Почему американские военные отказались от летающих тарелок?

Авиастроительная компания Avro Canada, которая, наверно, знакома вам по весьма совершенному сверхзвуковому истребителю 1950-х годов CF-105 Arrow, среди прочей экзотической эзотерики занималась «летающей тарелкой» Avro Canada VZ-9; её полёт должен был осуществляться и управляться с широким использованием так называемого эффекта Коанда. Причём «тарелка» существовала не только в воображении уфологов:

Видео демонстрирует главную проблему аппарата — неустойчивость при начале набора высоты или подъёме выше допустимого экраном. Но вот что любопытно: недавно рассекреченные материалы по «тарелке», кажется, противоречат подобной причине сворачивания инициативы.

«Проект 1794» подразумевал достижение очень амбициозных целей: «Скорость от М3 до М4, потолок более 30 км и максимальная дальность в районе 1 850 км». Именно так планировавшиеся ЛТХ описаны в меморандуме 1956 года. Особенно интересен пункт про скорость, которую оценили на основе продувок модели в сверхзвуковой аэродинамической трубе: в 1956 году говорить об М4 было, на первый взгляд, непросто. Рекорд SR-71 Blackbird — 3 529,56 км/ч — достигнут лишь в 1976 году, спустя пару десятилетий. Что позволяло конструкторам, среди которых следует выделить «Джека» Фроста, надеяться на такие параметры?

У испытывавшегося второго (первый летал мало) прототипа выхлопные газы поступали от турбины в кольцеобразное сопло, расположенное по периметру «тарелки». Выходивший из сопла воздух должен был «прилипать» к поверхности аппарата и перетекать под крыло, увеличивая подъёмную силу за счёт использования выхлопных газов двигателя. Остальная часть продуктов сгорания направлялась вниз, создавая тягу. Это позволяло бы получать дополнительную подъёмную силу просто за счёт роста КПД двигательной установки, который тратился бы частью на тягу (как у самолёта), а частью шёл бы на подъёмную силу без дополнительных (по сравнению с обычными ЛА) затрат топлива. Полёт вперёд должен был осуществляться за счёт управления вектором тяги отклоняющимися заслонками по периметру «тарелки» и (или) его, аппарата, общим наклоном.

Поясним. Мы сомневаемся в реальности достижения М4 на конкретном аппарате, показанном выше. Однако значительный потенциал у машин такого рода всё же есть. Кроме перечисленного, за счёт использования плотно прилегающего пограничного слоя такие ЛА должны иметь заметно лучшее ламинарное обтекание. Кроме того, ЛА с дисковидным крылом потенциально значительно безопаснее вертолётов за счёт простоты управления, высокого аэродинамического качества при парашютировании и значительного экранного эффекта при посадке (за счёт большой хорды крыла), делавшего нереальным приземление при непогашенной скорости.

Подобный вариант создания подъёмной силы был, кстати, удачно реализован на серийном Ан-72 (в качестве вспомогательного), вот только у этого самолёта эффект Коанда достигался лишь при отклонении предкрылков и закрылков (на взлёте), а при движении по-самолётному перетекание пограничного слоя воздуха, «прилипавшего» к крылу, не использовалось.

Проекты «летающих тарелок» на базе эффекта Коанда существовали для тяжёлых и лёгких двухместных машин, однако летали лишь небольшие прототипы. (Иллюстрации USAF Project 1794.)

Первый подлёт второго прототипа Avro Canada VZ-9 Avrocar был выполнен в декабре 1959 года, последний — в марте 1961-го, а в декабре того же года программа была свёрнута. Причиной — именно причиной, а не поводом, которым послужило завершение финансирования без своевременного продления, — была недостаточная устойчивость «тарелки» в полёте. На месте она висела неплохо, однако при поступательном движении диск начинало болтать. Почему — понятно: аэродинамика самолёта (мы предпочитаем называть его именно так, хотя этот «самолёт» был вертикального взлёта) была запредельно далека от стандартной, а рассчитать её теоретически было чрезвычайно сложно. Здесь требовались обширнейшие испытания с корректировкой всех элементов системы. А американские военные расценивали ЛА как очередной обычный самолёт, требуя от конструкторов завершения разработки в те же сроки, что и для стандартных монопланов. Они просто не понимали, что между традиционными конструкциями и «тарелкой» Avro лежала пропасть; они хотели революции в авиации здесь и сейчас, но безо всякого срыва первоначальных сроков.

Как легко заметить по видео, проблемой был именно переход с зависания к горизонтальному полёту. При висении на одном месте аппарат обеспечивал себе устойчивость за счёт поддува в кольцеобразное сопло и, дополнительно, с помощью вращения турбин в горизонтальной плоскости. При начале самолётного движения или превышении высоты в четыре фута возникала нестабильность: экранный эффект слабел, а подъёмная сила от крыла ещё не достигала нужных значений (мала скорость), да и рули были весьма слабыми, поскольку управление отклоняющимися заслонками требовалось ещё шлифовать и шлифовать...

По сути, «Проект 1794» не просто имел дело с самолётом необычной формы: он совмещал применение практически неисследованной на тот момент силы Коанда с концепцией летающего крыла. Даже последнее требовало очень серьёзной автоматизированной системы управления отдельными участками поверхности крыла, а эффективного опыта такого рода в то время просто не существовало.

Проблему можно было решить, использовав несколько менее радикальный дизайн. Именно так почти в те же годы поступил М. О. Суханов со своим дископланом. Несмотря на сходную концепцию дисковидного крыла, аппарат (увы, планер) Суханова сохранил кабину пилота и ВХО, что позволило в зародыше решить проблемы с устойчивостью. Сохранился лишь экранный эффект — просто огромный благодаря большой хорде дисковидного крыла. При посадке, снизившись до определённой высоты, пилот ничего не мог поделать, пока скорость планера не падала ниже конкретного значения, — лишь тогда он приземлялся. На самом деле это скорее даже преимущество (неопытный лётчик не сможет сесть при любой ошибке в управлении: экранный эффект кругового типа не даст ему скапотировать, воткнуться носом в землю и т. д.). Однако эффект Коанда в аппарате как раз реализован не был: его развитие остановилось на фазе безмоторного планера, да и концептуально он скорее был нацелен на эксплуатацию качеств дисковидного крыла, а не нового типа генерации подъёмной силы.

Первым эффект Коанда использовал реактивный биплан Coandă-1910 (1910 — год постройки). Всем хороша была машина, но конструктор ещё не знал, что реактивные двигатели нельзя ставить перед хвостом. (Илл. Wikimedia Commons.)

В целом судьба эффекта Коанда в авиации до сих пор определялась не его потенциальными преимуществами или недостатками, а терпеливостью разработчиков и тех, кто их финансировал. Тот же вертолёт MD 520 успешно использует эффект для замены хвостового винта — и демонстрирует отличные для своего класса ЛТХ при пониженной шумности. Напомним, правда, что его разработка заняла столько времени (с 1975 года до внедрения в серию в 1991-м), что начала его одна фирма, а закончила другая, поскольку первая разорилась и была куплена Boeing.

Так что же, у дискообразных ЛА совсем нет будущего? Не всё так просто:

Словом, перспективы у такого принципа есть, а эпоха относительно доступных БПЛА, позволяющих с умеренной тратой средств (например, аппарат на видео выше весит 526 г; увы, пока это почти вся доступная информация) отработать самые необычные авиационные концепции, позволяет надеяться, что со временем его потенциал будет использован в полную силу и в пилотируемой авиации.

Подготовлено по материалам Wired и других источников.                                                                                                                       Текст: Александр Березин