Беспилотные летательные аппараты вертикального взлета и посадки
Почти так же давно, как люди стали мечтать о приспособлениях для полета, они представляли себе летательные аппараты, способные к вертикальному взлету и посадке. Леонардо да Винчи приложил руку к одной из самых ранних разработок летательного аппарата вертикального взлета и посадки — вертолета. Это был только чертеж летающего аппарата, который никогда не поднимался в воздух, но этот так называемый «воздушный винт» в виде штопора был основан на принципах подъема путем создания давления воздуха под каждой лопастью.
Хотя десятки изобретателей и новаторов пытались взмыть в небо на разработанных ими прототипах, за последующие пять веков не было достигнуто особого прогресса в полете по ВПП. Несмотря на то что дизайн автожира ушел далеко вперед, принципы полета, описанные в работах итальянского гения, в сущности, оставались почти такими же.
Первые годы двадцатого столетия ознаменовались эпохой самолетостроения, и в 1907 году были проведены первые успешные испытания летательных аппаратов вертикального взлета и посадки во Франции. Пионеры авиации Жак и Луи Бреге, а также Поль Корну разработали «жироплан» — прообраз вертолета, способный на несколько секунд зависнуть над землей — первые шажки в области вертикального взлета и посадки.
В последующие десятилетия авиационная техника стала быстро развиваться, и разные конструкции стали появляться по всему миру. Так как в Первую мировую войну был огромный спрос на современные, быстрые и эффективные самолеты для борьбы с врагом, проекты вертолетов в основном оставались без внимания вплоть до 1940-х годов и начала Второй мировой войны. Нацистская Германия использовала несколько ранних моделей вертолетов для разведки, транспортировки и эвакуации раненых, но только в 1944 году был выпущен первый серийный вертолет.
Усилиями сотен инженеров в последний год Второй мировой войны были построены модели R-4, R-5 и R-6 вертолетов Игоря Сикорского для помощи союзникам, и к концу войны летательные аппараты вертикального взлета и посадки завоевали признание. В отличие от «воздушного винта» Леонардо да Винчи, эти современные вертолеты были оборудованы несущим винтом с лопастями, чтобы быстро создавать тягу воздуха и обеспечить необходимую подъемную силу, и хвостовым винтом с лопастями, чтобы предотвратить вращение корпуса вертолета.
Беспилотный летательный аппарат NASA
Американский гибридно-электрический беспилотный летательный аппарат, разработанный инженерами из NASA и получивший название Greased Lightning GL-10, имеет небольшой размах крыла, равный трем метрам, но уже продемонстрировал дальнейшее развитие технологии вертикального взлета и посадки.
Десять специальных моторов обеспечивают максимальную скорость вертикального подъема, после чего оба крыла и хвостовые панели изменяют положение для перехода GL-10 к горизонтальному полету. С этого момента для экономии энергии питание подается только на два винта, а остальные отключаются.
Силовая установка GL-10 представлена двумя дизель-генераторными двигателями, а также десятью электрическими моторами. Гибридная конструкция позволяет существенно уменьшить размер летательного аппарата и сэкономить на энергозатратах, в сравнении с реактивными или двигателями внутреннего сгорания.
Пока собран только прототип GL-10, размер которого слишком мал для транспортировки существенной полезной нагрузки, но, по заверениям инженеров из NASA, дизайн GL-10 «безмасштабный», то есть на основе прототипа могут быть собраны рабочие аппараты гораздо больших размеров. Это означает, что летательные аппараты, похожие на GL-10, могут получить распространение, если дальнейшие тесты прототипа завершатся успехом.
Беспилотные летательные аппараты вертикального взлета и посадки в зоне конфликта
Стремясь решить проблему транспортировки грузов для снабжения войск через сложные и зачастую опасные территории боевых столкновений, DARPA обратилась к беспилотным летательным аппаратам. Согласно проекту воздушной настраиваемой системы (ARES), разрабатываемые конструкции способны транспортировать самые разные грузы: от продовольствия и разведывательного оборудования до эвакуированных жертв. Бортовой компьютер будет способен выбирать оптимальные маршруты от базы до войск на поле боя. Он даже сможет самостоятельно выбирать область приземления, обеспечивая быструю и крайне важную поддержку наземным войскам.
После наступления «холодной войны» многие стали полагать, что будущее за беспилотными летательными аппаратами вертикального взлета и посадки. Считалось, что в мире, потенциально разрушенном ядерными взрывами, уничтожившими взлетно-посадочные полосы, такие устройства могли бы взлетать и приземляться с любой поверхности. В то время причудливые устройства вертикального взлета и посадки, такие как экспериментальный истребитель Lockheed XFV Salmon и даже похожий на НЛО аппарат Avrocar, были протестированы американскими военными, но большинство из них потерпело неудачу, и разработки были прекращены. Один из немногих успешных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, произведенных во время холодной войны, — это британский палубный истребитель-бомбардировщик BAE Sea Harrier.
Также известный под названием Harrier Jump Jet, этот самолет стал первым реактивным самолетом вертикального взлета и посадки. Четыре направляющих сопла для управления тягой двигателя в радиусе 90º позволяют самолету летать по вертикальным и горизонтальным траекториям, меняя их и даже зависая в воздухе.
Способность к вертикальному взлету и посадке Sea Harrier идеально подходила для базирования на авианосцах в море. Турбовентиляторный двигатель Rolls-Royce в сочетании с непревзойденной маневренностью и новейшим арсеналом оружия превратил самолет в грозного противника.
Еще одним летательным аппаратом вертикального взлета и посадки времен холодной войны был конвертоплан V-22 Osprey. Этот транспортный самолет, разработанный компаниями Bell и Boeing, оборудован двумя роторными меняющими угол двигателями и способен зависать и приземляться как вертолет и переходить к полету как турбовинтовой самолет.
Благодаря дальности полета, превышающей 740 км и способности быстро перевезти свыше 30 пехотинцев, «Оспри» состоит на вооружении Корпуса морской пехоты США и участвует в ключевых военных операциях. Конструкция также позволяет уменьшить габариты с 25,8 м (размах крыльев) до 5,6 м при сложении крыльев. Благодаря этой особенности «Оспри» идеально подходит для размещения на авианосцах.
С каждым новым поколением перед инженерами встают новые задачи. Сегодня военные инженеры сталкиваются с необходимостью разработки самолетов, которые будут не только экономически эффективны и невероятно маневренны, но и интеллектуальны. В будущем подрядчики и министерства обороны будут все чаще обращаться к технологии вертикального взлета и посадки при использовании военных беспилотных летательных аппаратов.
В таких устройствах могут применяться самые передовые технологии искусственного интеллекта, а принципы, поднимающие аппараты в воздух и обеспечивающие безопасную посадку, остаются прежними.
Под управлением оператора или полностью в автономном режиме, беспилотные летательные аппараты могут использоваться для выполнения многих транспортных, разведывательных или даже наступательных операций. Вы познакомились с несколькими устройствами, лучшими и самыми заметными в авиационной отрасли, которые знаменуют появление следующего поколения летательных аппаратов вертикального взлета и посадки.