Насколько российские боевые вертолеты должны быть быстрее американских

За час выступления Сергею Викторовичу Михееву, генеральному конструктору АО «НЦВ Миль и Камов», было задано около 100 вопросов. Озвучивал их по своему выбору модератор. К сожалению, из вопросов НИКСа он выбрал только один: почему в России закрыли программу создания перспективного скоростного вертолета?

Вопрос был связан с тем, что в 2014 году была закрыта государственная программа создания так называемого перспективного скоростного вертолета, на которую к тому моменту было затрачено 1,5 млрд рублей. Это решение вызвало много толков.

«Вы знаете, это и мой вопрос тоже, – признался Михеев. – Ведь когда закрывали эту программу, никто генерального конструктора не спросил. Это первое. Во-вторых, я полагаю, что мы все ходим под одним небом, и, наверное, ответственность перед страной каждый должен нести сполна. Поэтому в этом смысле я должен сказать то, что практически все люди знают. Уже много лет в Соединенных Штатах ведется программа по созданию нового поколения боевых вертолетов. Две известные американские фирмы – Boeing и Sikorsky – объединили свои усилия и делают вертолет соосной схемы с жесткими несущими винтами со скоростью 450 км/ч, а фирма Bell, уже имея опыт создания конвертоплана Osprey, сегодня делает специальный вариант нового конвертоплана, который будет летать со скоростью 550 км/ч. Вспомните опыт Великой Отечественной войны. В воздушном бою надо иметь преимущество. Надо догонять противника, надо навязывать ему свою волю, и это делается тогда, когда летно-технические характеристики вашего летательного аппарата выше, чем у противника. Спрашивается, а насколько выше? Тут разные могут быть мнения. Я скажу свое. Процентов 20 преимущества надо иметь. Если это так, значит, опираясь на скорость 550 км/ч, умножаем на 20%, получаем что-то около 700 км/ч. Вот задача, которая стоит перед нашей отраслью… Это задача, которая стоит перед страной. Я так считаю, как генеральный конструктор фирмы Камов».

На фото американские скоростные машины, о которых говорил Михеев: Sikorsky S-97 Raider (слева) и конвертоплан Bell V-280 Valor (справа). S-97 в ходе испытаний развил 380 км/ч в горизонтальном полете и 400 км/ч в пикировании. Его расчетная максимальная скорость – 435 км/ч. V-280 достиг при испытаниях скорости 556 км/ч.

Любопытно, что Михеев назвал себя генеральным конструктором фирмы «Камов», хотя является руководителем Национального центра вертолетостроения имени М.Л. Миля и Н.И. Камова, который в декабре 2019 года объединил ОКБ Камова и ОКБ Миля. С его стороны это не просто оговорка. Вот что он ответил на вопрос о слиянии двух легендарных фирм.

«Я хочу одно сказать: когда готовили решение об объединении, меня никто не спросил, – вздыхает Михеев. – Если спросят сегодня, то я скажу, что это дурь. Я не боюсь этого слова. Я не участвовал в этом объединении, но могу только сказать, что этого делать нельзя. Потому что нельзя объединять творческие коллективы. Вообще творчество – это качество, с которым надо весьма деликатно обращаться. Очень легко загубить творческий процесс, а вот сформировать его, заставить людей получить абсолютно новые характеристики – очень трудно. Надо молиться на этих людей. Поэтому я могу одно только сказать в этой части, что повышение характеристик вертолетов вполне на сегодняшний день нам по силам. Я опираюсь на идеи и трудоспособность специалистов, которые стоят за моей спиной, и думаю, что мы с этой задачей справимся».

ОКБ Миля и ОКБ Камова – давние соперники. Вот и в рамках программы Минпромторга по созданию перспективного скоростного вертолета соревновались два проекта: Ка-92 (слева), схожий по схеме с S-97, и Ми-Х1, традиционной милевской схемы. Победила дружба. Оба проекта были отвергнуты.

Если вернуться к вопросу о скоростном вертолете, то справедливости ради следует сказать, что программа Минпромторга, закрытая в 2014 году, была гражданской и предполагала создание коммерческого варианта скоростного вертолета с крейсерской скоростью 320-360 км/ч на первом этапе и 450 км/ч на втором. Для сравнения: крейсерская скорость Ми-8 составляет 230 км/ч, а максимальная – 260 км/ч. Причиной закрытия программы стало то, что перспективный вертолет получался слишком дорогим и приращение скорости не оправдывало его цены в глазах потенциальных заказчиков. Однако Михеев справедливо полагает, что технологии вертолетостроения всегда имели двойное назначение, поэтому верить в то, что кто-то создает чисто гражданский скоростной вертолет, может только очень наивный человек. Не согласен он и с тем, что такой вертолет не имеет коммерческой ценности.

«Наша конкуренция с Соединенными Штатами есть, остается и будет, – говорит Михеев. – Я не к тому, чтобы две наши страны воевали, я не за это. Но так или иначе есть страны, которые пользуются нашей техникой, а есть те, кто пользуется американской. Чтобы мы в этом плане были интересны для покупателей этой техники, надо иметь возможность продавать летательные аппараты, имеющие существенное преимущество.

Отвергает Михеев и другие возражения против концепции скоростного вертолета. Вот, например, что он ответил на вопрос о том, зачем тратить ресурсы на работу по увеличению скорости вертолета, если давно придумали конвертоплан.

«Тут немножко путаница происходит, – говорит Михеев. – Конвертопланы – летательные аппараты, которые будут развиваться и совершенствоваться. Но вертолеты при этом не перестанут существовать, а будут тоже совершенствоваться. Попробуйте разместить конвертоплан на корабле? Иное дело соосный вертолет с диаметром винтов 16 м – этот «куст сирени», как мы иногда в шутку называем несущие винты, – можно сложить, упаковать и подать в ангар… Это уникальная возможность не только для кораблей. В прошлом году у нас на аэродроме стоял надувной ангар, который можно быстро свернуть и быстро развернуть, например, на Таймыре. Туда входят четыре вертолета со сложенными лопастями. Четыре вертолета можно обслуживать не под дождем и в стужу, а в нормальных условиях в ангаре. Вот ситуация, о которой должен думать конструктор».

Параллельно с программой Минпромторга велась и работа над военным вариантом перспективного скоростного вертолета нового поколения. В ее результате в 2015 году в небо поднялась летающая лаборатория Ми-24ЛЛ (см. фото выше). Главное новшество – цельнокомпозитный жесткий винт с саблевидными законцовками. В 2016 году на нем была достигнута скорость 405 км/ч, что выше официального мирового рекорда британского Westland Lynx (400,87 км/ч), который в 1986 г. перекрыл предыдущий мировой рекорд советского Ми-24 (368 км/ч). Для сравнения: максимальная скорость современных российских ударных вертолетов Ми-28 и Ка-52 – 300 км/ч, американского Boeing AH-64 Apache – 293 км/ч, при этом «старичок» Ми-24 даже в серийном исполнении развивал 335 км/ч. Рекорд среди гибридных вертолетов (с отдельным движителем для создания горизонтальной тяги) с 2013 года принадлежит европейскому Eurocopter X3 – 472 км/ч (фото внизу). Кстати, на базе этого проекта Airbus в настоящее время ведет разработку скоростного гражданского вертолета RACER с крейсерской скоростью 400 км/ч и не считает его бесперспективным. Первый полет намечен на 2021 год.

Но Михеев задается куда более амбициозными целями: «Я назвал цифру 700 километров в час… Такого пока никто еще не сказал, кроме Михеева. Все, что сегодня знают, в том числе и наш заказчик, это характеристики американских вертолетов Boeing-Sykorsky и Bell. Это на сегодня самые высокие официально заявленные летно-технические характеристики будущих военных вертолетов. Мы нашли решение, запатентовали его, которое позволяет летать со скоростью 700 километров в час. Что сегодня ограничивает полет вертолета? На наступающей лопасти складывается скорость вращения и движения вперед. Она становится больше скорости звука и при этом резко растут сопротивление и потребная мощность на вращение винта. Нами найдено решение, как с этим вопросом справиться. Когда я говорю о скорости 700 километров в час, я же не для красного словца это делаю. Я должен доказать это ЦАГИ, разработчикам двигателя, всем, кто со мной работает».

Что же это за решение, о котором говорит Михеев? Хотя разработка военного варианта скоростного вертолета является государственной тайной, проект, который предлагает Михеев, в принципе, уже не секрет. Имели место как минимум две утечки информации (случайные или нет – сказать не беремся).

В 2018 году по интернету разошлась серия фотографий (см. фото выше и далее по тексту), сделанных в неизвестном месте и в неизвестное время. На них Михеев на каком-то совещании представляет проект перспективного боевого вертолета. О том, что подобный проект в самом деле прорабатывается, косвенно свидетельствует и ролик «Роскосмоса» к 100-летию ЦАГИ, появившийся в сети в том же 2018 году. Среди прочих кадров там промелькнула установленная в аэродинамической трубе модель перспективного вертолета, в которой нетрудно узнать проект Михеева (см. фото ниже).

Наконец, патент, о котором говорил Михеев, тоже не секретный. Его легко найти в интернете. Это патент RU168554U1 «Скоростной комбинированный вертолет (винтокрыл)». Из описания можно понять, в чем состоит решение, о котором говорил Михеев: «Применив новый принцип, названный нами «концепцией нулевой тяги (ZT – Zero Thrust)», вместо создания вертолета с «жестким» соосным винтом без крыла (S-97), предлагается создание соосного винтокрыла (вертолета с крылом и пропульсивным движителем), обеспечивающего возможность практически полной разгрузки винтов путем уменьшения тяги и оборотов… По концепции ZT уменьшение оборотов винта и его тяги до минимально допустимых величин приводит к качественному изменению характеристик летательного аппарата. Летные данные определяются исключительно аэродинамическими характеристиками планера, а винтокрыл, по существу, превращается в самолет».

Суть идеи в том, что, в отличие от S-97 Raider, на перспективном вертолете фирмы Камов появляется крыло. В чем проблема S-97, которая не позволяет ему летать со скоростью более 450 км/ч? На любых режимах всю подъемную силу создает несущий винт. Для создания достаточной для поддержания аппарата в воздухе вертикальной тяги он должен вращаться с достаточно большой скоростью. Поэтому при скоростях более 450 км/ч скорость наступающей лопасти складывается со скоростью вертолета и становится сверхзвуковой относительно набегающего потока. Это приводит к возникновению ударной волны на концах лопасти, срыву потока, резкому росту сопротивления, резкому росту потребной тяги двигателя, резкому снижению подъемной силы лопасти. Чтобы отдалить момент срыва потока композитные лопасти на S-97 делаются очень жесткими и с узким профилем, что позволяет крепить их к втулке не через привычный автомат перекоса, а бесшарнирно и создавать необходимую тягу с меньшими углами атаки относительно потока. И все же скорость в 450 км/ч является для этой схемы пределом. В проекте Михеева предполагается, что на больших скоростях подъемную силу будет создавать крыло, поэтому нужды в большой вертикальной тяге несущего винта не будет. Его обороты можно снизить, скорость наступающей лопасти уменьшиться и это отодвинет момент возникновения сверхзвукового обтекания до скоростей порядка 700 км/ч.

На первый взгляд, идея выглядит интересно, однако очевиден и ряд серьезных проблем. Во-первых, на рисунке выше хорошо видно, что крыло закрывает значительную часть ометаемой несущими винтами площади. А это значит, что и тяга винтов значительно уменьшиться. Это в свою очередь значит, что надо ставить более длинные и тяжелые лопасти, более мощный и прожорливый двигатель, чтобы винтокрыл той же массы, что и вертолет обычной схемы, мог взлетать и садиться вертикально. И еще не факт, что одной лишь большей тяги будет достаточно для такого взлета, поскольку взаимодействие потока от винта с крылом, стоящим поперек его пути, – отдельный вопрос. И даже если винктокрыл сможет вертикально взлететь на уровне моря, то в горах ему придется туго, а использование вертолета в горах – непременное условие, например, для ВВС Индии и одна из причин, почему американцы вынуждены были закупать Ми-8 для ВВС Афганистана в период охоты за бен Ладеном. Даже ЦРУ своих агентов забрасывало в Афганистан на Ми-8. В любом случае грузоподъемность и высотность такой машины при прочих равных будет куда меньшей, чем у классического вертолета.

Во-вторых, на скорости в 700 км/ч, даже будучи полностью разгруженными, несущие винты и втулка их крепления все равно будут создавать огромное лобовое сопротивление, которое растет пропорционально квадрату скорости, что негативным образом скажется на расходе топлива и на дальности полета. Поэтому предложение делать винтокрыл с убираемым шасси, но при этом оставлять в потоке два огромных трехлопастных несущих винта и высоченную втулку выглядит даже несколько смешным. Словом, компенсирует ли преимущество более высокой скорости меньшую грузоподъемность, высотность и дальность машины такой схемы, большой вопрос.

Любопытно, что еще в рамках минпромторговской программы ОКБ «Камов» демонстрировало на выставках весьма любопытную модель проекта под названием Ка-90 (фото ниже). В ней несущий винт в полете вообще складывался и убирался из потока. Однако практическая реализация такого технического решения сродни фантастике. А у проекта Михеева и без того хватает сложных проблем, помимо врожденных недостатков, перечисленных выше.

В-третьих, гарантированы большие сложности при обеспечении устойчивости винтокрыла на переходных режимах, когда подъемная сила будет переходить от винта к крылу. Разумеется, пилоту поможет компьютер, но задача с точки зрения аэродинамики крайне непростая. Для облегчения ее решения применена схема «утка» с передними горизонтальными плоскостями, которые помогут отлавливать баланс машины, но баланс этот может меняться так резко, особенно при боевом маневрировании, что парировать возмущающие моменты будет проблематично даже с помощью компьютера. Эта задача кажется куда более сложной, чем обеспечение устойчивости на переходных режимах того же конвертоплана, а ведь у нас конвертопланов потому и нет, что обеспечить их надежность очень сложно.

В-четвертых, нетривиальна задача разработки комбинированной двигательной установки, которая должна уметь создавать и вращающий момент на валу несущего винта, и горизонтальную реактивную тягу. В России и обычные турбовальные газотурбинные двигатели для большинства классов вертолетов создать на конкурентоспособном техническом уровне не удается десятилетиями, а комбинированный двигатель для винтокрыла – еще более сложная задача.

Разумеется, все эти трудности проекта ОКБ «Камов» в принципе разрешимы, но в перспективе 10-15 лет напряженной работы всей отрасли при бесперебойном государственном финансировании и наличии достаточного количества квалифицированных кадров, в том числе и в отраслевых НИИ. О том, насколько эти сложности напугали заказчика, можно судить по тому, что в качестве основы для перспективного боевого вертолета Минобороны взяло куда более простой проект Ми-X1 (см. рисунок выше). Он предусматривает использование классической милевской схемы с бесшарнирным креплением жестких композитных лопастей. Горизонтальную тягу обеспечит хвостовой толкающий винт, который одновременно будет выполнять и традиционную для него роль, компенсируя крутящий момент несущего винта (для этого используются отклоняющие поток вертикальные плоскости). Представители холдинга «Вертолеты России» уже говорят, что не стоит ждать от будущего боевого вертолета чего-то в стиле боевой техники из фильма «Аватар». Не исключено, что и хвостовой винт останется самым обычным. Скорость обещают порядка 500 км/ч, но за счет чего она будет больше, чем у S-92, непонятно.

Однако Михеев, судя по всему, не желает мириться с подобным «бесперспективным» скоростным вертолетом и продолжает пробивать свой проект в инициативном порядке.

«Мы в очень интересное время живем, – говорит Михеев, возможно, в ироническом смысле. – Конечно, есть трудности, мы переживаем, но обратите внимание, что то, о чем мы сегодня говорили, не записано ни в каких решениях политбюро, но эта задача решается, потому что наши инженеры – подвижники, люди нестандартные. Они ставят перед собой лично задачу, ее выполняют и получают от этого удовлетворение. Я горжусь той работой, которую делаю, горжусь людьми, которые окружают меня, и, возможно, моя нестандартность в какой-то степени и их вдохновляет. Все ли мы сумеем сделать? Наверное, не все. Но задач, которые стоят перед страной, еще очень-очень много».

Задач много. А вот таких нестандартных людей, как Михеев, которые запросто могут назвать решение высоких руководителей дурью, все меньше.

Холдинг НИКС – это сеть из более чем 100 магазинов цифровой техники по всей России; это инжиниринговый центр по проектированию высокотехнологичных производств «Проектмашприбор», на 75% принадлежащий компании НИКС и на 25% – Госкорпорации «Ростех»; это нанотехнологическая лаборатория, в стенах которой разработаны и изготовлены сканирующие туннельные микроскопы, исследуется квантовый электронный транспорт в металлических наноструктурах, ведутся работы по квантовым вычислениям; это агропромышленный комплекс «Тюринский» площадью 19 800 га в Тульской области, который по производительности труда сопоставим с немецкими фермерскими хозяйствами.

Читайте также:

ЧерноНЕбыль

Страшная неправда.

Международное право и лево Америки

Баллада о Троцком.

Социолог, предсказавший распад СССР, предрекает крах Америке

И произойдет это к 2050 году.