Точка в скоростной гонке
14.03.2017
Когда в 2008 году компания Sikorsky громко заявила о начале программы гибридного вертолета, способного достичь невероятных скоростей, мир просто ахнул. Бывший на тот момент президентом компании Джеффри Пино охарактеризовал Х2 способным «изменить правила игры в индустрии». Eurocopter сразу приняла вызов, и уже через два года приступила к летным испытаниям Х3. Проект имел целью практическую реализацию концепции высокоскоростного гибридного вертолета с большой дальностью полёта.
А сегодня мы явно наблюдаем, что тема существенного увеличения скорости уже по-тихому снята с повестки, и на первый план выходит совокупный продукт — чуть меньший расход топлива на километр, чуть меньше шума. А на круг получается как бы новое экологическое воздушное судно.
Чистое небо…от Sikorsky
В 2008 году стартовала европейская исследовательская программа перспективных авиационных технологий Clean Sky, призванная поддержать проекты, способные достичь целей значительного (наполовину) сокращения вредных выбросов и снижения шумов к 2020 году.
Тогда еще Eurocopter быстро уловил тренд, а может, просто не мог отказаться и принял активное участие. На базе Х3 планировалось создать новое семейство гибридных машин: Х4, Х6 и Х9, которые после 2010 года должны были обновить почти весь модельный ряд производителя. Окончательный вариант Х4 должен был появиться в 2020 году. Повестка пока не закрыта и другие модели со временем появятся. И Х4 в этой череде — только первая ласточка. Но, похоже, выглядеть она будет несколько по-другому.
Проводимая с 2014 года программа Clean Sky 2 рассчитана до 2023 года. Инициатива получила бюджет € 4,05 млрд. ($ 5,55 млрд.), часть которого профинансирует Евросоюз (€ 1,8 млрд.), а остальную оплатит отрасль. Целью является разработка авиационных конструкций, позволяющих сократить выбросы на 17% и шумы на 20%.
По словам исполнительного директора Clean Sky Эрика Дотриа, программа устраняет разрыв между лабораторными исследованиями и испытаниями. Готовность технологий между четверым и шестым уровнями обычно называют «Долиной Смерти», где «пропадают» перспективные идеи, а Clean Sky2 позволяет счастливо миновать эту дыру и сразу приступить к испытаниям в реальных условиях.
Как результат, пока Sikorsky пытался своими силами реализовать проект скоростного вертолета, Airbus благоразумно подверстал свой проект под экологическую госпрограмму и клепает новые проекты один за другим. Только конкурировать в скорости с Х2 по большому счету не входит в их планы.
С уходом Лутца Бертлинга концепция программы несколько изменилась. Гийом Фори с большой осторожностью отнесся к выпуску на рынок новых моделей: «Мы хотим, чтобы X4 пошел на один шаг дальше в плане индустриализации и зрелости конструкции, поэтому с первого дня выбираем правильные технологии и нужный уровень летных характеристик и не спешим сделать что-то революционное».
Уже в 2014 году на салоне в Фарнборо стало ясно, что X4 получит бортовой комплекс Helionix разработки Airbus, который устанавливается на EC145 T2 и EC175. Решение прагматичное, но не столь инновационное. Для Airbus было критически важны максимально быстро ввести Х4 в строй. Другими словами, на парад новаций стал влиять рынок.
«X4 выходит на рынок в среднем сегменте, в котором уровень ожиданий заказчиков очень высок», — комментировал Фори. «Операторы хотят видеть надежность, возможности машины при выполнении заданий, короткие сроки поставок и низкую стоимость эксплуатации. В этом сегменте и так очень тесно, его поджимают и конкуренты из супер-среднего класса, а клиенты стремятся сократить эксплуатационные расходы. Эволюция будет. Но продукт, который поступит в эксплуатацию, будет соответствовать ожиданиям рынка с самого первого дня». Что-то похожее наблюдается и сейчас, но еще надо понять, насколько новый вертолет будет быстрее обычного.
Теперь уже Sikorsky в 2014 году представила свой вертолет нового поколения. Только снова военный. Как отметил генеральный конструктор программы Энди Бернхард, S-97 Raider вырос на технологиях X2. Согласно расчетам, с полным вооружением аппарат сможет развивать скорость не менее 220 узлов (407 км/ч), а без вооружения — до 270 узлов (500 км/ч).
В 2015-м уже в рамках программы Clean Sky 2 Airbus представляет демонстратор LifeRCraft. Машина оснащена фиксированным крылом, открытыми двигателями, обеспечивающими горизонтальный полет, и основным несущим винтом, обеспечивающим вертикальный взлет и посадку. Особый упор сделан на снижение лобового сопротивления за счет оптимизированной аэродинамики фюзеляжа. Дизайн должен был обеспечить увеличение крейсерской скорости на 50%, снижение потребления топлива на километр и выбросов CO2 на 12% по сравнению с существующими вертолетами. Машина все меньше стала напоминать Х3, как внешне, так и по содержанию. А в 2016 году с началом работ над новым проектом стартовал и новый виток трансформации.
Airbus Helicopters представляет новый демонстратор
Airbus Helicopters публично представил уменьшенный макет нового гибридного концепта, разрабатываемого в рамках программы исследований «Чистое небо 2». Показанный на Парижском авиасалоне Racer (Rapid And Cost-Effective Rotorcraft — «скоростной и затратоэффективный вертолет») должен приступить к полетам в 2020 году. Хотя летательный аппарат унаследовал технологии Х3, в Airbus утверждают, что новая модель получила дизайн в «большей степени с чистого листа».
Как и в 2010 году, когда для X3 Airbus применял компоненты существующих платформ, например, фюзеляж Dauphin, так и в этот раз большинство компонентов Х3 оптимизируются для использования на Racer.
Airbus нацелен на немного меньшую, чем у Х3 оптимальную крейсерскую скорость (на 30 узлов). По оценкам, на 190 узлах аппарат нуждается в меньшей мощности, чем обычный вертолет аналогичного веса, летающий на 140 узлах. Это достигается за счет использования кольцевого крыла, обеспечивающего дополнительную подъемную силу и снижающего нагрузку на основной ротор.
Когда скорость вращения лопастей снижается, скорость законцовок больше не является проблемой, и ротору требуется меньше энергии. Кроме того, мачта подвергается меньшим деформациям на изгиб за счет отказа от необходимости наклонять ротор благодаря придающим тягу в горизонтальном полете дополнительным винтам. Таким образом, как с аэродинамической, так и с механической точки зрения, такой дизайн легче справляется с высокими скоростями.
X3 испытывался с 2010 по 2014 год. Тогдашний генеральный директор Eurocopter Л. Бертлинг с энтузиазмом относился к программе, но его преемник Г. Фори стал придерживаться более консервативного подхода к расходам на исследования и разработки. Демонстрационная программа X3 никогда не использовалась в качестве базовой для новых продуктов, но Clean Sky 2 возобновила интерес к идее.
По словам Томаша Крисински, руководителя отдела исследований и инноваций в Airbus Helicopters, Racer получит оптимизированную архитектуру. Крыло с замкнутым контуром имеет ряд преимуществ. Снижается влияние концевых вихрей и ротору требуется создавать меньшую тягу. Колеса основных стоек шасси, установленных на нижнем крыле, могут быть больше разнесены. Это повышает устойчивость и упрощает механизм уборки/выпуска. Кольцевое замкнутое крыло жестче обычного, поэтому трансмиссионные валы деформируются меньше. В свою очередь, их можно сделать легче. По словам Крисински, будут оцениваться как стальные, так и углеродные.
Толкающие винты располагаются далеко от пассажирских дверей. Невозмущенный воздушный поток благоприятно сказывается на аэродинамике пропеллеров и сокращает потребность в энергии на 10%. Пропеллеры будут приводиться в движение парой турбовентиляторных RTM322 Safran, использующихся на военных вертолетах, таких как NH90.
Примечательной особенностью будет небольшой, но впечатляющий уровень гибридизации. В крейсерском полете предпочтительно использование одного двигателя на большой мощности, чем двух на средней. Благодаря инновационной электрической системе «стоп/старт», один RTM322 будет находиться в дежурном режиме, а при необходимости система сможет очень быстро его перезапустить.
Финальная сборка Racer запланирована на 2019 год, а летные испытания на период с 2020 по 2022-й, при этом, «сроки могут быть расширены». Цель демонстратора — довести концепцию до шестого технологического уровня готовности, после чего он будет готов к полномасштабному запуску программы.
Как и требуется в таком проекте, Airbus Helicopters имеет ряд европейских партнеров. Испанский производитель композитов Aernnova будет поставлять фюзеляж, а итальянская Avio, входящая в американскую GE, примет участие в разработке редукторов. Общая стоимость программы оценивается в €200 млн. ($ 220 млн.). Airbus Helicopters видит максимум 40% своей доли расходов, финансируемых программой Clean Sky 2. Меньшие партнеры получают до 60% финансирования.
Конечно, работа над Racer базируется на наработках, полученных в рамках программы X3, законченной в 2013 году. Х3 сумел развить скорость в 472 км/ч, а новый европейский концепт явно не дотягивает до такого показателя. Использован тот же принцип скоростного полета, основанный на замедлении скорости вращения несущего винта в горизонтальном полете, необходимом для устранения нежелательных аэродинамических явлений на лопастях и компенсируемом тягой толкающих винтов. Но результаты разные. То есть, ориентир сменился и прямой конкуренции с Х2 уже не наблюдается. Упор делается на экономичность, экологию и другие достоинства, которые не имели отношения к первоначально заявленным целям.
Стало очевидно, что окончательная цель Airbus — отнюдь не только увеличение скорости. Заказчики не готовы переплачивать за «чистую» скорость без снижения эксплуатационных затрат и шумности. По расчетам производителя, Racer позволит добиться максимальной скорости 407,44 км/ч при дальности полета 740,8 км и на четверть снизить расходы топлива милю. Это не так впечатляюще, как декларировалось вначале. С другой стороны, определенные успехи есть, если сравнивать с Н160, не получившим особых преимуществ перед основным своим конкурентом AW139.
По данным Airbus, оптимизированная скорость Racer должна быть не менее 351 км/ч, тогда как Н160 дает на 55 км/ч меньше. Новый проект позволит продемонстрировать пригодность технологии для утилитарных миссий, в которых критически важно увеличение скорости полета. В первую очередь, это медицинская эвакуация, поисково-спасательные работы, коммерческие и частные перевозки. Ровно об этом все время говорит Фори.
Сроки заявлены весьма сжатые. Но надо понимать, что Airbus никогда не делает пустых заявлений. Если что-то запланировано, значит, наработки есть, и они будут реализованы в срок. Быстрее всего, на выходе получится не столько скоростной, сколько экологически более чистый, но дорогой в покупке и эксплуатации вертолет. И появится он уже скоро.
Учитывая подход ЕС и новый подход ИКАО к вопросам экологии, интерес к машине в ЕС будет обеспечен. Sikorsky же пока по-прежнему далека от рынка. Главное отличие Airbus от американцев заключается в более честной цели — изначально делать вертолет для коммерческих нужд, а не для военных. И делается это при поддержке госпрограмм, реально влияющих на тенденции производителей и формирующих рыночные запросы.
Безусловно, это вопрос приоритетов. Sikorsky прежде всего нацелена на военный сектор и ей нужно время, чтобы выплеснуть свои наработки на гражданский рынок. Но пока ее технологии обретут жизнеспособную форму, там может совсем не остаться для них места. Несмотря на то, что американская компания начала гонку раньше, конечным бенефициаром вероятнее всего станет европейский производитель.
