Современные ультралегкие вертолеты Часть 1

10.04.2009

Рассматриваемые в обзоре ультралегкие вертолеты (УЛВ) — это 1‑2‑местные вертолеты авиации общего назначения (АОН) взлетной массой до 1000 кг, по каким-либо причинам не соответствующие высоким требованиям надежности и безопасности FAR/JAR/АП 27. АОН охватывает различные летательные аппараты, эксплуатация которых носит некоммерческий характер.

Маленький вертолетик, взлетающий с лужайки возле дома, наиболее полно отражает мечту человека о полете. Вертолетам не нужны аэродромы, а вертикальные взлет и посадка открывают поистине неограниченные возможности их использования.

Первым ультралегким вертолетом стал вертолет одного из пионеров вертолетостроения — французского изобретателя Поля Корню (P.Cornu). Его вертолет продольной схемы с двумя винтами диаметром 6 м, с изобретателем на борту, смог оторваться от земли 100 лет назад — в 1907 г. Это поистине выдающееся достижение, учитывая мощность двигателя 24 л с, отсутствие опыта и уровень техники тех лет.

Группой конструкторов во главе с Н.И.Камовым в СССР был создан 1-местный вертолет Ка-8 «Иркутянин». Вертолет соосной схемы, с диаметром винтов 5,8 м, взлетной массой 320 кг, поднялся в небо в 1947 г. Вертолет Ка-8 был снабжен мотоциклетным двигателем М-72 мощностью 38 л с, из-за чего его еще называли «летающим мотоциклом».

В 1950-х гг вертолеты вошли в жизнь человечества. Вертолетостроение пошло по пути увеличения габаритов, пассажировместимости, массы перевозимого груза. Класс ультралегких вертолетов оставался в основном в виде опытных образцов. Новые технологии последних десятилетий сделали вертолеты более совершенными и безопасными, а современные ультралегкие вертолеты — серийными и доступными. С конца ХХ века ультралегкие вертолеты становятся заметным явлением в авиационном мире.

Правовое регулирование

Появление и дальнейшая жизнь ультралегких вертолетов на западе регулируется авиационными правилами. С одной стороны, они ограничивают деятельность в этом секторе, но с другой — обеспечивают определенную безопасность и выживание самых совершенных конструкций. Согласно требованиям американского авиационного агенства FAA одноместные вертолеты массой не более 115 кг (класс Ultralight, Part 103) допускаются к ограниченной эксплуатации без сертификата и регистрации, а пилоту даже не обязательно иметь лицензию на его управление. Весьма демократичное регулирование, однако создать вертолет такой массы непросто.

Реальное распространение получили ультралегкие вертолеты, подпадающие под экспериментальный класс вертолетов домашней постройки — Experimental home-built, FAR 21.191 (g). Эта категория в какой-то степени разрешила следующее противоречие. С одной стороны, самостоятельно построить безопасный вертолет в домашних условиях сложно. С другой стороны, надежный вертолет заводской постройки, сертифицированный по правилам FAR 27, будет дорог и недоступен для большинства любителей авиации.

Если простой вертолетик спроектирует опытный cпециалист, его основные агрегаты и критичные детали будут изготавливаться со стабильным, контролируемым качеством на небольшом заводике, а сборку вертолета оставить покупателю, — то получится Experimental home-built по приемлемой цене и определенного качества. Таким образом в США получили распространение вертолеты-конструкторы (kit). Изначально концепция home-built обуславливает, что собственник вертолета должен внести в постройку не менее 51% трудоемкости работ (вопрос ответственности).

Согласно авиационным правилам поставщик конструктора предоставляет агенству FAA правила сборки ЛА и показывает как покупатель вносит свои 51% работ. Причем FAA не оценивает саму конструкцию вертолета по надежности и безопасности. FAA по заявке покупателя инспектирует собранный покупателем вертолет до начала полетов и после 50 часов налета. При положительном результате освидетельствования вертолета FAA выписывает сертификат. Собственник регистрирует вертолет и получает на него регистрационный номер. В отличие от более крупных вертолетов категории FAR 27/29, ультралегкие вертолеты нельзя коммерчески использовать. Тем ни менее летчик должен иметь лицензию частного пилота вертолета (PPL-H).

В Великобритании существование ультралегких вертолетов регулируется более жесткими правилами BCAR VLH, вобравших в себя часть требований по автожирам BCAR T, а часть — из европейских JAR 27. Среди требований BCAR VLH — не более двух человек на борту, максимальная масса не более 750 кг, традиционная конструкция, и пр. Интересно, что в части традиционности конструкции BCAR VLH допускает существование ультралегких вертолетов только с одним несущим винтом, без усилителей в системе управления, и пр.

Единая Европа подготавливает правила JAR VLH для ультралегких вертолетов (в том числе и заводской постройки), которые могут стать более жесткими. Так оговариваемая максимальная масса конструкции — не более 600 кг. Для вновь разработанных вертолетов требуется демонстрация полного соответствия правилам, включая испытания, хотя по некоторым узлам соответствие может быть продемонстрировано фактическим осмотром или упрощенными испытаниями. Для импортных kit(ов) и вертолетов с подтвержденным удовлетворительным опытом эксплуатации применение оценок может быть расширено. Однако если для вертолетов происхождения из какой-либо страны единой Европы достаточно национальной сертификации по JAR VLH, то для импортных вертолетов — применяется сертификационная процедура многонационального JAA.

Агенство безопасности гражданской авиации Австралии (CASA) делегирует свои полномочия по сертификации ультралегких вертолетов Ассоциации спортивной авиации Австралии (SAAA). В Австралии существуют две категории, по которым сертифицируют вертолеты-малютки: самоделки (АВВА) и экспериментальные. Более высоким требованиям отвечает класс экспериментальных — требуется освидетельствование модели авиационным специалистом.

Опытные ультралегкие вертолеты

Чешская фирма UNIS в 1997 г. представила миру 2-местный NA 40 Bongo с двумя газотурбинными двигателями (ГТД) ТЕ 50В (2×94 л.с.). В конструкции несущего винта и фюзеляжа широко применены КМ. Втулка несущего винта типа Starflex с эластомерными подшипниками. Вертолет не имеет рулевого винта — реактивный момент пари- руется струйной системой с выдувом из хвостового оперения. В 1998 г. вертолет прошел 70-ти часовые испытания на привязи и судя по фотографиям совершал свободные полеты. Однако в 2002 г. работы по NA 40 Bongo были свернуты.

Силами украинских инженеров-энтузиастов был построен 2-местный вертолет ZA-6 «Санька», совершивший первый полет в 1992 г. Конструктивно и внешне ZA-6 напоминает американский Shweizer 300: ферменная силовая конструкция, кабина из стеклопластика, полозковое шасси, трубчатая хвостовая балка из стеклопластика. Двигатель — поршневой оппозит «Субару» EJ22 (160 л с). Интересными особенностями вертолета является 5-ти лопастный бесшарнирный несущий винт с торсионной (КМ) подвеской лопастей и отсутствие хвостового оперения. Масса пустого — 400 кг, максимальная взлетная — 750 кг; диаметр несущего винта — 6 м; крейсерская скорость — 140 км/час, максимальная — 190 км/час; дальность полета — 500 км.

Для дальнейшей разработки легких вертолетов в г. Полтава в 1999 г. было создано конструкторское бюро ООО «Аэрокоптер». В 2002 г. был показан опытный вертолет АК-1-5, являющийся дальнейшим развитием ZA-6. Позже был продемонстрирован вариант вертолета с 3-х лопастным несущим винтом и хвостовым оперением.

В 2001 г. на промышленной выставке в Киеве был выставлен 2-3-местный вертолет «Ангел» производства объединения «Авиаимпэкс». Аннонсировалось создание не просто вертолета, но вертолетной промышленности Украины. Первоначально «Авиаимпэкс» сотрудничало с конструкторским объединением «Аэрокоптер», но впоследствии стало действовать самостоятельно. Вертолет «Ангел» — классической одновинтовой схемы, с 3-х лопастным несущим и двухлопастным рулевым винтами. Особенностью вертолета является 2-х двигательная силовая установка на базе ПД Rotax 912ULS (2х98,6 л с). Максимальная взлетная масса вертолета — 870 кг.

Вдохновленный успехом американского 2-местного вертолета Robinson R-22, французский инженер Bruno Guimbal — бывший руководитель отдела перспективных исследований Eurocopter France с конца 1980-х приступил к разработке 2-местного вертолета G2 Cabri. Вертолет имеет основные атрибуты легких вертолетов фирмы Eurocopter: 3-лопастный несущий винт с втулкой Spheriflex и лопастями из КМ, рулевой винт — 7-лопастный фенестрон. Фюзеляж — из КМ. Двигатель — 4-цилиндровый Lycoming О-320 (150 л.с.) с глушителем. В апреле 1992 г. вертолет G2 совершил первый полет. В 1996 г. во время испытаний на G2 был установлен мировой рекорд дальности полета — 481 км в своем Е-1а (взлетная масса — до 500 кг) классе. На чемпионате мира по вертолетному спорту в Турине 31 марта 2005 г. были установлены новые мировые рекорды, установленные до этого на R-22: высоты полета 6658 м (предыдущий 5937 м) и скороподъемности 3000 м — за 6 мин 42 с; 6000 м — за 22 мин 6 с. В том же 2005 г. вертолет был сертифицирован по европейским и американским нормам EASA/FAR 27, что выводит его за рамки данного обзора. Ожидается скорое появление G2 на рынке. В 2003 г. G2 был выбран в качестве базового для разработки БПЛА для Минобороны Франции.

Валентин Малкин (г. Самара) в 2000 г. продемонстрировал в Подмосковном Мячково 2-местный вертолет с роторно-поршневым двигателем ВАЗ-413 (152 л.с.) и двухлопастным несущим винтом диаметром 9 м. Вертолет имеет убедительный внешний вид. В конструкции вертолета широко применены КМ. Очевидцы наблюдали висение вертолета. Дальнейшая судьба вертолета неизвестна.

По сообщению журнала «Вертолет» №2 2003 г. пенсионер-энтузиаст Николай Наливайкин из г. Добрянки Пермской области при содействии конструктора Владимира Щицина создал одноместный вертолет «Мираж‑001». В январе 2003 г. вертолет оторвался от земли. Лопасти вертолета собственной конструкции из КМ. Двигатель — автомобильный ВАЗ-21084 (82 л с). Достигнута высота висения 3м, выше — «не хватает мощности двигателя». 2 мая 2007 г. издание Busines Class сообщило, что в Перми ведется разработка беспилотного вертолетного комплекса на базе вертолета «Мираж-001». Экспериментальный образец был создан генеральным директором — главным конструктором ООО «Высокотехнологичные разработки» (ВТР) Николаем Наливайкиным. В декабре 2006 года был подписан протокол по реализации данного проекта с ОАО «Газпром». Вертолет грузоподъемностью 100-150 кг, создается в первую очередь для мониторинга протяженных газопроводов и ЛЭП на объектах «Газпрома». Дальность его полета в автономном режиме составляет 400-600 километров. Для создания вертолета компании требуются инвестиции в размере 146 млн. рублей. Срок разработки — 4 года.

Опытное конструкторское бюро «Ротор» (г. Кумертау,Башкортостан) под руководством Бориса Яковлевича Поднебеснова создало и привезло на МАКС 2005 симпатичный 1-2-местный летающий вертолет «Rotorfly» соосной схемы. Вертолет был построен на Кумертауском авиационном производственном предприятии при участии фирмы «Камов». Фюзеляж — сварной ферменной конструкции со стеклопластиковыми обшивками. Несущий винт — два двухлопастных винта противоположного вращения диаметрами 6 м. Максимально упрощенная конструкция втулок НВ (один шарнир на винт) в виде стеклопластиковых торсионов на едином горизонтальном шарнире. Лопасти винтов — обрезанные лопасти вертолета Ка-26. Двигатель — 4-цилиндровый Rotax 912ULS (100 л.с.). В рекламной информации по «Rotorfly» сообщается об установке «выстреливаемой парашютной спассистемы» и «невероятно низких эксплуатационных расходах».

В 1998 г. американская фирма Revolution Helicopter Corp. Inc., преуспевшая в создании и продажах 1-местного Mini-500, поднимает в воздух 2-местную модель Voyager-500 и с 1999 г. начинает его по ставки ($52.5 тыс). Двигатель — трехцилиндровый, двухтактный, жидкостного охлаждения US Air Power H1300 (165 л.с.), дефорсированный до 138 л.с.(5500 об/мин). По сравнению с Mini-500 у Voyager‑500 заметно подросли летные данные: крейсерская скорость — со 118 до 160 км/час; динамический потолок — с 3050 до 4300 м. Полная нагрузка Voyager-500 — 253 кг. Масса пустого — 277 кг. Время сборки вертолета 100 — 200 часов. Этой модели предстояло отстаивать право на существование в конкурентной борьбе с успешным и вышедшим на рынок значительно раньше — Exec.

Перечень ультралегких вертолетов можно продолжить другими разработками: A/W 95, Skytwister, Eagle’s Perch helicopter, Masquito M80, Zeus, Rotormouse. Не исключено, что какой-нибудь из вышеприведенных вертолетов добьется успеха на рынке.

Ультралегкие вертолеты, получившие ограниченное распространение

Приведенные в этом разделе вертолеты отличает то, что они преодолели этап испытаний, доводки, сертификации и дошли до мелкосерийного производства и продаж.

Первый опытный одноместный вертолет Helicycle фирмы Eagle (дочернее предприятие Rotor Way International под руководством Бафорда Шрама (B.J.Schramm)) был зарегистрирован в 1995 г. и был снабжен двухтактным двигателем Rotax 912 (79,9 л с). Конструктивно вертолет выполнен традиционно для УЛВ: сварная ферма фюзеляжа, кабина — из КМ, двухлопастные несущий и рулевой винты. К особенности Helicycle можно отнести выполнение хвостовой балки из четырех труб как на более ранних моделях B.J.Schramm(а) — Scorpion I, II. С 2002 г. было продано 30 комплектов для сборки Helicycle, которые оснащались более мощными моторами Hirth (87 л.с, 5000 об/мин) и даже ГТД T62 (105 л с).

В 1989 г. итальянские братья-археологи Angelo и Alfredo Castiglioni использовали легкий вертолет для поиска затерявшихся в пустыни Африки останков древнего города. Их настолько впечатлил вертолет, что вскоре они переключились на создание своего собственного вертолета. В 1994 г. они создали фирму Dragon Fly s.r.l. и при помощи инженеров фирмы Agusta — 2-местный вертолет Dragon Fly 333.

Вертолет имеет двухлопастный несущий винт, ферменную конструкцию фюзеляжа (из титановых трубок) с легкой кабиной из КМ. Взлетная масса — 450 кг. Первоначально двигатель собирался из готовых частей разных двигателей и был сертифицирован по JAR Part 22. Продажи начались в 1994 г. с поставок вертолета в виде конструктора по цене $50 тыс. в категории «microlight» по правилам итальянского авиационного агенства RAI (для США — experimental). Было продано 80 Dragon Fly 333.

Дальнейшая попытка сертифицировать вертолет по категории FAR 27 не удалась и под вертолет в Италии был создан новый стандарт VLR (very light rotocraft). Проблемы с надежностью двухтактного двигателя в эксплуатации привели к закрытию фирмы и ее продаже. В 2001 г. группа инвесторов из Германии купила Dragon Fly s.r.l. и продолжила доводку вертолета. Новая компания DF-Helicopters под техническим руководством Guido Polidoro создала Dragon 334GP с новым полужеским несущим винтом, более надежным 4-тактным 4-цилиндровым двигателем Rotax 914 (115 л.с.) с турбонаддувом, с улучшенной кабиной из углепластика и др. Цель инвесторов — создать европейский аналог успешного американского R-22. Заметно выросла цена вертолета — $125 тыс.

Интересны и эффектны вертолеты итальянской фирмы EliSport: 1-местный СH-7 Angel и 2-местный CH-7 Kompress — изящные вертолетики, прототип которых талантливый аргентинский умелец Аугусто Сикаре (Augusto Cicare) начал разрабатывать в 1987 г. Силовая установка СH-7 Angel — либо Rotax 582UL (64,1 л с) или Rotax 912UL (79,9 л с). При массе пустого 245 кг., полная нагрузка 2-местного CH-7 Kompress составляет 205 кг. Тандемная компоновка кабины малого миделя и двигатель Rotax 914 турбо (115 л с) обеспечивают вертолету рекордные скоростные характеристики: крейсерская скорость 160 км/час, максимальная — 209 км/час. Поставлено более 140 вертолетов СН-7, которые эксплуатаируются в Италии, Австралии, Германии, Тайване и Южной Африки. Цена вертолета без двигателя — $66 тыс.

Американская фирма American SportsCopters Inc. выделилась в 1990 г. из Advanced Technologies Inc., работающей в аэрокосмической отрасли, и создала последовательно, начиная с 1993 г. три модели ультралегких вертолетов: 1‑местные UltraSport 254/ 331 и 2-местный UltraSport 496. Вертолеты оснащены 2-тактными двигателями фирмы Hirth: UltraSport 254/331 — 2-цилиндровым Hirth 2703 (55 л с); UltraSport 496 — 4‑цилиндровым Hirth F30 (95 л с). UltraSport 254 — c массой пустого вертолета 115 кг — создан под Part 103. Более тяжелые UltraSport 331/ 496 — под FAR 21.191.

Лопасти несущего и рулевого винтов, рессоры шасси, обшивки фюзеляжа и хвостовое оперение выполнены из КМ. Производство вертолетов UltraSport размещено на Тайване. Анонсированные цены моделей к концу 1990-х гг: «254» — $31.9 тыс; «331» — $32.8 тыс; «496» — $38.9 тыс. До конца 2002 г. было поставлено 70 комплектов серийного UltraSport 331H. С 1997 г. поставлено 135 комплектов UltraSport 496. Жизнь модели «496» продолжилась в облике беспилотного ЛА (три прототипа), принявших участие в оценочных полетах в интересах военно-морских сил США.

Dennis Fetters, известный на западе создатель автожира Соmmander (произведено более 1.100 шт.), в 1990 г. продает его производство (Air Command Manufacturing) и создает новое предприятие Revolution Helicopter Corp. Inc., которое концентрируется на создании 1-местного вертолета Mini-500 на базе прототипа X101, разработанного компаньеном D.Fetters — Augusto Cicaré.

В 1995 г. начинаются продажи Mini-500 ($28.85 тыс) с темпом поставок — около 150 вертолетов в год. С 2-тактным двигателем жидкостного охлаждения Rotax 582 (64 л с; 6500 об/мин) вертолет имеет очень приличные для малютки летные данные: максимальная скорость — до 182 км/час; динамический потолок — 3050 м.; дальность полета — 362 км; продолжительность полета — до 3-х часов. Лопасти несущего винта и обшивки фюзеляжа — из КМ. Силовая конструкция фюзеляжа — стальная трубчатая ферма. По заявлению Разработчиков большинство агрегатов имеют межремонтный ресурс — 2000 часов (двигатель — 300 час.). При весе пустого вертолета 220 кг — полная нагрузка составляет 162 кг.

Mini-500 разработан на соответствие американским нормам FAR 21.191(g) — Experimental home-built. Соответственно вертолет поставляется в виде крупноблочного конструктора со временем сборки от 40 до 60 часов. Прямые эксплуатационные расходы — $10 в час. Mini-500 стал наиболее успешным одноместным вертолетом в мире. К сожалению деятельность фирмы RHCI в начале 2000-х гг. была свернута.