Почему мы не летаем на самолетах с вертикальным взлетом и посадкой?

Самолеты и вертолеты, объединенные в одном транспорте, так называемые винтокрылы (или другие разновидности), могли бы сэкономить нам тонну времени и средств на содержание сложнейших аэропортов. Почему же у нас их нет? Известно, что аэропорты — очень дорогие проекты для построения. Они требуют огромных просторов пространства, чтобы влезли все дорожки и ангары, терминалы и багажные отделения, парковки и прочие службы, необходимые для поддержания авиаперевозок.

Кроме того, они выдают очень много шума — во времена бума гражданской авиации 50-х и 60-х годов в США был абсолютный кошмар, когда путешествия на самолете внезапно стали доступными простым людям.

Производители самолетов руководствуются стремлением доставлять людей в дальние дали безопасно и комфортно, но «тишины» в их списке соображений нет.

Почему же вертолеты, которые намного тише даже самого первого поколения реактивных самолетов и которые могут взлетать и садиться вертикально, причем на клочке земли, если сравнивать с обычным самолетом, не могут наверстать упущенное?

Ведь это может показаться гениальным решением: представьте себе вертолетную площадку в центре города. К сожалению, создание чего-то среднего, с гибкостью вертолета и пассажировместимостью авиалайнера, всегда было сложнейшей проблемой. Физики продолжают работать над ней, и по мере улучшения и развития технологий, возможно, решение появится само собой.

Короткий, коренастый, оглушительный

Был один самолет, который подобрался к цели ближе остальных — он даже летал. Fairey Rotodyne — попытка конца 1950-х создать вертолетный авиалайнер. У него был гигантский ротор на верхней части фюзеляжа и пара коротких крыльев, каждое из которых было оснащено реактивным двигателем, приводящим в действие пропеллеры и помогающим создать подъемную силу для главного ротора. Rotodyne должен был вмещать аж 40 пассажиров.

Этот транспорт был разработан спустя несколько лет после того, как реактивные самолеты поступили на вооружение. Проблемой становилось уже само пространство, необходимое для аэропортов. Но как говорит Майк О’Донохью из Королевского авиационного общества, у этого агрегата возникли серьезные технические проблемы, преодолеть которые его создатели сочли невозможным.

Дизайнеры Rotodyne, говорит О’Донохью, нашли необычное решение для удержания самолета в воздухе. «Rotodyne был «гиродайном» — для взлета, посадки и при низких скоростях, вертикальный подъем осуществлялся за счет роторных лопастей, которые приводились в движение установленными на носу соплами реактивного двигателя. Они поддерживались горячим воздухом из главного двигателя, который пропускался через лопасти винта. Когда аппарат набирал скорость, эта реактивная тяга в лопастях винта уменьшалась. Rotodyne летел через воздух за счет обращенных вперед двигателей».

Создатели аппарата хотели, чтобы вы могли взойти на борт винтокрыла в центре Лондона и высадиться на вертолетной площадке на окраине Парижа. Но была одна серьезная проблема: ужасный шум.

«Шум был неописуемый, как мне рассказывали. Вы могли быть за три километра от него и не смогли бы перекричать его шум, — говорит О’Донохью. — Доставить ужасно шумную машину в центр города — явно не лучшая идея».

Rotodyne не получила никаких заказов на винтокрыл, и проект закрыли. Но идея летательного аппарата, который будет частично вертолетом, а частично самолетом, никуда не делась.

Поскольку технологии улучшались, двигатели становились тише и эффективнее. Основной упор делали на технологии конвертоплана — когда роторы воздушного судна или крылья, на которых они размещались, направлялись вперед или наверх, в зависимости от задачи. Будучи направленными вверх, они позволяли самолету взлетать или садиться вертикально; наклоненными вниз, они помогали самолету быстрее лететь по воздуху. Но физическое ограничение скорости передвижения вертолета было еще одной большой причиной, почему его не используют как ближнемагистральный авиалайнер.

Самым известным примером такого рода технологий можно назвать Boeing V-22, военный самолет, в настоящее время стоящий на вооружении морской пехоты США и военно-морского флота; иногда его использует президент США.

Доминик Перри, редактор новостей журнала Flight International, говорит, что производитель AugustaWestland (теперь уже Leonardo) раскрыл планы по созданию нового гражданского конвертоплана в проекте под названием Next Generation Civil Tilt Rotor (NGCTR).

«Это должен быть самолет на 20 персон, способный набирать крейсерскую скорость свыше 450 км/ч и первый полет которого состоится в 2021 году», говорит Перри. Проект частично финансируется Европейской комиссией и по идее должен быть шагом к созданию самолета, который некогда мечтала создать Rotodyne.

Другой проект, говорит Перри, это Karem Aerotrain. Фюзеляж Aerotrain похож на фюзеляж обычного турбовинтового авиалайнера, который летает короткими маршрутами, но его пропеллеры также будут направляться наверх или вперед, как у NGCTR.

«Aerotrain — это конвертоплан размером с 737-й, который должен будет обеспечить пассажирам нечто вроде опыта полета в самолете, но который все же сможет садиться и взлетать вертикально».

Это смелый проект, возможно, даже слишком большой, чтобы стать реальностью, но Перри отмечает, что Karem имеет хороший опыт в создании самолетов, который расходятся с общепринятой практикой — дизайнер Абрахам Карем отвечает за реактивные беспилотники Predator, которые широко используются американскими военными.

Aerotrain впервые показали в 2001 году и с тех пор он не летал; Перри говорит, что как только технология станет достаточно развитой, чтобы самолет мог летать так же эффективно, как обычный авиалайнер, он может стать вполне годной альтернативой.

Тщательное бритье

У этих конвертопланов есть одна серьезная проблема. Лопасти гребного винта, которые смогут удерживать самолет в воздухе, просто огромны. «Они жужжат очень близко к фюзеляжу самолета, — говорит Перри. — Что будет, если лопасть отвалится в середине полета?». Пассажирам тоже может быть не по себе от мысли, что лопасти массивного пропеллера вращаются в нескольких метрах от них.

О’Донохью говорит, что одна из самых больших проблем, стоящих перед таким проектом, это цена — осложнения в виде сменяющих положение крыльев или роторов делают такой проект намного более дорогим, чем обычный самолет того же размера. Экономическая сторона вопроса очень важна. По большей части они будут обслуживать маршруты малого и среднего радиуса следования. Попытка построить огромный авиалайнер, который может нести сотни пассажиров и все еще взлетать и садиться как вертолет, может быть слишком сложной задачей.

Это не мешает некоторым дизайнерам создавать футуристические концепции еще более огромных самолетов с вертикальной посадкой — вроде гипотетического Airbus A350H, придуманного итальянским дизайнером Виктором Урибе.

Космический корабль вроде концепции Airbus вообще лишился роторов и вместо этого использует двигатели, которые лежат на нижней части авиалайнера. Изящный дизайн Урибе, похожий на акулу, напоминает О’Донохью мотивы Готэм-Сити (город Бэтмена). К сожалению, у нас нет таких двигателей, которые могли бы поднять настолько тяжелый самолет в воздух. По крайней мере не вертикально.

Между тем, Boeing сотрудничает с агентством DARPA, разрабатывая двигательную систему под названием DiscRotor.

Лопасти DiscRotor находятся в гигантском диске на верхней части самолета. Лопасти вытянуты и вращаются так же, как на обычном вертолете во время вращения. Но когда самолет набирает скорость, лопасти втягиваются в диск, а диск прекращает вращаться. Самолет летит как обычно, пока не наступит время приземления — во время замедления лопасти снова помогают ему в движении.

Концепций много. Но нужен прорыв. Возможно, когда-нибудь самолет с вертикальной посадкой, на котором можно полетать, все-таки станет реальностью.