Разработка за рубежом беспилотных летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой (2018)
Подполковник М. Малинин,
кандидат технически наук;
капитан А. Сынник,
лейтенант Р. Романов
В связи с динамично меняющимся характером вооруженных конфликтов и принципов ведения боевых действий особое внимание в зарубежных странах уделяется развитию и внедрению беспилотных летательных аппаратов (БЛА) различных классов.
По функциональному назначению БЛА подразделяются на разведывательные, многоцелевые, ударные и боевого обеспечения.
Основными преимуществами этих средств по сравнению с пилотируемыми летательными аппаратами (ЛА) являются: отсутствие экипажа, что позволяет применять их в боевых условиях без риска потерь личного состава; относительно небольшие массогабаритные характеристики; высокая мобильность и сравнительно низкая стоимость.
На современном этапе наибольшее распространение получили БЛА самолетного и вертолетного типов. Вместе с тем для решения отдельных задач разрабатываются беспилотники аэростатного типа (дирижабли) и с гибким крылом (дельтапланы).
В последнее время особое внимание уделяется ЛА с вертикальным взлетом и посадкой, которые совмещают качества аппаратов самолетного и вертолетного типов. Одним из таких видов ЛА являются конвертопланы. Но из-за большого количества аварийных ситуаций, связанных с переходом из вертикального режима полета в горизонтальный, конвертопланы массового распространения не получили.
Другим видом беспилотников являются ЛА, как правило самолетной схемы, с вертикальным положением фюзеляжа при взлете и посадке. Данная компоновка предусматривает вертикальный взлет с последующим переходом в горизонтальный (самолетный) режим полета и посадкой на хвостовое оперение, на котором может быть установлено колесное шасси. Такие аппараты получили название "тейлситтеры" (от англ. tail-sitter, или tailsitter).
Ключевыми особенностями "тейлситтеров" являются:
- сравнительно простая конструкция в связи отсутствием необходимости поворота двигателей (крыла) во время старта и в полете;
- независимость от взлетно-посадочных полос (ВПП) или специальных стартовых комплексов, что позволит использовать их с палуб надводных кораблей и необорудованных площадок;
- относительно высокие энергоэффективность и скорость полета в самолетном режиме.
Впервые идея такой конструкции возникла в Германии в 1944 году и была реализована в виде экспериментального пилотируемого самолета с вертикальным взлетом и посадкой (СВВП) "Трибфлюгель" (Triebfltigel) фирмы "Фокке-Вульф". Основной причиной появления и развития СВВП было стремление отказаться от ВПП, что позволило бы обеспечить маскировку аэродромов. Однако из-за сложных технических решений и высокой стоимости изготовления работы по созданию таких были прекращены.
Тем не менее конструкторские идеи и часть технологического задела немецких специалистов были востребованы в США, в частности компаниями "Локхид", "Конвэр" и "Райан аэронотикал".
Так, "Локхид" в марте 1954 года завершила разработку первого экспериментального образца пилотируемого СВВП XFV-1 "Салмон" (Salmon). Следующий американский пилотируемый СВВП - XFY-1 "Пого" (Pogo) компании "Конвэр" - совершил первый взлет и посадку в июне 1954 года. Фирма "Райан аэронотикал" в декабре 1955 года представила третий экспериментальный образец; пилотируемого СВВП - "Райан X-13A-RY Вертджет".
Таким образом, американскими компаниями за два года были разработаны три экспериментальных летающих образца пилотируемых СВВП. Однако все технические проблемы решить не удалось. Кроме того, требовалось дополнительное время для отработки техники пилотирования, а проекты оказались экономически нецелесообразны, и заказов от ВВС и ВМС компаниям-разработчикам не поступило.
В начале 2000-х годов начинается достаточно динамичное развитие рынка технологий, связанных с прорывными открытиями в сегментах электронно-компонентной базы, полимерных материалов, протоколирования и др. Все это способствовало актуализации разработок объектов авионики и в совокупности с совершенствованием конструктивно-компоновочных схем ЛА создало достаточный научно-технический задел для развития направления беспилотных "тейлситгеров".
В Китае в 2013 году был представлен БЛА "Карди" VD200 (Cardi VD200). Его разработкой и созданием занимался авиационный проектно-исследовательский институт "Чэнду". Аппарат оснащен силовой установкой (СУ), состоящей из двух турбовинтовых двигателей с винтами диаметром 2 м.
 Cantas-A |
 Cantas-E |
В Европе значительные успехи по созданию "тейлситгеров" были достигнуты в Чехии и Швейцарии. Так, чешская компания "Нью спэйс текнолоджиз" (New Space Technologies) разработала серию БЛА "Кантас" (Cantas). Первый прототип был продемонстрирован в ноябре 2016 года на международной выставке "Индодэфенс" в Джакарте (Индонезия).
На единой платформе разработаны три беспилотных аппарата, два из которых - "тейлситтеры", с отличающимися тактико-техническими характеристиками для решения различных задач: "Кантас-А" (Cantas-A) и "Кантас-Е" (Cantas-E).
"Кантас-А" оснащен гибридной силовой установкой из двух электрических и одного реактивного двигателей. Сочетание двух типов двигателей обеспечивает вертикальный взлет и посадку, а также относительно высокую скорость в горизонтальном полете (380 км/ч). Аппарат предполагается оснастить комплексом оптико-электронной разведки, а также подвесными управляемыми ракетами.
"Кантас-Е" оснащен гибридной СУ, состоящей из двух электродвигателей и одноцилиндрового двухтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания, которая обеспечивает относительно большую (до 18 ч) продолжительность полета.
В Швейцарии в 2017 году компанией "Вингтра" разработан беспилотный аппарат (размах крыла 1,25 м) с электрической СУ. При задании оператором координат промежуточных пунктов маршрута аппарат выполняет полет по плану и совершает посадку в указанном месте. Для транспортировки БЛА помещается в специальный контейнер. В комплект с аппаратом входят резервные элементы питания и зарядные устройства, пульт дистанционного управления и портативная метеостанция. Боевой расчет комплекса составляют два-три человека.
Наиболее проработанными перспективными проектами в области создания "тейлситгеров" обладают США.
Летательный аппарат "Флэксротор" разработан компанией "Аэровел" в 2011 году в рамках контракта с научно-исследовательской лабораторией ВМС США.
БЛА оснащен двухтактным поршневым двигателем. Диаметр его винта составляет 1,85 м. Хвостовая часть представляет собой установку из четырех опор, которые в полете складываются, образуя единую балку.
В 2015 году американской компанией МЛБ (MLB Company, Санта-Клара, штат Калифорния), при поддержке управления перспективных исследований МО США (ДАРПА), был разработан беспилотный аппарат "Ви-бэт" (V-BAT). Для обеспечения устойчивой посадки БЛА требуется наличие специально подготовленной площадки размером не менее 2,5х2,5 м, что затрудняет его эксплуатацию в условиях пересеченной местности.
 |
|
V-BAT |
В 2015 году американская компания "Сикорский" совместно с исследовательским подразделением "Сканк уоркс" (Skunk Works) в рамках программы СВВП "Икс-плэйн" (Х-Р1апе) представила эскизный проект аппарата "Ротор Блоун Винг" (Rotor Blown Wing). В состав силовой установки входят два турбовинтовых двигателя, обеспечивающие максимальную скорость полета до 670 км/ч.
Эта компания для разработки проекта заключила контракт с ДАРПА на сумму 14,4 млн долларов США. Для создания первого экспериментального БЛА дополнительно выделено 130 млн долларов. В 2018 году предполагается приступить к летным испытаниям "тейлситтера".
С 2015 года американской фирмой "Нортроп-Грумман" в рамках совместной программы ДАРПА и научно-исследовательской лаборатории ВМС США проводятся работы по созданию прототипа БЛА "Терн" (TERN - Tactically Exploited Reconnaissance Node), способного взлетать и осуществлять посадку с палубы небольших кораблей.
Прототип БЛА "Терн" выполнен по схеме "бесхвостка". В носовой части установлены два соосных воздушных винта диаметром 3 м. Вращаясь в противоположных направлениях, они обеспечивают возможность производить вертикальный взлет и посадку. Аппарат оснащен поршневым двигателем внутреннего сгорания компании "Дженерал электрик" (General Electric). В качестве полезной нагрузки предполагается использовать универсальные подвесные модули контейнерного типа с разведывательной аппаратурой или управляемые ракеты.
Для разработки проекта "Терн" компания "Нортроп-Грумман" заключила контракт с ДАРПА на сумму 93 млн долларов. Кроме того, она планирует ассигновать в проект 17,8 млн. В 2018 году компания намечает провести летные испытания разрабатываемого экспериментального образца.
 |
| Таблица Основные ТТХ зарубежных беспилотных "Тейлситтеров" |
Из анализа данных таблицы следует, что на сегодняшний день лидером на мировом рынке беспилотных "тейлситтеров" являются США, ведущие активные исследования и разработки легких ("Флэксротор", "Ви-бэт"), средних ("Ротор Блоун Винг") и тяжелых ("Терн") БЛА с вертикальным взлетом и посадкой. В зависимости от функционального назначения по некоторым своим тактико-техническим характеристикам американские "тейлситтеры" в несколько раз превосходят аналоги.
Так, "Терн" на сегодняшний день самый крупногабаритный беспилотный "тейлситтер", имеющий максимальную дальность и высоту полета, способный нести полезную нагрузку максимальной массой. Кроме того, в октябре 2017 года "тейлситтер" "Флэксротор" установил рекорд по продолжительности полета среди аппаратов такого класса - 32 ч 8 мин. Сами разработчики считают, что она может составлять более 40 ч при благоприятных погодных условиях.
В 2017 году при участии специалистов компании "Аэровел" были также проведены испытания одновременно двух "тейлситтеров". В ходе них они выполнили дистанционно управляемый синхронный взлет, несколько пилотажных фигур и произвели посадку.
Таким образом, разработка беспилотных "тейлситтеров" в настоящее время является достаточно актуальным направлением, связанным с созданием многофункциональных образцов БЛА, способных эффективно решать поставленные задачи.
Возможно, что в ближайшей перспективе беспилотные "тейлситтеры", сочетая в себе преимущества аппаратов вертолетного и самолетного типов, будут массово применяться вооруженными силами иностранных государств. Наличие таких аппаратов на кораблях малого водоизмещения позволит значительно повысить их возможности по ведению воздушной разведки.