Американские программы создания перспективных транспортных летательных аппаратов

Полковник А. Лебедев,

полковник О. Белов

В течение нескольких последних десятилетий специалисты министерства обороны США осуществляли ряд программ по созданию тактического авиационного транспортного средства для ТВД, но ни одна из них до настоящего времени, так или иначе, не увенчалась успехом. После закрытия программ СВ США «Тяжелый транспортный вертолет» (HLH- Heavy Lift Helicopter, в 1974 году) и ВВС США «Перспективный средний транспортный самолет КВВП» (Advanced Medium STOL Transport, в 1979-м) министерствами этих видов ВС для решения задач транспортировки поступающей в СВ новой техники приходится рассчитывать в основном только на модернизацию состоящих на вооружении транспортно-десантных вертолетов СН-47 «Чинук» и военно-транспортных самолетов (ВТС) С-130 «Геркулес». Их тактико-технические характеристики уже не соответствуют современным требованиям по воздушной переброске боевых бронированных машин (ББМ) типа «Страйкер», а также разрабатываемых по программе сухопутных войск «Перспективная боевая техника» (FCS - Future Combat Systems). В связи с этим министерство обороны США планирует выполнить программу разработки перспективного тяжелого транспортного летательного аппарата (ТТЛА) с вертикальным взлетом и посадкой (ВВП), основными тактико-техническими требованиями к которому являются: максимальная масса полезной нагрузки 18-23 т, радиус действия без дозаправки топливом в воздухе не менее 250 км. Ближайшей целью работ является оценка возможности создания единой машины для сухопутных войск, ВВС и ВМС.

В 1999 году командование СВ США вновь обратилось к идее создания тяжелого винтового ЛА. После многократных пересмотров требований к нему и переименований программ в 2004 году был одобрен проект «Единый тяжелый транспортный летательный аппарат» (JHL - Joint Heavy Lift). Для разработки и производства демонстрационных образцов были подписаны контракты с компаниями «Белл» и «Боинг» (концептуальный проект «Транспортный ЛА с четырьмя поворотными двигателями», QTR - Quad Tilt Rotor), «Боинг» («Перспективный вертолет с тандемным расположением несущих винтов», Advanced Tandem Rotor Helicopter), «Карем» («Летательный аппарат с поворотными двигателями», OSTR - Optimum Speed Tilt Rotor) и «Сикорский эркрафт» (вертолеты соосных схем Х2 Crane и Х2 High Speed Lifter). Кроме того, в инициативном порядке несколько правительственных учреждений также приступили к проведению НИОКР по созданию транспортных машин, имеющих различные аэродинамические схемы.

В мае 2007 года специалисты управления прикладных технологий армейской авиации СВ США (AATD -Army's Aviation Applied Technology Directorate) завершили первый, продолжавшийся 18 месяцев, этап исследований концептуальных проектов. Варианты вертолетов с тандемным («Боинг») и соосным («Сикорский») расположением несущих винтов были отклонены из-за несоответствия заданным требованиям по скорости полета, а также по критерию «масса полезной нагрузки / дальность полета». В связи с этим для продолжения участия в тендере компания «Сикорский» вернулась к своему раннему проекту VDTR (Variable-Diameter Tilt Rotor).

Концептуальный облик экспериментального образца вертолета Х2

Концептуальный облик транспортного ЛА QTR компаний «Белл» и «Боинг»

Экспериментальный самолет с укороченным взлетом и посадкой YC-15

Продувка макета самолета в рамках программы AJACS компании «Нортроп-Грумман»

Варианты OSTR и VDTR, как и состоящий на вооружении самолет V-22, оснащены двумя расположенными на крыле поворотными турбовинтовыми двигателями, причем OSTR - с оптимизированной скоростью вращения винтов, a VDTR - с переменной длиной лопастей винта. Проект QTR отличается наличием двух тандемно расположенных крыльев и, соответственно, четырех двигателей. Преимуществами такой схемы считаются меньшая величина изгибающего момента крыла (из-за меньшего размаха) и отсутствие горизонтального оперения, что в целом обеспечивает возможность сокращения массы конструкции и геометрических размеров аппарата.

По заявлению представителей AATD, в результате проделанной работы определен предварительный облик перспективного ЛА и в настоящее время главной задачей является выбор окончательных размеров транспортного отсека, которые по предварительным расчетам, будут находиться в диапазоне соответствующих геометрических характеристик отсеков военно-транспортных самолетов С-130 (длина 12,5 м, ширина 3,14 м, высота 2,74 м) и А400М (17,71 х 4,0 х 3,85/4,0 м).

До конца 2009 года предстоит работа по определению окончательного варианта транспортного ЛА, производство опытного образца которого будет профинансировано в рамках четырехлетней программы закупок ВВТ США на 2010-2014 годы.

В докладе научного комитета министерства обороны США отмечается, что характеристики аппарата, объединяющего в себе преимущества в скорости и экономичности турбовинтового самолета с одной стороны и возможности выполнения вертикального взлета по вертолетному - с другой, наибольшим образом соответствуют требованиям к перевозке перспективных боевых бронированных машин массой около 30 т. В то же время разработка самолета КВВП со взлетной массой 40 т сопряжена с высокими затратами на его проектирование и производство, и, кроме того, потребуется значительный период для вооружения ими строевых частей. Тем не менее, согласно планам министерства СВ США, в 2015 году намечено приступить к испытаниям новой техники, а в 2020-м - принять ее на вооружение. В настоящее время специалисты AATD уточняют требования к летно-тактическим характеристикам и оперативному использованию будущего транспортного ЛА.

Машины, разрабатываемые по программе JHL, должны иметь перегоночную дальность 3 900 км без дозаправки в воздухе и обеспечивать транспортировку ББМ массой 20-26 т на дальность 460 км (вертикальный взлет и посадка) и 925 км (короткий взлет и вертикальная посадка).

По результатам фазы разработки демонстрационного образца для показа концепции (CDA- Concept Demonstration Aircraft), завершившейся в середине 2007 года, был определен облик JHL, который получил наименование High Efficiency Tilt Rotor (HETR). Он должен быть оснащен силовой установкой с широким диапазоном частоты вращения винтов для обеспечения оптимальных характеристик на режимах как ВВП, так и висения, а также в крейсерском полете.

Главными требованиями к нему являются: сниженное аэродинамическое сопротивление фюзеляжа; меньшая масса планера и бортовых систем; высокий КПД воздушных винтов.

Облику HETR в значительной степени присущи черты проектов OSTR и HLR (Heavy Lift Rotorcraft). Последний представляет собой коммерческую 120-местную машину, разрабатываемую по программе НАСА. Специалисты AATD заверяют, что облик HETR не является окончательным вариантом, но показывает направление дальнейшего проведения НИОКР.

Компанией «Карем» разработан проект OSTR под обозначением TR65-190, который рассчитан на эксплуатацию на высотах до 12 200 м и скоростях до 685 км/ч. Аппарат имеет два четырехлопастных винта диаметром 19,8 м и размах крыла 40,8 м. Проектная масса пустого ЛА 28 100 кг (аналогичный параметр С-130J -34 300 кг), максимальная взлетная 50 400 кг, при этом удельная нагрузка на ометаемую поверхность составляет 81,5 кг/м2- приблизительно как у вертолета СН-53Е компании «Сикорский эркрафт».

Согласно заявлениям специалистов компании «Карем», аппарат TR65-190 при выполнении вертикального взлета и посадки с грузом массой 20 т способен совершить полет на дальность 1 200 км, причем удельный расход топлива по сравнению с самолетом КВВП V-22 и лайнером Боинг-737-800 будет меньше в 3 и 1,5 раза соответственно.

Ожидаемая стоимость одного экземпляра TR65 превысит стоимость сопоставимых с ним по размерам транспортного отсека и максимальной массе полезной нагрузки существующих ВТС всего на 55 млн долларов и лежит в пределах между стоимостью C-130J (60-70 млн долларов) и С-17 (около 190 млн) и не должна быть выше, чем у А400М, который по своим геометрическим характеристикам наиболее близок к перспективной машине..

Исходя из результатов проведения исследований в фазе CDA, специалисты фирм «Белл» и «Боинг» приступили к разработке варианта QTR с увеличенными размерами фюзеляжа. Если исходный образец, рассчитанный на полезную нагрузку (ПН) 20 т, имеет ширину фюзеляжа ВТС С-130, диаметр воздушных винтов 15 м и длину транспортного отсека 16,4 м, то новый дизайн «Baseline 2А» предусматривает ПН 26 т, ширину фюзеляжа ВТС А400М, диаметр воздушных винтов 16,5 м и длину транспортного отсека 18,3 м. Возросшая свыше необходимого длина фюзеляжа (в связи с увеличенным диаметром винтов) обусловила возрастание массы конструкции на 2 300 кг.

Кроме подписания очередных контрактов с компаниями «Белл», «Боинг», «Карем» и «Сикорский» на продолжение НИОКР, согласно уточненным требованиям, AATD планирует заключить соглашения на изучение ими специфических аспектов проекта JHL, к которым в первую очередь относится бортовая автоматизированная система погрузки и выгрузки вооружения и военной техники.

К настоящему времени не решены еще два ключевых вопроса: первый - должны ли складываться лопасти винтов для обеспечения палубного базирования, и второй - сколько двигателей (два или четыре при суммарной мощности 30 000 кВт) должна включать силовая установка, исходя из условий обеспечения безопасного завершения полета на случай выхода из строя одного из них. Так или иначе придется разработать качественно новый двигатель. Для финансирования программы JHL кроме СВ привлекаются ВМС и морская пехота.

Министерство ВВС, в свою очередь, также осуществляет НИОКР в этом направлении. Например, еще три десятилетия назад ВВС США проводили летные испытания двух самолетов с укороченными взлетом и посадкой YC-14 и YC-15, разработанных компаниями «Боинг» и «Макдоннел-Дуглас» соответственно. Сегодня, с учетом опыта разработки проектов YC-14 и YC-15, ВВС снова ищут замену С-130 путем создания самолета КВП «Перспективная единая авиационная боевая система» (AJACS - Advanced Joint Air Combat System). Кроме того, он должен заменить ВТС «Геркулес» в решении специфических для этого вида вооруженных сил задач.

С 2002 года исследовательская лаборатория ВВС США выполняет НИОКР, целью которых, в рамках концепции «Вертикальный маневр», является создание опытного образца такого самолета к 2015 году. Он должен эксплуатироваться с коротких неподготовленных взлетных площадок и обеспечивать экономичный полет на околозвуковых скоростях.

Ключевыми требованиями являются наличие ГТД с высокой степенью двухконтурности и аэродинамическая компоновка, обеспечивающая решение широкого ряда оперативно-тактических задач наряду с высокой экономичностью при полете на околозвуковых скоростях, а также высокая помехозащищенность БРЭО.

Существуют две основные концепции: АССА (Advanced Composite Cargo Aircraft) и Speed Agile cruise-efficient STOL demonstration.

Программа АССА предусматривает создание к 2020 году перспективного военно-транспортного самолета, аналогичного по максимальной массе полезной нагрузки и объему грузового отсека С-130, но отличающегося от него существенно расширенным диапазоном высот и скоростей, а также увеличенной дальностью полета.

В соответствии с предварительными тактико-техническими требованиями ВВС новая машина (боевой радиус действия не менее 1 600 км, максимальная дальность полета без дозаправки топливом в воздухе до 4 000 км) должна обладать сниженной заметностью в радиолокационном, инфракрасном и видимом диапазонах длин волн, иметь трансзвуковую крейсерскую скорость при выполнении полетов как на эшелонах современных гражданских лайнеров, так и на сверхмалых высотах в режимах автоматического огибания рельефа местности или облета препятствий с возможностью десантирования личного состава, вооружения и военной техники. Кроме того, предусматривается, что самолет с максимальной массой полезной нагрузки будет способен реализовывать режимы коротких взлета и посадки с ограниченных площадок длиной не более 300 м, в том числе расположенных в населенных пунктах.

Считается, что главными особенностями самолета станут высокая массовая отдача, что позволит создать на его базе семейство машин специального назначения без снижения летно-технических характеристик, а также относительно малая стоимость серийного производства. Это планируется обеспечить благодаря разработке новых конструкционных композиционных материалов, необходимых в том числе для создания силовых элементов планера, а также совершенствованию технологий изготовления из них крупногабаритных монолитных панелей сложной формы.

В ходе рассмотрения предложений по программе для конкурсной разработки экспериментальных образцов машины выбраны фирмы «Локхид-Мартин» и «Аврора», с которыми заключены контракты на сумму 49 и 46 млн долларов соответственно.

Подразделение «Скан воркс» фирмы «Локхид-Мартин» предлагает отработанные ранее в рамках исследовательских программ АМС-Х и AJACS проекты универсальных самолетов КВП с максимальной взлетной массой до 110 т: АМС-Х, выполненного по нормальной аэродинамической схеме, и MACK - по схеме «летающее крыло».

В составе силовых установок данных машин предусматривается использовать по два двухконтурных турбореактивных двигателя с максимальной тягой не менее 200 кН, размещаемых на верхней поверхности крыла. Короткие взлет и посадку самолета АМС-Х намечено обеспечить благодаря использованию энергетической механизации крыла, основанной на эффекте суперциркуляции, а аппарата MACK - за счет управления вектором тяги двигателей.

В рамках концепции аппарата Speed Agile запланированы высоко- и низкоскоростные продувки в аэродинамической трубе для изучения возможности совмещения специфических характеристик самолета КВП (скорости отрыва и касания 165-170 км/ч, длины разбега и пробега около 600 м) и полета на околозвуковых скоростях, соответствующих числу М=0,8. По замыслу разработчиков, этот самолет должен эксплуатироваться с неподготовленных площадок. Ширина его грузового отсека должна быть сопоставима с аналогичным параметром ВТС и составлять 4 м. Целью является создание самолета, имеющего радиус действия не менее 920 км, длину разбега 460 м, а пробега 610 м при массе полезной нагрузки 30 т с силовой установкой. Он также должен иметь комплексную защиту от управляемых средств поражения с различными способами наведения.

В свою очередь, специалисты компании «Нортроп-Грумман» в рамках программы AJACS выполнили продувки макета самолета, построенного по схеме «летающее крыло» и оснащенного закрылками со сдувом пограничного слоя. Разработчики полагают, что «летающее крыло» при невысокой массе конструкции обеспечит большую полезную нагрузку, меньшую уязвимость и большую дальность полета.

В отделе перспективных мобильных систем компании полагают, что скорость является ключевым фактором повышения боевой эффективности, так как более скоростная транспортная система обеспечит транспортировку грузов за меньшее полетное время, обеспечивая при меньшем риске более оперативное решение задач, и в конечном итоге позволит содержать меньший по численности парк таких ВТС. А это именно то, что необходимо министерствам СВ и ВВС.

До конца 2008 года эти министерства должны направить свои предложения в межвидовой объединенный совет по надзору за соблюдением согласованных требований (Joint Requirement Oversight Council) для одобрения дальнейших исследований по программам JHL и AJACS соответственно. В планах обоих ведомств - создание опытного образца к 2015 году..

Перспективные машины в зависимости от их предназначения предусматривается оснащать сменными функциональными модулями с соответствующей бортовой аппаратурой, что позволит переоборудовать их в транспортно-заправочный, многоцелевой или ударный вариант, в том числе для сил специальных операций ВВС. Предполагается, например, что многоцелевой самолет будет способен нести во внутреннем отсеке две управляемые авиационные бомбы повышенного могущества GBU-43/B калибра 15 тыс. фунтов, а в состав вооружения ударного варианта наряду с традиционным артиллерийским вооружением войдут комплексы лазерного или сверхвысокочастотного оружия.

Согласно заключенным контрактам фирмы - участницы программы к концу 2008 года должны представить для принятия решения детальную проработку проектов с анализом технических и финансовых рисков, включая оценку уровней технологической готовности наработок в основных областях исследований. При этом возможность успешного выполнения НИОКР американцы связывают с фирмой «Аврора» -лидером авиапромышленности США в области разработки композиционных материалов и изготовления из них крупногабаритных конструкций сложной формы.

Второй этап программы, продолжительность которого составит 18 месяцев, предусматривает к 2010 году изготовление и подготовку к летным испытаниям демонстрационных моделей военно-транспортного самолета (экипаж два человека, максимальная скорость полета соответствует числам М = 0,7, дальность полета не менее 1 000 км, полезная нагрузка: автомобиль повышенной проходимости типа «Хамви», три стандартные грузовые платформы 463L или 20 полностью экипированных военнослужащих). По результатам последующей конкурсной оценки в ходе летных испытаний будет выбран головной исполнитель для проведения полномасштабной разработки этого ВТС.
По оценкам зарубежных экспертов, поступление на вооружение ВС США перспективного военно-транспортного летательного аппарата с улучшенными тактико-техническими показателями и относительно низкой стоимостью производства и эксплуатации позволит более эффективно решать задачи тылового и оперативного обеспечения передовых войсковых группировок на различных, в том числе удаленных, ТВД.

Зарубежное военное обозрение №8 2008  С.51-55