Х1 (см. «Взлёт» № 6/2008, с. 40–41, № 6/2009, с. 39). Несмотря на разные подходы и отличающиеся технические решения, эти исследования имеют одну цель: создание вертолета, способного летать заметно быстрее — достигать в крейсерском полете скорости 450–500 км/ч. На предстоящем авиасалоне МАКС-2009, помимо уже известного проекта Ка-92, фирма «Камов» собирается продемонстрировать и еще одну свою идею — скоростной вертолет Ка-102 продольной схемы. Накануне выставки главный редактор «Взлёта» Андрей Фомин встретился с генеральным конструктором ОАО «Камов» Сергеем Михеевым и попросил его рассказать о новых проектах и особенностях работ по скоростным вертолетам в целом.

Сергей Викторович, к проектированию скоростных вертолетов в последнее время обратились сразу несколько ведущих вертолетостроительных компаний мира. С чем связан такой интерес к этому направлению развития винтокрылой техники?

На самом деле работа по совершенствованию вертолета, направленная на увеличение скорости его полета, ведется в мире уже довольно давно. Перепробовано много идей и решений. Например, фирма «Белл» занимается своей концепцией аппарата вертикального взлета и посадки с поворотными винтами еще с 50-х гг. прошлого столетия — и, надо отдать должное, уже достигла определенных результатов. Помимо ряда экспериментальных моделей ей создан, запущен в серийное производство и поставляется Вооруженным силам США конвертоплан «Оспри», способный летать со скоростью более 500 км/ч. На основе его концепции совместно с итальянской компаний «Агуста» создан коммерческий конвертоплан BA609, который намечено сертифицировать для поставок заказчикам в следующем году.

Другая знаменитая американская вертолетостроительная фирма — «Сикорский» — еще при жизни своего основателя, в 1972 г., спроектировала экспериментальный вертолет S-69 (XH-59A), реализующий принципиально иной подход к решению задачи повышения скорости полета, — машину с так называемыми жесткими соосными несущими винтами и отдельным (в данном случае — реактивным) движителем для обеспечения горизонтальной составляющей скорости. Сформированная тогда «концепция наступающей лопасти» (ABC) недавно получила развитие уже на новом, втором этапе программы, идеологически не отличающемся от прежнего, но реализованным на современной технологической базе: в прошлом году совершил первый полет экспериментальный вертолет «Сикорского» Х2 с жесткими соосными несущими винтами, которые работают в процессе всего полета, не меняя своего положения, и дополнительным толкающим пропеллером для создания пропульсивной силы.

Работают по тематике скоростных вертолетов и другие «гранды» мирового вертолетостроения. Так, недавно стало известно о программе Х3, ведущейся западноевропейским концерном «Еврокоптер». Естественно, не могут остаться в стороне от мировых тенденций и российские вертолетостроители. Еще на прошлом авиасалоне МАКС-2007, в августе 2007 г., наша фирма «Камов» впервые продемонстрировала модель своего видения концепции скоростного вертолета — машины Ка-92. Несколько позднее к подобным работам приступили и наши коллеги с МВЗ им. М.Л. Миля, предлагающие проект Ми-Х1.

С чем связан такой интерес к скоростным вертолетам? Я бы поставил вопрос несколько шире. Главная проблема на пути создания перспективных вертолетов — не столько повышение скорости полета как таковой, а увеличение аэродинамического качества несущего винта и вертолета в целом. Повышение скорости — это частная задача. Ведь для сохранения конкурентных преимуществ вертолетов на фоне бурно развивающегося самолетостроения нам предстоит летать не только быстрее, но и дальше, и поднимать при этом большую нагрузку. Ведь именно эти показатели в комплексе определяют коммерческую привлекательность того или иного летательного аппарата. И только комплексное решение задачи повышения аэродинамического качества (за счет применения новых схем несущего винта, новых подходов к обеспечению поступательного полета, улучшения всей аэродинамики вертолета, использования более эффективных силовых установок и т. п.) даст нам тот выигрыш в скорости, дальности и грузоподъемности, который позволит говорить о создании нового поколения вертолетной техники — с принципиально новыми характеристиками и конкурентными преимуществами на рынке.

Для того, чтобы решать новые задачи, оставаться конкурентоспособным на рынке, надо четко представлять себе все возникающие проблемы и искать пути их решения. За последние три десятилетия все это очень тщательно изучалось, и сегодня проблемы, стоящие на пути создания скоростного вертолета, ведущие компании мира четко представляют. И каждая из этих фирм, так или иначе, основываясь на своем опыте, традициях, взглядах на создание винтокрылой техники, ищет свое принципиальное решение, как продвинуться в решении данной проблемы.

Каковы основные препятствия на пути повышения скорости сегодняшних вертолетов?

Основных препятствий несколько. Главное связано с кинематикой работы шарнирного несущего винта и известно как «ограничение по срыву». При горизонтальном полете вертолета на части диска, ометаемого несущим винтом, лопасти обтекаются потоком с повышенными скоростями, т. е. скорость полета и окружная скорость вращения винта складываются, на другой — с пониженными, когда эти скорости вычитаются. Для выравнивания ассиметрии аэродинамической нагрузки по диску винта лопасти крепят к втулке через горизонтальный шарнир. Там, где обтекание лопасти идет с повышенными скоростями, за счет махового движения лопастей углы атаки сечений лопасти и аэродинамические силы снижаются. Там, где скорости обтекания уменьшаются, маховое движение приводит к увеличению углов атаки сечений лопастей и росту аэродинамических сил. Это и смягчает неравномерность скорости обтекания лопастей по диску. С ростом скорости полета маховое движение лопастей увеличивается и углы атаки в некоторых сечениях могут достигнуть критической величины, после которой наступает срыв потока. Работа винта на таких режимах сопровождается целой группой негативных эффектов, и их стараются не допустить соответствующим выбором параметров при проектировании вертолета.

Можно ли продвинуться дальше по скорости на одновинтовом вертолете с шарнирным винтом классической конфигурации при запасе мощности на борту? Можно. Для этого надо увеличить окружную скорость вращения винта или уменьшить взлетную массу. Но не первое, ни второе не приводят к радикальным результатам. Так, увеличение окружной скорости ограничено числом М, которое должно быть меньше 1 для скорости потока на конце наступающей лопасти, а уменьшение массы приводит к прямому снижению эффективности вертолета как транспортного средства.

Вторым препятствием на пути повышения скорости полета вертолета является увеличение так называемой зоны обратного обтекания, т. е. зоны, где сечения лопасти обтекаются уже не с носка профиля, а с «хвостика». Например, при скорости полета 520 км/ч до 80 % лопасти будет находится в этой зоне и обтекаться с хвостика профиля, снижая аэродинамическое качество винта и ставя проблему балансировки вертолета в ряд главных.

Еще одна проблема увеличения скорости полета вертолета связана со снижением эффективности несущего винта как средства создания пропульсивной силы. На скоростях более 350 км/ч отмечается существенное падение «пропульсивного» коэффициента полезного действия несущего винта.