Новый взгляд на конвертопланы. БПЛА Сикорского c «крылом, обдуваемым ротором»
Конвертопланы, гибриды вертолетов и самолетов, долгое время будоражили умы инженеров и военных. Сочетая вертикальный взлет и посадку с высокой скоростью и дальностью полета, они обещали революцию в авиации. Однако, несмотря на десятилетия разработок, широкого распространения конвертопланы так и не получили. Сложность конструкции, высокая стоимость и проблемы с надежностью тормозили их внедрение. И вот, на горизонте появляется новое поколение этих аппаратов, в частности, беспилотные конвертопланы, открывающие перед этой технологией новые перспективы.
Одним из наиболее интересных проектов в этой области является разработка компании Sikorsky, подразделения Lockheed Martin, – БПЛА с концепцией «крыла, обдуваемого ротором» (Rotor Blown Wing – RBW). Эта концепция, хотя и не является абсолютно новой, в исполнении Sikorsky демонстрирует значительный прогресс и потенциал. Суть RBW заключается в использовании винта, расположенного над крылом, для создания дополнительной подъемной силы и увеличения эффективности крыла на малых скоростях.
В отличие от традиционных конвертопланов с поворотными винтами, которые требуют сложного механизма переключения между вертолетным и самолетным режимами полета, БПЛА Sikorsky RBW использует винт фиксированного наклона. Это упрощает конструкцию, снижает вес и повышает надежность. В вертолетном режиме винт обеспечивает вертикальный взлет и посадку, а в самолетном режиме он создает дополнительную подъемную силу, позволяя крылу работать более эффективно и снижая лобовое сопротивление.
Преимущества такой конструкции очевидны. Вертикальный взлет и посадка позволяют использовать аппарат в условиях ограниченного пространства, что особенно важно для выполнения задач в городских условиях или на пересеченной местности. Высокая скорость и дальность полета, характерные для самолетов, обеспечивают быстрое перемещение на большие расстояния и позволяют охватить большую территорию. Упрощенная конструкция повышает надежность и снижает стоимость эксплуатации.
Однако, у концепции RBW есть и свои сложности. Оптимизация работы винта и крыла, особенно в переходных режимах полета, требует сложных расчетов и тщательной отладки. Возникают вопросы, связанные с вибрацией и шумом, создаваемыми винтом. Тем не менее, Sikorsky активно работает над решением этих проблем, используя современные технологии моделирования и анализа.
Потенциальные области применения БПЛА Sikorsky RBW чрезвычайно широки. Военные могут использовать его для разведки, наблюдения, целеуказания и доставки грузов в труднодоступные районы. Гражданские службы – для мониторинга инфраструктуры, контроля лесных пожаров, поиска и спасения людей. Курьерские службы – для быстрой и эффективной доставки посылок в городских условиях.
Оснащённый двумя винтами и питаемый от батарей прототип, масса которого составляет 52 кг, показал устойчивость и управляемость при любых режимах полёта. Он также продемонстрировал возможность масштабирования уникальной конструкции вертикального взлёта и посадки (ВВП) до более крупных размеров, требующих гибридной электрической силовой установки.
Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с ВВП осуществляет вертикальный взлёт и посадку, подобно вертолёту, используя хвостовую часть в качестве опоры, а затем переходит в горизонтальный режим для продолжительных миссий.
«Совмещение качеств вертолёта и самолёта в концепции летающего крыла отражает стремление Sikorsky к новаторству в сфере беспилотных аппаратов с ВВП нового поколения, способных летать быстрее и преодолевать большие расстояния по сравнению с обычными вертолётами», – отметил вице-президент и генеральный директор Sikorsky Рич Бентон в официальном заявлении.
«Наша платформа с крылом, обдуваемым роторами, служит наглядным примером того, как мы используем более чем вековой опыт в авиации для разработки инновационных решений, отвечающих современным потребностям коммерческих и военных пользователей».
Подразделение Sikorsky Innovations, специализирующееся на оперативном создании прототипов, является ключевым звеном в разработке и улучшении концепции крыла, обдуваемого несущим винтом. В течение одного года команда успешно реализовала стадии предварительного проектирования, создания моделей, а также провела испытания с фиксацией и свободные полеты для сбора важных данных об аэродинамике, управлении полетом и других характеристиках.
Кульминацией работы стал январь 2025 года, когда беспилотный летательный аппарат с композитным крылом, имеющим размах 3,14 метра, продемонстрировал успешное выполнение более 40 взлетов и посадок.
Особого внимания заслуживает выполнение аппаратом 30 переключений между режимами вертолета и самолета, что представляет собой наиболее сложную задачу для данной конструкции. В горизонтальном полете максимальная крейсерская скорость аппарата достигла приблизительно 160 км/ч.
Параллельно проводились испытания масштабной модели 1:1 в аэродинамической трубе, что позволило получить ценную информацию для подтверждения разработанных алгоритмов управления путем сравнения с данными, полученными экспериментальным путем.
В заключение, можно сказать, что БПЛА Sikorsky с концепцией «крыла, обдуваемого ротором» представляет собой многообещающий новый взгляд на конвертопланы. Сочетая преимущества вертолетов и самолетов, упрощенную конструкцию и широкий спектр применений, он имеет все шансы стать востребованным и эффективным инструментом для решения самых разнообразных задач. Разработки в этой области продолжаются, и в ближайшем будущем мы, вероятно, увидим новые интересные модели и реализации этой перспективной технологии. Конвертопланы, возможно, наконец-то обретут то признание, которого они так долго ждали.
