Путь к «маленькому орлу»

Винтажная статья Ганса Юстуса Мейера (Hans Justus Meier) «Der Weg zum «Kleinen Adler»» из журнала «Luftfahrt International» 01/81 была переведена уважаемым коллегой NF и немного доработана мной. Перевод был выполнен в январе 2015 года.

ВВС США в поисках нового тренировочного самолёта

Предисловие редакции: Использовавшийся до сих пор самолёт Cessna T-37 уже не в полной мере соответствует современным требованиям: слишком высокий расход топлива, высокие эксплуатационные расходы, слишком большой объём работ по техническому обслуживанию, шумные двигатели, ограниченные продолжительность и дальность полёта, низкие летные характеристики, ограничение по применению в сложных погодных условиях и устаревшее оборудование.

Поэтому старую рабочую лошадку в обозримом времени следует заменить учебным самолётом нового поколения (New Generation Trainer — NGT), в конструкции которого будут использованы технологические новинки и который будет отвечать современным требованиям.

Первоначально в предварительных разработках по программе NGT приняли участие 9 авиастроительных компаний. В конце их количество сократилось до пяти. В это число входил совместный проект компаний Ling-Temco-Vought и VFW/RFB. Их проект был разработан на базе концепции FANTRAINER, разработанной компанией Rhein-Flugzeugbau. Этот опытный образец с ротором, заключенным в кожух, представлял собой последнее звено в ряду разработок Ханно Фишера (Hanno Fischer), работавшего на RFB. Об этих самолетах и пойдет речь.

Под ротором, заключенным в кожух, подразумевался кожух круглой формы, в котором с большими оборотами вращался винт/ротор с диаметром ниже среднего и с большим количеством лопастей.

Преимуществом такой силовой установки при равном диаметре является увеличенная примерно на четверть статическая тяга, в результате чего имеется возможность сократить диаметр воздушных винтов до примерно 60% без ухудшения статической тяги силовой установки.

«Интегрированный воздушный винт» представляет собой агрегат, у которого сам кожух интегрирован в форму фюзеляжа, т.е. по своим контурам он подходит к контурам корпуса самолета. Компании RFB принадлежали важные патенты в части воздушных винтов, заключенных в подобные кожухи. Интеграция воздушного винта в контур фюзеляжа дает ряд преимуществ:

• • аэродинамические улучшения, благодаря выбросу воздуха (вместо забора воздуха через расположенные в корнях крыла воздухозаборники) с более высокими летными характеристиками, меньший расход топлива;
• • тяга симметрична относительно фюзеляжа и центра тяжести;
• • расположение силовой установки за кабиной пилота и прямо перед ротором, избавляющее от необходимости в дополнительных валах для привода двигателей и связанного с этим усложнения конструкции;
• • кабина экипажа довольно комфортабельная, с улучшенным обзором и более удобным доступом в неё;
• • возможность использовать короткое, лёгкое шасси с небольшим аэродинамическим сопротивлением вследствие применения защищенности воздушного винта.

Само собой разумеется, что в целом безопасность полётов возросла.

Мотопланеры Sirius

Попытки применения интегрированных роторов компанией RFB предпринимались еще в начале 1960-х годов, однако первые практические попытки полета состоялись в 1972 году. Для этих целей предприятие сначала построило мотопланеры Sirius I и Sirius II, в конструкции которых использовались элементы конструкций и детали от других планеров. На Sirius I были установлены два двигателя Fichtel & Sachs типа Wankel мощностью по 20 л.с. На Sirius II также были использованы два двигателя Wankel мощностью по 30 л.с. Sirius II с нанесенным на борт номером гражданской регистрации D-KAFB свой первый полёт выполнил 18 января 1972 года с аэродрома в Мёнхенгладбахе (Mönchengladbach).

С помощью этих опытных маломощных летательных аппаратов был получен необходимый опыт, который позволил приступить к созданию двухместного учебного самолёта, получившего обозначение AWIII. На данном самолёте планировалось установить один двигатель Wankel мощностью 300 л.с. Несмотря на свой привод, схожий с винтомоторной группой обычных поршневых самолетов, компания RFB получила летательный аппарат, который во многом был сходен с реактивным самолётом и был к тому же более дешевым.

В конце 1972 года расположенная в Бремене компания VFW-Fokker переняла оставшиеся 35% основных акций фирмы RFB, ранее принадлежавшие компании C. Deilmann AG, Бентхайм (Bentheim). Компания VFW продолжила исследования по данной теме.

В 1973 году после успешных испытаний оснащенных маломощными двигателями мотопланеров Sirius I и II на испытательных стендах были проведены тестирования с двигателями мощностью 120 л.с. И снова результаты испытаний оказались отличными. В аэродинамической трубе TU Stuttgart производились замеры на скоростях, соответствовавших скоростям полёта до 230 км/ч.

мотопланеры Sirius I (D-KIFB) и Sirius II (D-KAFB) во время летных испытаний

Одновременно компания RFB разработала так называемую моторную гондолу, использовав для этого исследования, проводившиеся в 1969/1970-х годах. Целью этой разработки стало получение турбовентиляторной силовой установки, уровень шума которой находился бы на уровне летательных аппаратов типа планеров, лёгких самолётов и которую можно было бы использовать на других летательных аппаратах. В ходе исследований поступили предложения по использованию двигателя Wankel со статической тягой 85 кг и модели с более мощной силовой установкой, чья статическая тяга была равна 220 кг.

двухместный мотопланер Sirius II (сиденья рядом друг с другом) с двумя расположенными вместе двигателями Wankel мощностью по 30 л.с.

В 1974 году проводились исследования планере типа Blanik (номер гражданской регистрации D-5826/D-KOEB), переоборудованном в моторный с размещением силовой установки мощностью 50 л.с. В 1976 году этот летательный аппарат был продемонстрирован публике на авиашоу в Ганновере. Согласно заявлениям компании RFB первая серия этих летательных аппаратов в количестве пятидесяти единиц должны была получить сравнительно малошумные силовые установки, размещенные в моторных гондолах.

 
мотопланер Blanik с силовой установкой мощностью 50 л.с., разработанной компанией RFB и расположенной в гондоле

Легкий самолет Fanliner

В период 1973/1974 годов в компании RFB работы по турбовентиляторным двигателям продвинулись на один решающий шаг далее: фирма из Мёнхенгладбаха совместно с расположенной в Кливленде, штат Миссисипи, США, компанией Grumman American Aviation разработала двухместный самолет «Fanliner» (номер гражданской регистрации D-EJFL). В декабре 1973 года этот самолёт приступил к испытательным полётам. Лётные испытания проходили успешно. Самолёт с двигателем Wankel с интегрированным в кожух ротором содержал в своей конструкции ряд элементов от производившихся компанией Grumman моделей «Trainer» и «Traveller». Технические данные Fanliner-а были следующими: размах крыла 9,6 м; длина 6,7 м; высота 2,3 м; вес пустого самолёта 545 кг; вес полезной нагрузки 305 кг; экономическая скорость 250 км/ч; дальность полёта около 1000 км.

В 1974 году этот выглядевший несколько «по-деревенски» полностью функциональный прототип был продемонстрирован во время авиашоу в Ганновере. Заинтересованные лица могли убедиться в отличном обзоре, низком уровне шума, удобном доступе в кабину пилота этой машины. Но покупателям эта птица так и не приглянулась.

Fanliner в первоначальном варианте (1974 год)

В последующем году Fanliner выполнил 250 полётов общей продолжительностью в 150 часов. Затем последовала «косметическая операция». Известный дизайнер Луиджи Колани (Luigi Colani) постарался изменить переднюю часть и обтекатели шасси. В результате работ «косметолога» новый Fanliner стал выглядеть не только как футуристичный, но и как быстрый самолет.

Учебный самолет Fantrainer

В 1975 году помимо гражданской версии самолёта была представлена его военная версия, получившая обозначение AWI-2 Fantrainer и предназначавшаяся для первоначального обучения пилотов. У Fantrainer-а кресла пилотов располагались не бок о бок, а тандемом. Фюзеляж самолёта стал более тонким и, как следствие, скорость самолёта возросла.

У демонстрировавшейся модели D1 было два двигателя Wankel, которые располагались один над другим. 

Fantrainer D1 с номером гражданской регистрации и опознавательными знаками ВВС ФРГ. Можно заметить различия, частично вызванные отличиями в силовой установке

Самолеты Fantrainer, предназначавшиеся для первоначального и специального обучения, должны были выполнить свои первые полёты в 1976 году. Fantrainer с его особым расположением силовой установки был особенно интересен, поскольку на нём можно было проводить по выбору специальное обучение будущих пилотов боевых самолётов. Эти пилоты с начала начинали обучаться полётам на самолётах с винтовыми силовыми установками, которые имели совершенно иные лётные характеристики, чем боевые самолёты. Следовавшее затем переобучение на боевые самолёты с их высокими эксплуатационными расходами вело к большому отсеиванию среди обучавшихся: примерно 20 % курсантов отсеивались именно в этой фазе, что, как уже упоминалось выше, обходилось слишком дорого. В случае обучения полётам на Fantrainer-е, чьи лётные характеристики, обзор, оборудование чем-то напоминали боевые самолёты, отсеивание пилотов было бы меньшим. Стоимость обучения пилотов благодаря этому должна была значительно снизиться.

Дизайн Colani

С выпоненным Колани новым дизайном внешней обшивки Fanliner (номер гражданской регистрации D-EBFL) под управлением инженера Ханно Фишера совершил свой первый полет 4 сентября 1976 года. Инженер Фишер являлся техническим руководителем предприятия в Мёнхенгладбахе и был крёстным отцом концепции Fanliner-а.

В том же самом месяце Fanliner был представлен на обозрение прессе и вызвал большой интерес к разработанной компанией RFB концепции лёгких летательных аппаратов. Наряду с выдающимися лётными характеристиками, отличным обзором и защищенным воздушным винтом этот серийный прототип показал значительные улучшения лётных характеристик в сравнении с аналогичными самолётами, снабженными обычными силовыми установками: длина разбега была на 20 % меньше, скороподъёмность на 50% выше и скорость полёта выше на 5 %.

разработанный Колани новый дизайн Fanliner-а (1976 год)

Работы над Fantrainer-ом продвигались, но выдержать первоначальный план работ не удалось. Только в декабре 1977 года D1 (бортовой военный номер 98+30) совершил свой первый полёт с аэродрома в Мёнхенгладбахе. Весной 1978 года D1 с двумя поршневыми двигателями Audi-NSU-KKM-871 был облётан в испытательном центре бундесвера в расположенном под Мюнхеном городке Манхинг (Manching). 

Немного позднее приступили к испытаниям второго прототипа D2, который являлся окончательным вариантом, оснащенным турбовинтовым двигателем Allison 250-C 20 B мощностью примерно 300 кВт. Испытания начались в конце мая 1978 года. За исключением силовых установок обе машины были практически идентичными. Применение турбовинтового двигателя на D2 являлось связанным с логистикой пожеланием потенциальных заказчиков. Силовую установку Allison, производившуюся по лицензии компанией MTU, устанавливали на вертолеты Bo 105. Еще одним основанием применения такой силовой установки стали большая полезная нагрузка и возможность большого выбора в части использования самолета для выполнения различных задач. Этот второй опытный образец после многонедельных сравнительных испытаний с конкурентами в испытательном центре E-Stelle 61 однозначно стал победителем.

Но не только бундесвер интересовался Fantrainer-ом. Из США прибыл генерал Томас П. Стаффорд (Thomas P. Stafford) и выполнил на самолёте одночасовой тестовый полёт. Генерал Стаффорд быстро дал оценку этому самолёту:

«На нем легко летать…»

Оценка бывшего астронавта – Стаффорд совершил 10 кругов вокруг Луны на космическом корабле Apollo 10 и тестировал спускаемый аппарат – имела особый вес: генерал в то время был руководителем в Пентагоне, отвечавшем за разработку новых летательных аппаратов. Его оценка Fantrainer 400 (400 – мощность силовой установки в лошадиных силах), – так обозначается самолёт теперь – была поддержана инспектором ВВС генерал-лейтенантом Облезером (Generalleutnant Obleser) и французским генералом Мартеном (Maerten), которые выполнили полёты на этом самолёте весной 1979 года.

«На нём легко летать» – сказал генерал Стаффорд после своего полёта на Fantrainer-е. Бывший астронавт (Apollo 10) незадолго до этого полёта стал руководителем отдела разработок Пентагона

Конкурс на создание легкого учебного самолета NGT

Одновременно с министерством обороны, которое еще не приняло окончательного решения, зарубежные клиенты решили подождать до тех пор, пока самолёты этого типа не будут заказаны для ВВС Германии. Бернд Козегартен (Bernd Kosegarten), руководитель VFW, Германия, и Роберт Л. Кирк (Robert L. Kirk), президент Ling-Temco-Vought (LTV), США, подписали примечательный контракт: обе компании объявили об участии в тендере, получившем название NGT, на поставку для ВВС США нового учебного самолёта! Согласно договору, в качестве такого самолёта был предложен Fantrainer. Понимая преимущество немецкого самолёта, компания LTV приняла решение отозвать свой первоначально разработанный проект.

В ходе переговоров, компании VFW и LTV пришли к решению, согласно которого совместное предложение по NGT должно быть сформулировано к 31 мая 1980 года. Сначала это предложение предусматривало применение интегрированного ротора, располагавшегося в кожухе. Проект получил предварительное обозначение V-538.

В то время как конструкторские коллективы LTV и VFW/RFB были заняты работой по проекту NGT, всеобщий интерес к Fantrainer-у стал еще большим. В то же время немецкие ВВС не разделяли этого интереса. Из финансовых соображений в ВВС Германии было решено и далее обучать пилотов в США на самолётах типа Т-37 и Т-38, а для дальнейшего переобучения до середины 1980-х годов использовать старые учебные самолёты Fw P149D. Лишь затем новый значительно превосходящий по всем параметрам новый учебный самолёт должен был поступить в ВВС. Будет ли этим самолётом Fantrainer – еще не ясно.

Однако с финансовой точки зрения Fantrainer представляет собой удачный вариант, поскольку «бесшовное» переобучение на Fantrainer-е будет значительно проще и дешевле: стоимость часа полёта на Piaggio в два раза выше, а час полёта на самом дешевом самолёте с реактивной силовой установкой стоит в семь раз больше. При этом при переобучении на Fantrainer-е высокая стоимость полётов на самолётах с реактивной силовой установкой может быть значительно снижена.

Совместная VFW/LTV разработка завершилась, и к 16 октября 1980 года все материалы были предоставлены для изучения командованию ВВС США, которое после проверки полученных материалов должно было принять соответствующее решение и выдать заказ на изготовление прототипов. Срок для первых испытаний нового опытного образца был определён апрелем 1983 года.

Eaglet

Время до 16 октября 1980 года разрабатывавшие Fantrainer фирмы-партнёры использовали для того, чтобы преодолеть психологические барьеры. В США Fantrainer получил красивое имя, напоминающее о Виннету (Winnetou): Eaglet (орлёнок), после чего самолет был направлен на четырехнедельное демонстрационное турне. Одновременно с белой окраской Fantrainer/Eaglet получил новую силовую установку – газовую турбину Detroit Diesel Allison 250-C 30 мощностью 650 л.с. (внутрифирменное обозначение компании RFB: Fantrainer 600).

Пробные испытания самолёт выдержал с блеском. До середины октября 1980 года на самолёте были выполнены более 100 полётов. В ходе этих испытаний самолёт побывал на авиабазах ВВС США Райт-Петерсен (Wright-Patterson AFB), Эндрюс (Andrews AFB) и Рандольф (Randolph AFB). Результатом этих успешных полётов, выполненных в данном демонстрационном туре, стала позитивная оценка пилотов, летавших на этом самолёте. Она была однозначной:

«… летает как реактивный самолёт!».

Для программы NGT учебный самолет Eaglet в версии V-539 должен получить два заключенных в кожухи двигателя P&W PT6B-34. Воздушные винты этой силовой установки, не имевшей понижающего редуктора, имели диаметр всего 840 мм. На самом новом чертеже, изображавшем три проекции самолёта в варианте V-539, в отличие от ранее созданных чертежей имели некоторые изменения. Особенно заметны были эти изменения в части кожухов воздушных винтов.

схемы проекта Eaglet V-539, разработанного для программы NGT и получившего два заключенных в кожухи воздушных винта

На вопрос, какие шансы может иметь проект, разработанный LTV/VFW/RFB в соответствии с условиями тендера NGT – речь идет о 680 машинах, которыми планируется заменить ветерана Т-37, – ответить не просто. Как и в прочих случаях подобного рода, эти шансы в разных источниках оцениваются по-разному: от аутсайдера до победителя. Можно говорить о гонке на равных с фирмой Cessna. Тем не менее, даже скептики не могли не заметить значительного преимущества проекта V-539, созданного по тендеру NGT – это единственный проект, который не требует создания новой силовой установки и соответствующих расходов на опытно-конструкторские работы.

Eaglet V-538 с интегрированным винтом (слева). Для программы согласно требованиям спецификации на NGT проект Eaglet V-539 получил два заключенных в кожухи воздушных винта (справа и внизу)

Как обычно, помимо чисто технических и финансовых аспектов играют свою роль и политические моменты. С технической и с финансовой точек зрения «Орлёнок» должен был иметь хорошие шансы – прежде всего это касается сравнительных летных испытаний…

В мае этого года [1981] станет известен победитель в тендере NGT.

Предварительные данные проекта V-539

Размах крыла: 12,47 м
Длина: 9,83 м
Высота: 3,20 м
Площадь крыла: 17,45 м²
Ширина колеи: 3,00 м
Взлётный вес: 2320 кг
Вес топлива: 505 кг

Фотографии: RFB/VFW/Plath и LTV