Перспективы мирового вертолетостроения
19.04.2011
Наиболее ожидаемые проекты и главные тенденции
Большинство международных экспертов вертолетной отрасли полагают, что многолетний процесс развития гражданских вертолетных технологий под зонтиком военных программ в ближайшей перспективе может продолжиться, но уже не такими быстрыми темпами. Гражданская повестка становится доминирующей в мире, однако все самое передовое по-прежнему будет происходить на военном направлении.
Винтокрылы: в погоне за скоростью
Несомненно, одними из наиболее перспективных разработок, появившихся в последнее время, считаются Sikorsky X2 и Eurocopter X3. О создании летательного аппарата, сочетающего возможности самолета и вертолета компанией Sikorsky Aircraft было заявлено в 2005 году. Отличительной особенностью этой разработки являются два соосных ротора, вращающиеся в противоположных направлениях, и толкающий винт, который создает горизонтальную тягу.
В сентябре прошлого года демонстратор Х2 достиг заявленной при проектировании скорости 462 км/час. И это не предел. Разработчики полагают, что установка обтекателя на втулку ротора добавит машине дополнительно 27-37 км/час скорости. Не исключено, что основное применение машина найдет именно в военной сфере. В связи с этим Sikorsky Aircraft уже объявила о начале создания на базе демонстратора Х2 разведывательно-ударного вертолета S-97 Raider.
Смелый шаг американского производителя стал свидетельством появления новой тенденции в развитии вертолетных технологий, что уже само по себе не могло остаться незамеченным в Европе. В сентябре прошлого года европейский концерн Eurocopter удивил мир полетом демонстрационной модели гибридного вертолета Х3, который, напряду с главным ротором, имеет два горизонтальных винта. А вместо хвостового ротора на машине появилось обычное оперение. По утверждениям представителей компании-разработчика, такая конфигурация вертолета гораздо эффективнее, чем традиционная.
Машина создана с расчетом достижения скорости полета 410 км/час, что почти вдвое больше скорости уже существующих средних двухмоторных вертолетов. В ноябре 2010 года Х3 достиг скорости 333 км/час в горизонтальном полете. Машина показала способность выполнять развороты с креном 60 градусов и достигла высоты 3810 м.
Несмотря на высокую скорость, расход топлива Х3 сопоставим с расходом обычного вертолета на скорости полета 260 км/час.
В тоже время Eurocopter заявляет о планах создания еще одного перспективного вертолета Х4, предназначенного для замены устаревшей модели AS365 Dauphin/EC155. По словам президента Eurocopter Лутца Бертлинга, эта машина станет очередным революционным проектом в арсенале европейского вертолетостроителя. Но пока проект остается лишь на бумаге. Несмотря на это, в апреле появилась информация о выделении французским правительством €550 млн. на разработку нового вертолета Х4. Надеемся, что другие подробности в развитии этого проекта всплывут во время Парижского авиашоу в июне 2011 года.
Здесь следует отметить, что, несмотря на оптимизм конкретных разработчиков и повышенный интерес к скоростной теме в деловых и общественных СМИ, конструкторская корпорация не скрывает своего скептического отношения к блистательным перспективам громких проектов. В истории вертолетостроения это не первая и не вторая попытка скоростного прорыва. И причины неудач скоростных проектов прошлых десятилетий все еще висят дамокловым мечом над сегодняшними разработками. Даже если удастся справиться с родовым технологическим проклятием, цена такого воздушного судна и стоимость его обслуживания никогда не будут по карману коммерческим операторам. То есть по умолчанию – это техника военного и специального назначения. Ровно то же самое уже произошло с конвертопланами, речь о которых пойдет ниже.
О запуске программ по созданию высокоскоростных вертолетов три года назад на первой вертолетной российской выставке HeliRussia 2008 заявили и российские разработчики. В частности, конструкторское бюро Камова представило проект винтокрыла Ка-92, являющегося аналогом демонстратора Х2. Планируется, что машина также будет оснащена двумя главными соосными роторами при наличии горизонтального толкающего винта в хвостовой части судна. По расчетам российских специалистов, винтокрыл Ка-92 в горизонтальном полете сможет развивать скорость до 500 км/час и преодолевать расстояние до 1400 км с 30 пассажирами на борту. В свою очередь КБ Миля также завило о начале разработки скоростного вертолета нового поколения Ми-X1. Но будущее этих двух проектов видится еще более смутно, нежели у западных конкурентов, и пока мы можем говорить лишь о намерениях российских вертолетостроителей.
Конвертопланы: интересно, но дорого
Другим перспективным направлением развития мирового вертолетостроения считается создание летательных аппаратов с поворотными винтами – конвертопланов. В этой сфере дальше всех продвинулась компания Bell Helicopter, которая совместно с другим американским авиастроительным гигантом – компанией Boeing, разработала первый серийный военно-транспортный конвертоплан V-22 Osprey. Несмотря на имеющийся позитивный опыт в создании Osprey, разработка его гражданского аналога существенно затянулась. Вот уже более 13 лет Bell Helicopter совместно AgustaWestland ведут работы по созданию конвертоплана BA609 для гражданского применения.
Первый прототип приступил к полетам в 2003 году. На сегодняшний день два существующих BA609 налетали в общей сложности более 560 часов. По информации AgustaWestland, тестовые полеты будут продолжаться в 2011 и 2012 годах. Но истинное положение дел с этой разработкой пока неясно, даже поговаривают «разводе» компаний-партнеров. Одновременно специалисты отмечают падение коммерческого интереса к этой машине, что вызвано огромным сроком реализации проекта и предполагаемым увеличением стоимости BA609 с $10 млн. до $29 млн. Именно поэтому новый летательный аппарат не может конкурировать с более дешевыми и проверенными моделями Sikorsky S-92A или AgustaWestland AW101.
Так или иначе, а проект остается чрезвычайно интересным с точки зрения нового подхода к одновременному решению проблем скорости и вертикального взлета. При максимальном взлетном весе машины 7600 кг и дальности полета 1300 км BA609 может развивать крейсерскую скорость до 510 км/час. И поскольку на сегодняшний день для классических вертолетов такие показатели недостижимы, идею гражданского применения конвертопланов не следует «забрасывать на верхнюю полку», а сам BA609 будет оставаться одним из наиболее ожидаемых проектов мирового вертолетостроения, хотя бы из-за своей неординарности.
Классика всегда востребована
Несмотря на стремление мировых производителей сделать технологический прорыв в развитии гибридных винтокрылых машин, классические вертолеты продолжают пользоваться высоким спросом. Яркое тому свидетельство – разработка концерном Eurocopter нового вертолета EC175. Развитие проекта находится еще на этапе летных испытаний и сертификации, а операторы с 13 стран мира уже заключили контракты на приобретение боле 100 таких машин.
Летные испытания первого прототипа этого двухмоторного вертолета среднего класса продолжаются с декабря 2009 года. Второй экспериментальный образец EC175, выполненный в конфигурации для оффшорных операций, приступил к испытательным полетам в декабре прошлого года. Именно оффшорные операторы, обслуживающие морские нефтяные платформы, проявляют повышенный интерес к новой модели. В том числе российская компания UTair, которая уже заключила твердый контракт на покупку 15 новых вертолетов EC175.
Машина оснащена двумя газотурбинными двигателями PT6C-67E (1775 л.с.) производства Pratt & Whitney Canada с электронно-цифровой системой управления FADEC. По расчетам разработчика, мощная силовая установка позволит вертолету развивать крейсерскую скорость до 285 км/час. Точные данные о максимальном взлетном весе пока неизвестны.
Интересно, что проект EC175 развивается при тесном сотрудничестве Eurocopter и китайского вертолетостроителя AVIC, который в перспективе будет выпускать эту же модель под маркой Avicopter Z15. Впервые для разработки вертолета была применена технология сетевого компьютерного 3D-моделирования CATIA, которая позволила синхронизировать работу китайских и французских авиастроителей, находящихся друг от друга на расстоянии десяти тысяч километров. Работа над EC175 была разделена следующим образом: Eurocopter отвечает за разработку коробки передач, хвостового ротора, авионики, гидравлики, автопилота и электрической системы; в свою очередь AVIC разрабатывает корпус и главный ротор, хвостовой и промежуточные редукторы, топливную систему, систему управления и шасси вертолета.
В целом на развитие проекта будет потрачено около €600 млн. По оценкам аналитиков компании Eurocopter, на протяжении следующих 20 лет будет продано до 1000 таких машин. Сертификация 16-местного вертолета EC175 Европейским агентством по авиационной безопасности EASA намечена на 2011 год, а поставка первой серийной модели состоится уже в следующем году.
Заметным трендом в развитии мирового вертолетостроения является активизация деятельности китайских производителей. В прошлом году корпорация AVIC провела летные испытания тяжелого транспортника AC313 собственной разработки. Вертолет весом 12,5 тонн может нести до 27 пассажиров и обладает перегоночной дальностью около 1040 км. Модель представляет собой «подросший» вариант китайского Z-8, созданного на базе модели SA321 Super Frelon французской компании Aérospatiale.
Также в конце прошлого года осуществлен первый полет легкого одномоторного вертолета AC311 производства AVIC. Безусловно, машина унаследовала черты легких моделей компании-партнера Eurocopter. При максимальном взлетном весе 2200 кг вертолет может перевозить до 6 пассажиров. В качестве силовой установки используются двигатели Honeywell LTS101-700D-2 или WZ-8D Turbomeca Arriel. Сертификация вертолета в КНР намечена уже на этот год, а поставки – на 2012-й.
Прошлым летом итальянско-британская компания AgustaWestland объявила о планах создания среднего двухмоторного вертолета AW169. Рассчитанная на перевозку десяти пассажиров модель предназначена для использования органами правопорядка, аварийно-спасательными службами и экстренной медицинской помощью. Вертолет весом до четырех тонн займет нишу между моделями AW109 и AW139. В качестве силовой установки предполагается использовать пару турбовальных двигателей PW210S (1000 л.с.) производства Pratt & Whitney Canada, оснащенных системой FADEC. На машине будет установлена цифровая 4-канальная система автоматического управления и система предупреждения о столкновении с землей. AW169 будет сертифицирован к управлению одним пилотом в условиях полета по приборам и инструментального захода на посадку.
Эволюция в уме – модернизация на деле
Важнейшим направлением в развитии вертолетной отрасли остается эволюционное совершенствование хорошо себя зарекомендовавших моделей. По этому пути уверенно шагает уже упомянутая компания Bell Helicopter, которая в настоящий момент работает над модернизацией своих вертолетов серии 407 и 412EP. После доработки однодвигательный Bell 407 сможет брать на 180 кг больше полезной нагрузки и выполнять зависание на 915 м выше. Кроме того, вертолет получит обновленный двигатель Rolls-Royce 250-C47B, благодаря чему тяга машина вырастет на 10%.
Также Bell Helicopter предложила оснастить модель 412ЕР более мощными двигателями Pratt & Whitney Canada PT6T-9 (2143 л.с.), современной авионикой и новым хвостовым ротором, не требующим предполетного осмотра. В этом году планируется получение дополнительных сертификатов летной годности обновленной версии 412ЕР, а первые поставки начнутся в 2012-м. Одновременно, производитель ведет переговоры с британской компанией Rolls Royce касательно возможной установки RR500 на Bell 206.
В свою очередь Sikorsky Aircraft также не пренебрегает эволюционным развитием своих «рабочих лошадок». В прошлом году компания начала серийный выпуск двухмоторных вертолетов S-76D на заводе в Коутсвиле (штат Пенсильвания, США). В конце 2010 года программа S-76D вошла в фазу летных сертификационных испытаний. На данный момент летает два прототипа, а третий присоединится к программе в самое ближайшее время. Поставка первого вертолета запланирована на следующий год.
S-76D оснащен двухскоростным главным ротором и новым турбовальным двигателем Pratt & Whitney Canada PW210S. В состав оборудования включены цифровой 4-канальный автопилот и комплект авионики Thales TopDeck. К четвертому кварталу 2011 года компания рассчитывает получить сертификат Федерального управления гражданской авиации США (FAA). На более поздние сроки запланирована сертификация противооблединительной системы главного ротора S-76D.
Среди других приоритетных разработок Sikorsky Aircraft – вертолет S-434, который представляет собой улучшенную версию Schweizer 333. Машину оснастили 4-лопастным главным ротором, позаимствованным у беспилотника Fire Scout, что позволило увеличить максимальный взлетный вес на 136 кг. Полезная нагрузка машины выросла до 633 кг. Также была изменена форма лопаток хвостового ротора, что помогло увеличить его мощность на 20%. Это, в свою очередь, положительно повлияло на управляемость вертолета. Кроме того, модернизации подверглись трансмиссия и шасси. В системе управления появилась новые триммеры. Двигатель остался тот же – 320-сильный турбовальный Rolls-Royce 250-C20W. В тестовой летной программе примут участие два прототипа, которым предстоит налетать до 100 часов. Сертификация новой модели намечена на декабрь этого года, а первые поставки – на начало 2012-го.
Не отстает в этом процесс и Eurocopter. Компания внедряет новые технологии для создания лопастей, делая упор на экологические аспекты. Сюда можно отнести технологию изменения формы лопасти Blue Edge и интеграцию пьезоэлектрических сенсоров в заднюю кромку лопасти – Blue Pulse. Blue Edge позволяет существенно снизить шумность вертолетов за счет изменения взаимодействия лопастей с вихревыми потоками, создаваемыми их законцовками. Ротор с такими лопастями, в настоящее время тестируемый на EC155, демонстрирует снижение шума на 30-40 дБ.
По утверждениям представителей Eurocopter, технология Blue Edge уже готова к серийному производству. Технология Blue Pulse также призвана снизить шумность роторов и уровень вибрации корпуса вертолета. На каждую лопасть устанавливается по три модуля, создающих колебания с частотой 15-20 Гц для нейтрализации собственных вибраций. Испытания системы проводятся с 2005 года и показывают хорошие результаты. Например, EC145 с такой системой становится менее шумным на 50 дБ.
В то же время европейский вертолетостроительный концерн продолжает работать над дизельными силовыми установками для легких вертолетов. Кроме того, Eurocopter разрабатывает новую авионику Pilas с системой синтетического видения, автоматическим определением и индикацией маршрута в случае возникновения препятствий или опасных условий погоды на пути воздушного судна. По мнению экспертов, Pilas идеально подойдет для вертолетов медицинской эвакуации, а также для правоохранительных органов. Тестирование системы на вертолете EC145 началось в 2008-м, а ее сертификация намечена на 2012 год.
Россия: главное – удержать позиции
Российские производители также пытаются закрепить свои позиции на мировом рынке за счет новых разработок. В ходе недавно прошедшей в США выставки «Heli-Expo 2011» вертолетостроительный холдинг «Вертолеты России» представил варианты среднего многоцелевого вертолета Ми-8/17, средний Ка-32А11ВС, легкий вертолет Ми-34С1 и многоцелевой Ка-226Т.
В декабре 2010 года «Вертолеты России» объявили о начале полетов второго прототипа тяжелого двухдвигательного Ми-38. После нескольких лет паузы в летной программе вертолет выполнил 16 зависаний и малоскоростных полетов, в том числе перелет из Казани в Москву, налетав около 5 часов. Напомним, что первый прототип Ми-38 приступил к летной программе еще в 2003 году. Всего машина выполнила 80 полетов.
По информации разработчика, с учетом опыта испытательных полетов во втором прототипе была доработана топливная и гидравлическая системы, модифицированы лопасти главного ротора. Пока Ми-38 оснащается двигателями PW127/TS (2500 л.с.) от компании Pratt & Whitney Canada, но в перспективе возможна реализация и российского предложения – TV7-117V от ОАО «Климов». Вертолет оборудован современной авионикой ИБКВ-38 производства компании «Транзас».
Ми-38 предназначен для решения широкого спектра задач, включая оффшорные перевозки. Салон вертолета рассчитан на 30 пассажиров. По расчетам разработчика, операционная дальность Ми-38 составит 890 км, крейсерская скорость – 275 км/час, потолок – 5000 м. Вертолет сможет перевозить до 5 тонн груза в кабине или около 7 тонн на внешней подвеске. Серийное производство Ми-38 намечено на 2013 год.
В прошлом году «Вертолеты России» сообщили об оснащении Ка-62 двигателями Turbomeca Ardiden 3G. Коммерческая версия военного двухмоторного вертолета Ка-60, появления которой ожидали с нетерпением, способна вместить до 14 пассажиров или взять до 2,5 тонн груза на внешней подвеске. Максимальный взлетный вес машины составляет 6,5 тонны, крейсерская скорость – 270 км/час, дальность – 770 км. На сегодняшний день продолжается процесс выбора наиболее оптимальной силовой установки для этого вертолета. Среди возможных вариантов: Ardiden 3G, «Сатурн» RD600V, «Мотор Сич» TV3-117VMA или двигатель производства Pratt & Whitney Canada.
Кроме того, с 2009 года идет разработка легкого двухмоторного Ка-226Т. Вооруженный соосным ротором вертолет планируется оснастить турбовальными двигателями Arrius 2G1 производства компании Turbomeca. Максимальный взлетный вес Ка-226Т с полезной нагрузкой 995 кг будет находиться в пределах 3570 кг. Максимальная скорость составит 250 км/час, а потолок – 7000 м. Сертификация машины, летные испытания которой проводились в России и Индии, запланирована на 2011 год. Первая поставка серийного Ка-226Т будет осуществлена в рамках реализации контракта с Министерством обороны Индии.
Московский вертолётный завод имени М. Л. Миля продолжает работы над совершенствованием легкого одномоторного вертолета Ми-34. Оснащенная двигателем Turbomeca Arrius 2F (504 л.с.) модель получила название Ми-34С2 «Сапсан». Расчетная крейсерская скорость машины составляет 222 км/час, дальность – 850 км, потолок – до 4300 м. Заявленный максимальный взлетный – 1450 кг. Первая поставка Ми-34С2 «Сапсан» намечена на конец 2011 года. В этом году планируется собрать пять «Сапсанов» с последующим наращиванием ежегодного производства до 40 единиц ежегодно (к 2016 году). Вертолет стоимостью $1млн. предназначен, в первую очередь, для рынков СНГ, Азии, Африки и Латинской Америки.
Феномен «обратного тренда»
Как видим, ожидаемое снижение финансирования американского и европейских оборонных бюджетов заставляют производителей пересмотреть свои стратегии развития. Гранды мирового вертолетостроения вынуждены активизировать развитие новых технологий в гражданском секторе, ранее считавшимся второстепенным.
Традиционно производители вертолетов развивали военные технологии, а затем уже имплементировали их в гражданские модели. Так происходило до недавнего времени. Из последних таких разработок можно привести пример создания гражданской модели вертолета Sikorsky S-92A Helibus, который разработан на базе военного UH-60 Black Hawk.
Такая ситуация создает предпосылки для появления «обратного тренда»: активизации развития гражданских моделей с их последующим переоснащением в военные варианты. Например, это уже сейчас происходит с вертолетом EC145. Но в таком случае военным ведомствам придется рассчитывать только на больших производителей, а маленькие компании вряд ли смогут составить здесь конкуренцию. Сегодня даже крупные концерны сливаются в более мощные объединения для создания высокотехнологичных разработок. Этот процесс можно наблюдать не только на Западе, но и на Востоке.
Возможно, все это является последствием недавнего экономического кризиса, из-за которого многим странам, приходится воздерживаться от реализации новых дорогостоящих инновационных проектов. А это значит, что винтокрылы Sikorsky X2 и Eurocopter X3 могут оставаться самыми передовыми в техническом плане машинами еще долгие годы.
