Самолеты-авианосцы

Практически любое изобретение человек первым делом стремится применить для уничтожения себе подобных. Поэтому неудивительно, что всего через полтора десятка лет после первого полета братьев Райт небо заполонила военная авиация — воздушные охотники-истребители и бомбардировщики. Вот тут и возникла проблема, толком не решенная до сих пор: как защитить тяжелые бомбардировщики от истребителей противника?

Впрочем, проблема легко решалась, если цель бомбардировки располагалась неподалеку: при таком раскладе отряжался конвой истребителей, которые не должны были подпустить врага к неповоротливым бомбовозам. Но что делать, если вылет совершается в глубь территории противника? У истребителей в этом случае просто не хватало горючего, чтобы сопровождать бомбардировщики на всем протяжении пути.

Первичное решение данной задачи подсказали, видимо, конструкторы кораблей-авианосцев. И в самом деле: бомбардировщик может взять эскорт с собой, если последний будет каким-либо образом прикреплен к фюзеляжу. В случае опасности истребители отцепляются, ведут бой, а по его окончании пристыковываются обратно! Но не все так просто и солнечно.

Авианосец дяди «Том-Тома»

Многочисленные опыты в этом направлении показали, что данное решение, несмотря на кажущуюся простоту, чревато авариями и технически чрезвычайно сложно, а следовательно, ненадежно. Поэтому в попытке преодолеть проблему американские инженеры решили «сцепить» вместе… обычные серийные самолеты.

Истребитель F-84E Thunderjet отделяется от трапециевидного крепления, установленного на серийный бомбардировщик RB-36F-1 Peacemaker (получивший после модификации наименование GRB-36D) в рамках программы FICON. Предполагалось, что самолёт-паразит будет целиком помещаться внутрь носителя, но из-за чрезмерной стоимости разработки ограничились подвесом.

Первый проект под обозначением MX-1018 предусматривал сцепку с использованием гибких креплений между законцовками крыльев бомбардировщика B-29 и двух истребителей F-84D, однако испытания начали в несколько другом варианте: EB-29A плюс два EF-84B. Тестовые полеты, проведенные 15 сентября 1950 года сначала с одним «паразитным» самолетом, а затем и с двумя (двигатели последних были выключены вплоть до отстыковки), показали, что идея имеет право на дальнейшее развитие. Преимущество системы заключалось в простоте отсоединения, которое было доступно даже пилотам средней квалификации. Недостаток — в сильной турбулентности, создаваемой крыльями бомбардировщика, которая вызывала крены истребителей и требовала неусыпного внимания их пилотов. А им и так приходилось несладко: они были вынуждены находиться в кабинах с отключенным из-за неработающего двигателя обогревом в течение многих часов полета.

Система «Звено»

Класс разделяющихся самолётов очень близок и порой пересекается с классом летающих авианосцев. Конечно, последние — это тема для отдельного материала, но одну известную конструкцию подобного плана мы не упомянуть не можем.
В 1931 году советский авиаконструктор Владимир Вахмистров спроектировал систему «Звено»: мощный бомбардировщик-носитель плюс несколько лёгких «подвесных» истребителей. В частности, система «Звено-1» представляла собой ТБ-1 с двумя истребителями И-4, размещёнными сверху на крыле большого самолёта. Первый полёт 31 декабря 1931 года прошёл не без шероховатостей, но, в общем, успешно: истребители «снялись» с крыла прямо в воздухе. Впоследствии было разработано ещё семь типов таких сочленений. Самым массивным стало «Звено-7»: «матка» ТБ-3, два И-16 типа 4 под крылом, два И-5 на крыле плюс ещё И-Z под фюзеляжем. Наиболее удачно себя показала последняя сцепка — «Звено-СПБ» («составной пикирующий бомбардировщик») из ТБ-3 М-34 и двух И-16 — она и была в 1939 году принята на вооружение ВВС и Морской авиации РККА. Подвесные системы Вахмистрова использовались в боевых действиях в 1941—1942 годах (около 30 вылетов) и были вполне успешны. Правда, в январе 1941 года военное командование дало директиву свернуть вахмистровские разработки: лишь внезапное нападение немцев вернуло конструктору высокое расположение, и уже 26 июля 1941 имел место первый боевой вылет. Исчезновение «Звена» с поля боя было обусловлено стремительным прогрессом и появлением новых бомбардировщиков и истребителей, а также со сложнейшей ситуацией на фронтах: командованию стало просто не до экспериментов.

Тем временем испытания (в том числе ночные полеты и проверка систем автоматического, без участия пилота, управления истребителем) продолжились, пока 24 апреля 1953 года не произошла катастрофа. У левого EF-84B внезапно сработала система автоматического управления, истребитель ударился о крыло EB-29A, и оба самолета рухнули на землю. Погиб весь экипаж воздушного авианосца.

Наземные испытания одной из ветвей проекта FICON (крыльевой сцепки самолётов Republic F-84F Thunderflash и носителя GRF-84F).

Параллельно с проектом MX-1018 стартовал аналогичный проект под названием «Том-Том», в котором бомбардировщик RB-36F, ранее использовавшийся в начале испытаний по программе FICON («транспортер истребителей»), должен был на кончиках крыльев нести два истребителя RF-84F. Однако «Том-Том» преследовали те же проблемы, что и MX-1018: в конце 1953 года из-за турбулентности истребитель, присоединенный с помощью шарнирных рычагов и замков, буквально оторвало от носителя. Опасаясь повторения трагедии с MX-1018, командование ВВС вскоре закрыло и этот проект, тем более что система дозаправки в воздухе многократно увеличила дальность действия истребительной авиации.

Проект MX-1018 Tip Tow: бомбардировщик EB-29A, к законцовкам крыльев которого «пришварторваны» два истребителя EF-84Bs. Первые полёты это странной системы прошли успешно и продемонстрировали её жизнеспособность. Самый длинный вылет произошёл 20 октября 1950 года и длился 2 часа 40 минут — достаточно для достижения любой цели в глубоком тылу противника. Собственно, авария 1953-го года, положившая конец испытаниям MX-1018, была обусловлена сбоем системы автоматического управления, то есть электроникой, а не механикой. Два основных направления американских проектов — сцепка крыльями и подвес истребителя-паразита на трапеции — показали, что система в целом жизнеспособна, но не имеет экономического смысла.

В общем, следовало придумывать что-то другое. И американские изобретатели вновь предложили очередное решение — самолеты, способные в буквальном смысле раздваиваться в полете.

Период патентов

Первый летательный аппарат с разделяющимися фюзеляжами появился чуть раньше: им стал пассажирский (!) самолет, запатентованный в 1949 году американцем Дэйвом Вайсом. Пассажирский лайнер имел два корпуса, почему-то квадратных в поперечном сечении, скрепленных с крылом-планером и между собой (бок о бок либо один над другим). По замыслу изобретателя, в случае аварии пассажиры с экипажем перейдут в неповрежденную часть самолета, а сломанная часть отбросится. Такое элегантное решение, правда, авиафирмы не заинтересовало.

Иллюстрация из патента Джорджа Циммера 1976 года. Циммер предполагал, что для эвакуации пилота может быть недостаточно кресла-катапульты. Кабина самолёта, разработанного им на базе бомбардировщика General Dynamics F-111, должна была представлять собой отдельный маленький самолётик с двигателями, крыльями, хвостовым оперением.

Идею творчески развил в 1961 году другой американец — Джеймс Ди Перна. Для повышения безопасности воздушных полетов он жестко скрепил… два обычных двухмоторных пассажирских самолета. В случае поломки одного из них пассажиры по лестнице должны были перебраться во второй лайнер, отцепить неисправный и продолжить беззаботный полет.

По аналогичному пути пошел еще один американец, Енох Элийя, получивший патент на изобретение «самолета, имеющего две разделяющиеся летающие части», все в том же 1961-м. Правда, одна из «летающих частей» (верхняя) выполняла сугубо спасательные функции, тогда как нижняя являлась полноценным пассажирским самолетом. Любопытно, кстати, что спасательная капсула, выполненная по схеме «летающее крыло», на иллюстрации к патенту имеет четыре двигателя, тогда как пассажирский лайнер — всего два.

В 1967 году патент на разделяющийся летательный аппарат получила группа изобретателей (Джозеф Дастоли, Уильям Денел, Леон Хэлепэс) из Коннектикута. В отличие от коллег, они глядели в будущее и предлагали не просто пару сцепленных друг с другом планеров, а тяжелый военно-транспортный самолет грузоподъемностью 50 т с вертикальным взлетом и посадкой!

Сиамские близнецы

В противоположность «разделяющимся» самолетам существовали и намертво соединенные машины. Их история началась с того, что в 1940-м у люфтваффе не нашлось буксировщика для гигантского транспортного планера Me.321. Махину длиной 28 и высотой 10 метров пытались буксировать разными способами, но риск аварии «упряжки» был весьма велик. И тогда генерал-полковнику Эрнсту Удету пришла в голову мысль соединить крылья «тягачей». Так на свет появился He.111Z по прозвищу Zwilling — «Близнецы».
Помимо He.111Z, немцы спроектировали еще один самолет-сиамец — тяжёлый истребитель Messerschmitt Bf.109Z. Правда, «в железе» его так и не достроили: прототип погиб во время воздушного налёта. Известен также американский проект ХР-82 Twin Mustang: с 1946 по 1953 гг. было изготовлено 272 подобных самолета, и они вполне успешно принимали участие в боевых действиях.

Летательный аппарат, как следует из описания, должен был состоять из двух секций: верхней (половина фюзеляжа по продольному сечению, крылья с двигателями и хвостовое оперение) и нижней, оснащенной второй половиной фюзеляжа и четырьмя двигателями на поворотных пилонах. Верхняя часть брала на себя роль средства доставки, а нижняя, в которой находился груз, обеспечивала вертикальное приземление после отстыковки. Дальность действия «двойного самолета» — от 16 000 до 19 000 км — давала возможность взлетать с баз на американском континенте и не беспокоиться о наличии в точке назначения аэродрома, поскольку посадку можно произвести на любую, даже неподготовленную, площадку.

1943 год. Messerschmitt Bf.109Z — опытный проект в рамках госзаказа по разработке тяжёлого истребителя. Не летал.

Помимо этого, изобретатели указывали на удвоившуюся безопасность перелета (в случае аварии экипаж останется жив), а также на возможность десантирования тяжелой военной техники без применения громоздких парашютных систем.

Наконец, в 1976 году некто Джордж Циммер из Калифорнии получил патент на кабину истребителя, в случае аварии полностью отделяющуюся и способную летать самостоятельно. Для этого кабина имела собственные двигатели, крылья и хвостовое оперение.

1948 год. Серийные американские F-82 Twin Mustang, только что сошедшие с конвейера — последние поршневые истребители ВВС США.

Так или иначе, все эти проекты объединяет одно: они так и не вышли из стадии патентов, в основном из-за технических сложностей и увеличения эксплуатационной стоимости. Казалось бы, тема исчерпана. Тем не менее сегодня военные снова вернулись к старой доброй идее сцепленных летательных аппаратов.

Полет Одиссея

Речь, в частности, идет о концепте от Aurora Flight Sciences — трех беспилотниках с электродвигателями, соединенных законцовками крыльев. Модульная система, по мнению разработчиков, позволяет быстро заменять поврежденные аппараты новыми путем элементарной перестыковки.

Каждый модуль с размахом крыльев в 50 м и весом 1350 кг будет подниматься в воздух по отдельности и сцепляться с «собратьями» уже на высоте — такая схема проще, нежели взлет заранее собранного аппарата. Зачем вообще нужно сцепление? Все просто: «сцепленный» дизайн из трех модулей дает тройной выигрыш в грузоподъемности при том же лобовом сопротивлении воздуха, что и у одиночного модуля.

Проект Odysseus, разработанный в рамках одной из многочисленных программ DAPRA, представляет собой беспилотный «паззл», способный летать в стратосфере. Каждая секция дрона оборудована тремя электродвигателями и соответствующими пропеллерами. Odysseus способен летать со скоростью 63 м/ч, неся при этом 450−500 килограммов полезного груза. Солнечные батареи позволяют постоянно подзаряжать модули, разряженный модуль может «подменяться» заряженным прямо в воздухе.

В полете самолет может менять форму, добиваясь наиболее эффективного угла поворота солнечных батарей по отношению к Солнцу. По словам главного конструктора Aurora Flight Sciences Боба Паркса, за счет этого Odysseus сможет получать энергию даже в экстремальных условиях вроде высоких широт в месяц зимнего солнцестояния. Ночью же аппарат может раскладываться «в ленту» и планировать, почти не расходуя энергию аккумуляторов.

Проект Odysseus был создан в рамках программы DARPA (Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США) по созданию аппарата, сочетающего возможности самолета и низкоорбитального спутника. Задачами такого летательного аппарата станет наблюдение за противником, его распознавание и целеуказание, телекоммуникационное обеспечение, картографирование, а также атмосферные исследования и мониторинг окружающей среды.

Машина от Aurora Flight Sciences соответствует поставленным военными условиям: беспосадочный полет на протяжении пяти лет и полезная нагрузка в 450 кг на каждый модуль. В число полезной нагрузки входит радиолокационная система, мультиспектральная камера, электронно-оптическая и/или инфракрасная камера, лазерный целеуказатель, лазерный дальномер, а также другое необходимое для выполнения задач оборудование.

В какой-то мере направлению «разделяющихся самолетов» не повезло. Когда оно было действительно востребовано, технологии не позволяли создать адекватную конструкцию. Сегодня же, когда наука и техника достигли значительных высот, нужно сначала доказать необходимость создания «разделяющейся» машины, а потом уже ее строить. Будет ли претворен в жизнь проект Odysseus, появятся ли другие подобные — покажет время и состояние мировой экономики. Последний фактор — в первую очередь.

@funscience to be continued...