Що таке конвертоплан

Що таке конвертоплан? Це гібрид літака та гелікоптера. Він поєднує в собі переваги обох видів літальних апаратів, але, що цікаво, має й свої унікальні недоліки.

Ідея створити літальний апарат, здатний злітати і сідати як гелікоптер та виконувати горизонтальний політ як літак із тією ж швидкістю (а швидкість гелікоптерів обмежується їхньою конструкцією) і дальністю, лежить на поверхні.

Але минуло дуже багато часу, перш ніж цю ідею вдалося втілити в реальність.

Конвертоплан Bell Boeing V-22 Osprey

Історія конвертоплана

Звісно, схрестити гелікоптер і літак інженери намагалися давно, але такі варіанти, як “автожир” або “винтокрил”, чомусь не підійшли. Точніше кажучи, не склалося з їхньою ефективністю, адже в кожному з режимів (літаковому та гелікоптерному) щось було зайвим.

А от варіант конвертоплана, у якого одні й ті самі гвинти працюють і як несучий гвинт, і як тяговий у режимі літака, здавався дуже вдалим.

Варіанти літальних апаратів із поворотними двигунами пропонувалися ще в 30-х роках 20-го століття. У 1936 році Курочкіним (“Сокіл”), у 40-х роках німецькою компанією Focke-Achgelis був навіть створений макет конвертоплана Fa 269, який, з очевидних причин, не встигли реалізувати.

Були ще ідеї літаків, що встановлюються вертикально (тобто носом угору). Деякі з таких варіантів навіть випробовувалися (Convair XFV-1 або Ryan X-13 Vertijet). Але після кількох “посадок на хвіст” від ідеї відмовилися.

Першим вдалим конвертопланом можна вважати Ryan Hiller XC-142A, який здійснив перший політ у 1964 році, але в серію так і не пішов, хоча й умів літати навіть хвостом вперед.

Ryan Hiller XC-142A

Конвертоплан СРСР

Існував і проєкт радянського конвертоплана, який називався Мі-30 і мав, за задумом інженерів, замінити Мі-8, перевершивши його за швидкістю та дальністю. Але Мі-8 літає й досі, а Мі-30 далі проєкту не пішов.

У СРСР для такої машини використовували іншу назву — “винтоплан”, але суть залишалася тією ж — гібрид літака та гелікоптера. Проте далі розрахунків справа не пішла.

Так само, як і в разі іншого радянського проєкту — Ка-22, який конвертопланом не був, його гвинти залишалися нерухомими. Обидва проєкти залишилися лише на папері у вигляді ескізів і розрахунків. Радянський конвертоплан так і не злетів.

У 1951 році за справу взялася компанія Bell і побудувала експериментальний Bell XV-3, який через 3 роки зміг перейти з вертикального в горизонтальний політ, а в 1961 — Bell X-22, який також не знайшов свого місця в небі.

Як, утім, і французький Nord 500 Cadet, і німецький VC-400, і багато інших, зокрема XV-1, XV-2 від McDonnell Douglas.

Але в Bell не здавалися: у 1977 році перший політ здійснив XV-15 (Model 301). А в 1981 році до роботи підключилася Boeing, точніше підрозділ Boeing Vertol, так з’явився XV-15S, який став прототипом того самого V-22 Osprey.

Перший конвертоплан V-22 Osprey

Перший політ Bell Boeing V-22 Osprey здійснив у 1989 році, а на озброєння був прийнятий лише у 2005.

Osprey — перекладається як Скопа. Хижа пташка, яка живе на всіх континентах, крім Антарктиди. Гарна назва для універсального транспортного літального апарата. Ще Скопа унікальна тим, що вона єдиний вид у своєму сімействі, так само як і конвертоплан.

Наразі V-22 є єдиним серійним конвертопланом, який здатен розігнатися до 565 км/год і піднятися на висоту 7,6 км. І головне, V-22 не потрібна злітна смуга, як літаку, але швидкість у нього цілком літакова.

Osprey легко сідає на палубу авіаносця або гелікоптероносця

Він існує в трьох варіантах: десантному, рятувальному та протичовновому. Osprey — це ні гелікоптер, ні літак, це окремий тип літального апарата. Перший у своєму роді (якщо не враховувати прототипи).

“Оспрі” закупили лише Корпус морської піхоти США та флот. В армії віддали перевагу старим добрим гелікоптерам, незважаючи на всі переваги конвертоплана за швидкістю.

Адже перші моделі V-22 коштували понад 100 мільйонів доларів за одиницю.

В армії вирішили, що краще купити більше гелікоптерів за ті самі гроші, тим більше, що обслуговування гелікоптерів уже налагоджене, і його вартість порівняно з конвертопланами значно нижча.

Характеристики V-22 Osprey

Застосування цього літального апарата суто військове, але…

Пасажирський конвертоплан

Невдовзі обіцяє з’явитися цивільний і легший конвертоплан Agusta Westland AW609, який до певного часу носив назву Bell/Agusta (без Bell тут ніяк не обійшлося).

Agusta Westland AW609

AW609 також розганятиметься до 510 км/год, але замість 24 десантників перевозитиме 9 пасажирів і 2,5 тонни вантажу.

Але оскільки цей апарат літає ще з 2003 року, бере участь в авіашоу, а замовлень на його виготовлення так ніхто і не зробив, найімовірніше, цивільний сектор поки що не дуже зацікавлений у ньому.

V-280 Valor

Військові ж чекають на нову модель V-280 Valor від Bell/Lockheed. Цього разу поворотними є не вся гондола двигуна, а лише гвинти. Це має позбавити інженерів деяких проблем із двигунами, які є в Osprey сьогодні.

V-280 Valor

На випробуваннях Valor вдалося розігнати до швидкості 518 км/год, а розрахований він на перевезення 4,5 тонни вантажу, що на пів тонни менше, ніж у попередника.

А от практична дальність має зрости до 3900 км, на 48% більше, ніж у V-22.

Valor уже виграв конкурс, його постачання розпочнуться у 2025 році, він має замінити близько двох тисяч знаменитих гелікоптерів “Чорний яструб” уже до 2030 року.

Для порівняння, Black Hawk може перевезти близько 1,2 тонни вантажу з крейсерською швидкістю 282 км/год на 584 кілометри. Його максимальна швидкість — 296 км/год.

Valor же перевозитиме 4,5 тонни зі швидкістю майже вдвічі більшою і на значно більшу відстань.

Якщо ж конвертоплан не завантажувати повністю, а, наприклад, перевозити невеликий загін спецназу зі спорядженням, то дальність зросте до 1480 кілометрів.

Чудові тактичні можливості, за які армія США готова платити вдвічі дорожче.

Адже єдиний недолік конвертоплана — це його ціна. Вартість Valor — 43 мільйони доларів за одиницю, а UH-60 “Black Hawk” — лише 21 мільйон.

Характеристики V-280 Valor

Принцип роботи конвертоплана

Чому ж для створення конвертоплана минуло так багато років? На перший погляд здається, що конвертоплан працює просто:

1. Летимо як гелікоптер — повертаємо двигуни вгору
2. Летимо як літак — повертаємо двигуни горизонтально
3. Між першим і другим режимом — двигуни плавно повертаються

Проблема полягала саме в гібридності конструкції. Найскладнішим і найнебезпечнішим є саме перехід із одного режиму в інший.

Ця штанга на носі використовується для дозаправки в повітрі

Виявилося, що без сучасних автоматичних систем управління створити надійний конвертоплан неможливо.

Саме проблема з поворотом двигунів спричиняла найскладніші технічні проблеми, і цей же поворот створював найбільшу небезпеку, яка призводила до реальних катастроф під час випробувань і після прийняття на озброєння.

Перехід із режиму зависання в режим горизонтального польоту займає цілих 12 секунд. За цей час конвертоплан має розігнатися до мінімально необхідної швидкості літака (ймовірно, це швидкість близько 400 кілометрів на годину), щоб його крило створювало достатню підіймальну силу.

Обидва двигуни конвертоплана з’єднані між собою спеціальним валом, який передає обертальний момент від одного двигуна до іншого, це зроблено для того, щоб у разі відмови одного двигуна другий міг обертати обидва гвинти одночасно, і конвертоплан не перекинувся.

Це технічна проблема. Але є ще проблема з управлінням і людським фактором.

Навіть зараз пілоти гелікоптерів, які перевчаються літати на Osprey, скаржаться, що в режимі гелікоптера і в режимі літака одні й ті самі органи управління відповідають за різні функції. Важко перевчатися як пілотам літаків, так і пілотам гелікоптерів.

До того ж конвертоплани все ще дорожчі за гелікоптери як у закупівлі, так і в обслуговуванні, пілотів потрібно довго перевчати, але все одно аварійність у “Оспрі” доволі висока.

Чому конвертоплани коштують так дорого

Якщо порівняти вартість військово-транспортного літака C-130 і гелікоптера UH-60 із конвертопланом V-22 Osprey, стає трохи сумно. Конвертоплан обходиться дуже дорого, не варто чекати в найближчому майбутньому аеротаксі у вигляді конвертопланів. Літак може перевезти вдвічі більше вантажу (або людей) на втричі більшу відстань, і коштувати це буде в 45 разів дешевше.

Натомість конвертоплан найдорожчий в обслуговуванні та за вартістю льотної години. Якби V-22 виготовили такою ж великою партією, як C-130 (2600 одиниць) або UH-60 (4000 одиниць), це могло б знизити його вартість. Але їх побудували лише близько 400 штук.

Конвертоплани навіть після відпрацювання всіх конструкторських рішень і запуску в серійне виробництво дорожчі за літак чи гелікоптер, і ось чому:

1. Гібридна система управління двигунами складніша, ніж у гелікоптера і тим більше ніж у літака з нерухомим крилом
2. Багато деталей і компонентів не уніфіковані і виробляються лише для конвертопланів, тому коштують дорого
3. Конвертоплан розробляли і доводили дуже довго, усі витрати на розробку враховані виробниками в ціні готових машин
4. Технічне обслуговування набагато складніше і дорожче, ніж у гелікоптера
5. Перевчання пілотів — також коштує чималих грошей
6. Виправлення “дитячих хвороб” — обходиться не безкоштовно

Єдиний серійний конвертоплан

Переваги конвертоплана

1. Більша дальність, ніж у гелікоптера, мінімум на 50%
2. Швидкість вища, ніж у гелікоптера, на 80%
3. Вантажопідйомність майже в 4 рази вища, ніж у гелікоптера
4. Може сідати і злітати з будь-якої рівної площадки, на відміну від літака

Конвертоплан має більшу дальність і вантажопідйомність, ніж гелікоптер, тому що в режимі літака для створення підіймальної сили використовується крило, а це ефективніше, ніж триматися в повітрі за рахунок обертання гвинта.

Швидкість конвертоплана також вища, ніж у гелікоптера, про це було сказано вище.

На відміну від літака, конвертоплану не потрібна злітно-посадкова смуга. Він може злітати майже як літак із коротким пробігом для економії пального або як гелікоптер — строго вертикально.

Недоліки конвертоплана

1. Висока вартість закупки та обслуговування
2. Висока аварійність через технічні несправності
3. Складність управління
4. Дальність значно нижча, ніж у літака

Конвертоплан набагато дорожчий порівняно з конкурентами, і, схоже, у найближчому майбутньому його ціна не зменшиться, адже чекати великих партій не доводиться через ціну. Такий собі замкнений круг.

Це поки що менш вивчена і надійна конструкція, ніж літак чи гелікоптер.

Тим не менш, Osprey — перший і поки що єдиний серійний конвертоплан у світі. І якщо армія США обрала для заміни своїх “Чорних яструбів” V-280 Valor, то цей літако-гелікоптер точно займе свою нішу. При цьому гелікоптери також нікуди не поділися.