Зачем нужны «кривокрылы», «летающие ванны», «бесхвостки» и другие странные самолеты?

Огромное разнообразие летательных аппаратов, созданных человеком, поражает воображение. Но еще больше удивляют некоторые из них: судя по внешнему виду такие конструкции не должны подняться в воздух ни в коем случае. Тем не менее, странный внешний вид ничуть не мешает подобным изделиям благополучно взлетать, перемещаться и садиться. Причем иногда довольно успешно. Зачем нужны такие летательные аппараты, какие цели преследовали конструкторы, создавая необычные творения?

«Летающая ванна» М2-F1

Традиционно принято считать: подъемную силу создают крылья или винты. А что если вместо них использовать фюзеляж летательного аппарата, придав конструкции особую форму? Чтобы проверить идею на практике, несколько десятилетий назад американцы разработали NASA M2-F1. Реализацию проекта инициировало само время: в 50-е годы бурно развивалась космонавтика и ракетостроение. К началу 60-х ученые «вычислили»: наиболее оптимальная форма, для, например, спускаемого с орбиты аппарата – конус с тупым концом. Такая конструкция позволяет пройти с наименьшими повреждениями через плотные слои атмосферы. Подобная форма стала наилучшей и для баллистических ракет.


Если мыслить логически дальше, то и летательный аппарат в виде конуса должен летать. Специалисты НАСА уточнили: у машины такой формы верхняя часть должна быть плоской.

Суть проекта

Его рабочее название – М2. Речь идет о спускаемом пилотируемом аппарате, который, сойдя с орбиты, смог бы преодолеть атмосферный слой на протяжении 5400 км и уйти при необходимости в сторону на 1400-1450 км. Проект представили NASA и ВВС США, которые идею отвергли. Однако ученые-энтузиасты из американского космического ведомства на свой страх и риск продолжили исследования.

Готовый аппарат

На конструкцию нашли деньги, хоть и немного (в нынешнем виде примерно 240 тыс. долларов). Поэтому аппарат отличался крайней простотой (некоторые плоскости позаимствовали у «Сессна-150»). Из-за характерной формы его назвали «летающей ванной», на которую он действительно был похож.


Сначала опытный образец продули в аэродинамической трубе и получили удовлетворительные результаты. Потом таскали по ВПП на тросу за автомобилем Pontiac Bonneville со скоростью 190-195 км/ч, немного приподнимая в воздух. Однако для получения более полных выводов аппарат требовалось испытать на высоте. Первый полет («ванну»-планер буксировал самолет С-47) состоялся в 1963 году. NASA M2-F1 отцепили, и он без проблем спланировал на землю.




«Летающая ванна» доказала: аппарат, имеющий соответствующий фюзеляж, может летать и без крыльев. На высоте машина хорошо управлялась, а подъемная сила была достаточной. В результате получили данные, на основе которых стало возможным создавать летательные аппараты с учетом формы фюзеляжа, что упрощало конструкцию, не уменьшая при этом подъемной силы.

McDonell Douglas X-36

То, что летать можно и без крыльев, выяснилось. А как насчет хвоста? Оказалось, что перемещаться по воздуху можно и без него, что успешно доказал самолет-«бесхвостка» Х-36. Он интересен еще и тем, что у него не только отсутствовал киль, но и …пилот. Модель управлялась с земли.


Это был уменьшенный прототип (28 %) самолета без хвостового оперения с соплами, позволяющими менять вектор тяги. Разработка велась в 90-х годах компанией Boeing при участии NASA, а также филиалом McDonnell Douglas фирмой Phantom Works. Готовый прототип с двигателями Williams Research F112 взлетел в воздух в 1997 году. Отсутствие хвоста должно было дать такие преимущества, как снижение массы самолета, уменьшение лобового сопротивления, увеличение дальности полета, а также маневренности.


Проведенные испытания показали хорошие результаты: по некоторым данным, они даже превзошли ожидаемые. Однако на сегодняшний момент никаких новостей о проекте Х-36 нет: закрыт он или работы продолжаются, неизвестно.

«Косокрылка» Ames AD-1

Пытливый человеческий ум идет дальше: что если крыло не трогать, а как-то изменить его? Да запросто! К вашим услугам – Ames AD-1, экспериментальная модель с крылом, «пристроенным» к фюзеляжу наискосок. Как и кому это пришло в голову? И зачем?


Еще во времена Второй мировой войны в Германии Рихард Фогт активно работал над самолетом с асимметричным крылом. Главная мысль заключалась в том, что придание особой формы плоскости снизит лобовое сопротивление. Взлетать самолет должен с обычным крылом, а после набора высоты его поворачивать. Однако немецкие идеи остались на бумаге, а воплотить их в металл удалось американцам. И здесь опять не обошлось без участия НАСА. Специалисты выяснили, что нестандартное крыло:

✅ уменьшает лобовое сопротивление до 20 %, волновое на сверхзвуке – до 26 %
✅ снижает вес самолета на 14 %

Даже этих достоинств было достаточно, чтобы задуматься о постройке сначала макета, а потом и действующей модели. Предполагалось, что изменение положения крыла при совершении дальних рейсов обеспечит лучшую скорость и экономию топлива.

Испытания

После успешных полетов беспилотника, приступили к постройке полноценного аппарата. Его крыло способно было поворачиваться на 60° по отношению к фюзеляжу, что обеспечивал специальный электродвигатель. Чтобы уложиться в бюджет, основные силовые агрегаты поставили маломощные.


В небо самолет поднялся в 1979 году. Взлет происходил с крыльями, расположенными перпендикулярно по отношению к фюзеляжу. Потом они поворачивались на нужный угол. Всего до 1982 года провели 79 полетов. Летчики-испытатели положительно оценили машину. Однако, достигнув требуемых результатов и получив нужные данные, аппарат отправили в музей. NASA – исследовательская организация, а компании, занимающиеся постройкой самолетов, идеей воспользоваться не рискнули: одно дело дешевая маленькая модель и другое – огромный дорогущий лайнер.

Проект X-48

Это самолет, разработанный согласно концепции «летающее» или «смешанное» крыло (BWB). Идею пытались реализовать с 90-х годов. Сначала этим занималась McDonnell Douglas, потом – Boeing, поглотившая компанию. Также к работам присоединилась НАСА, а позже и Пентагон. «Судьба проекта» была нелегкой. Несмотря на некоторые успехи, военные отказались от дальнейшего финансирования. В итоге проект тянет более 20 лет один «Боинг».



Последняя модификация носит название X-48C. Главная проблема самолетов подобной конструкции – плохая устойчивость на малых скоростях и высотах. На ликвидацию этого недостатка и были направлены усилия экспериментаторов. Результат получился вполне удовлетворительным.


Беспилотный образец Х-48С устойчиво летает на скоростях менее 200 км/ч, для взлета и посадки ему нужна сравнительно небольшая полоса. Плюс, аппарат имеет модульную конструкцию и может быть приспособлен для любых целей.

Что в итоге

В чем же дело? Как всегда, в деньгах и желании рискнуть. Военные, отказавшиеся финансировать проект, время от времени бросают на него взгляды: в Пентагоне никак не могут прийти к единому мнению насчет Х-48С. Однако в июне этого года промелькнуло сообщение (Aerospace Daily & Defense Report), что ВВС США снова начали испытательные запуски экспериментального беспилотника. Значит, дело сдвинулось с мертвой точки и есть шанс увидеть интересную машину в воздухе уже в полномасштабном размере.