Беспилотная версия вертолёта Kaman K-MAX

1-04-2014, 04:40

Первая мысль при знакомстве с Kaman K-MAX — это невозможно!

Вертолет нарушает пространственно-временной континуум и законы евклидовой геометрии, иначе как объяснить схему движения его лопастей? В отличие от соосной схемы, при которой плоскости вращения винтов располагаются параллельно друг другу, или поперечной схемы, при которой втулки винтов разнесены на значительное расстояние, превышающее длину лопастей, здесь происходит нечто невообразимое — роторы K-MAX пересекаются в пространстве! Еще мгновенье, и они вдребезги разнесут втулки винтов и перерубят друг друга! Но нет… лопасти чудесным образом проходят сквозь материю и расходятся в стороны. Вертолет благополучно продолжает свой полет.

Вышеописанная схема с перекрещивающимися роторами получила название «синхроптер». Гениальное изобретение принадлежит немецкому инженеру Антону Флеттнеру, проводившему эксперименты с такими машинами еще на рубеже 30—40-х годов (Fl.265 и Fl.282 «Колибри»).

Синхроптер — двухвинтовой вертолет поперечной схемы с перекрещивающимися несущими винтами. Винты вращаются в противоположных направлениях, при этом их оси вращения расположены под небольшим углом друг к другу. Вращение винтов синхронизировано при помощи жесткой механической связи для гарантированного предотвращения столкновения лопастей.

Как и у вертолетов с соосной схемой несущих винтов (например, вертолетов ОКБ Камова), у синхроптеров отсутствуют громоздкая хвостовая балка и потери мощности на привод рулевого винта. Среди других преимуществ по сравнению с «классическими» одновинтовыми вертолетами — меньший уровень шума и вибрации. Меньший момент инерции — и, как следствие, лучшая маневренность.

В то же время схема с перекрещивающимися роторами позволяет отказаться от сложной колонки несущих винтов: простая и легкая трансмиссия способствует уменьшению стоимости синхроптера и облегчает его обслуживание в сравнении с вертолетами с соосными винтами.

Ключевой недостаток синхроптеров — меньший КПД несущих винтов в горизонтальном полете вследствие их взаимного влияния друг на друга. Кроме того, плоскости винтов незначительно развернуты в разные стороны — уменьшается тяга (вектор тяги на косинус угла). В результате синхроптеры несколько уступают в скорости вертолетам, построенным по другим схемам. Другой неприятной особенностью являются возникновение продольного момента и проблемы с балансировкой винтокрылой машины. Для управления вертолетом используются сервозакрылки на лопастях несущих винтов.

Беспилотная версия вертолёта Kaman K-MAX

Специфическая схема является своеобразной «визитной карточкой» Kaman Aircraft. Эта небольшая вертолетостроительная фирма традиционно занимает узкие ниши гражданского рынка вертолетов специального назначения и создает специализированные машины для военных заказчиков. Объемы выпуска серийной продукции ограничены парой десятков (в лучшем случае — сотен) экземпляров. Среди наиболее известных работ — Kaman (легкий противолодочный/многоцелевой вертолет SH-2 «СиСпрайт», которым оснащались все крейсеры и фрегаты ВМС США в 60—70-х гг.).

Помимо «СиСпрайта», построенного по обычной одновинтовой схеме с рулевым винтом, «Каман Эйркрафт» весьма преуспела в создании вертолетов с перекрещивающимися винтами. Основатель фирмы Чарльз Каман построил свой первый синхроптер K-125 в 1945 году, но первая коммерчески успешная модель появилась двумя годами позже. Поисково-спасательный и пожарный синхроптер Kaman HH-43 Huski серийно строился по заказу ВВС США и экспортировался в другие страны мира.

Спустя полвека после успеха «Хаски» Kaman Aircraft решила вновь обратиться к созданию вертолетов с перекрещивающимися несущими винтами. В 1991 году в воздух поднялся прототип летающего крана K-MAX, предназначенного для перевозки грузов на внешней подвеске.

По мнению специалистов «Каман Эйркрафт», синхроптеры наиболее эффективны в операциях, связанных с вертикальным подъемом груза, т.к. два несущих винта создают большую подъемную силу, а компоновка обеспечивает концентрацию подъемной силы в центре тяжести вертолета. Конструкция позволяет создать «клинообразный» силуэт, способствующий улучшению обзора нижней полусферы из кабины — когда требуется проконтролировать состояние груза на внешней подвеске, а также выбрать с высокой точностью место для его выгрузки или подбора.

Немаловажным условием является отсутствие рулевого винта: в условиях, где обычно работают летающие краны (стройплощадки, лесоповалы) велика вероятность случайной «встречи» с линиями ЛЭП, ветвями деревьев и близкорасположенными строениями. В этом плане синхроптер гораздо безопаснее обычных вертолетов.

Что касается скорости (макс. допустимая скорость К-MAX всего 185 км/ч), то она не играет большого значения в характеристиках летающих кранов, обычно совершающих челночные полеты на короткое расстояние.

Вертолет K-MAX создавался с прицелом на интересы лесозаготовительных и деревообрабатывающих компаний: небольшой, предельно надежный летающий кран для трелевки бревен. Подготовленный для работы в условиях холодного климата и ограниченного технического обслуживания в полевых условиях. Улучшенный обзор, усиленное трехопорное шасси, отказ от сложного и капризного оборудования.

Работа на лесоповалах, на труднодоступных склонах и на стройплощадках представляет немалую угрозу для жизни и здоровья пилота. На первый план выходят меры по обеспечению безопасности: вертолет K-MAX стандартно оснащается ударопоглощающим креслом Simula с пятиточечным ремнем безопасности, способным сохранить жизнь пилоту при ударах с перегрузкой до 20g.

Примечательно, что из 38 построенных экземпляров Kaman K-MAX к настоящему времени в результате различных аварий и нештатных ситуаций было потеряно двенадцать машин. Тем не менее, оставшиеся вертолеты продолжают активно эксплуатироваться лесозаготовительными и строительными компаниями США, Германии, Швейцарии, Колумбии и Новой Зеландии.

…Он был отличным парнем и работал на совесть. Но спокойной мирной жизни не получилось — вертолетом-трудягой заинтересовался Пентагон.

— Получите повестку, распишитесь.

О том как K-MAX тянул солдатскую лямку

В современных локальных войнах основная часть вылетов авиации приходится на транспортировку различных грузов в зоне конфликта. Особое напряжение испытывают вертолетчики, на чьих плечах лежит снабжение многотысячных армий, рассредоточенных по отдельным блокпостам на огромной территории, зачастую в труднодоступной местности, в окружении враждебного населения.

Речь, несомненно, идет об Афганистане. С похожими трудностями впервые столкнулись ВВС 40-й армии: вертолетчикам в зимнее время приходилось проявлять чудеса выносливости, снабжая 100-тысячный воинский контингент всем необходимым — от продовольствия, боеприпасов и керосина, до палаток, теплой одежды, книг и других специфических грузов.

Знают об этом и янки, уже много лет ведущие бесплодную борьбу с террористами Аль-Каиды в горных ущельях Афгана. Нормы снабжения солдат постоянно растут. Грузопоток увеличивается.

На этом и решила сыграть фирма Kaman, предложившая военным неожиданное решение проблемы — беспилотное транспортное средство, способное в автоматическом режиме доставлять грузы в зоне конфликта.

Беспилотная версия вертолёта Kaman K-MAX

В сложившейся ситуации такой транспорт выглядит оправданным решением: человеку незачем рисковать жизнью в столь банальных и простых миссиях, ежедневно летая над враждебной территорией. Долететь из точки А (аэродром Баграм) в точку Б (удаленный блокпост под Джелалабадом) и осторожно выгрузить груз на каменистом плато — для такой миссии не требуется продвинутых суперкомпьютеров, особых навыков пилотирования и каких-либо сложных технических решений. Весь полет происходит по данным системы GPS, сигналам радиомаяков, а при необходимости — под дистанционным контролем оператора.

Первый прототип транспортного беспилотного вертолета K-MAX Unmanned Multi-Mission Helicopter, созданного в сотрудничестве с корпорацией Lokheed Martin, был представлен военным в 2008 году. Обновленная версия появилась в 2010 г.

В том же году фирма Kaman получила грант в размере 46 млн. долл. на постройку двух транспортных «беспилотников» для демонстрации возможности этой системы на практике. Проект курировало командование морских авиационных систем (NAVAIR). К концу 2011 года оба заказанных вертолета, получив соответствующую раскраску авиации Корпуса морской пехоты, прибыли в афганские горы и приступили к пробным полетам.

Первый транспортный вылет в условиях, приближенным к боевым, состоялся 17 декабря 2011 года. Беспилотник доставил на внешний подвеске 1,5 тонны продовольствия на удаленную базу Combat Outpost Payne.

Беспилотная версия вертолёта Kaman K-MAX

Морпехам идея приглянулась — беспилотники стали регулярно посылать на задания. По состоянию на февраль 2013 г. оба K-MAX выполнили 600 вылетов над афганскими горами, проведя в воздухе свыше 700 часов и перетащив за это время около 900 тонн различных грузов. За это время Kaman получила приз от журнала Popular Science, а беспилотная версия вертолета K-MAX научилась летать в темное время суток и доставлять грузы с точностью до 3-х метров.

18 марта 2013 года командование КМП продлило срок проекта на неопределенное время с формулировкой «до получения особых распоряжений». Денег на закупки новых беспилотников нет, но отказываться от транспортных БПЛА никто не желает.

Однако 5 июня 2013 года произошла неприятность. В ходе одной из транспортных миссии на подлете к «точке» беспилотник свалился на землю, серьезно повредив фюзеляж. Расследование показало, что это не ошибка оператора — БПЛА в тот момент находился в автономном режиме, следуя по запрограммированному маршруту. Комиссия не обнаружила следов воздействия вражеского огня или неполадок в «механической» части и двигателе вертолета. Рассматривать всерьез версию с появлением у афганских басмачей станций РЭБ, подобных российской «Автобазе», не приходится. Похоже, всему виной сбой был в программе, либо неверный сигнал с одного из сенсоров БПЛА.

В сентябре потерпевший крушение K-MAX был отправлен на ремонт в США, второй дрон продолжил выполнение задач, связанных с транспортировкой грузов над Афганистаном.

Эпизод с крушением БПЛА ничуть не уменьшил интереса к беспилотной версии летающего крана: Kaman успешно представила свою идею на Парижском авиасалоне, получив теплые отзывы от будущих зарубежных заказчиков.

Новая версия БПЛА получила возможность автоматического захвата груза (необходим специальный модуль на корпусе контейнера, подающий радиосигнал БПЛА) и навык группового полета в одном строю с другими беспилотными и пилотируемыми аппаратами. Расчетная грузоподъемность — 5000 фунтов груза (2270 кг) за один рейс.

Есть основания полагать, что необходимость в таких машинах может возникнуть не только над полем боя, но и в зонах техногенных катастроф — достаточно вспомнить, какому риску повергались ликвидаторы Чернобыльской аварии, которые были вынуждены сбрасывать с вертолетов мешки с песком в кратер развороченного четвертого энергоблока.

Ввиду несомненной полезности такой системы, Kaman и Lokheed Martin рассчитывают в ближайшей перспективе получить контракт от авиации КМП на поставку как минимум 16 серийных БПЛА данного типа.

Свято место пусто не бывает. Почувствовав запах прибыли, к месту событий подтянулся «Боинг» со своей версией транспортного БПЛА на базе легкого армейского вертолета «Маленькая птичка».

Сравнительные испытания беспилотников Kaman K-MAX и Boeing H-6U Little Bird начались в феврале 2014 года на военной базе Куантико в штате Вирджиния.

Беспилотная версия вертолёта Kaman K-MAX