В Китае разрабатывается БПЛА с асимметричным крылом изменяемой стреловидности

Гиперзвуковой БПЛА от СЗПУ в гиперзвуковой конфигурации со сложенным крылом, вид слева-снизу. Графика СЗПУ / SCMP

Китайская наука ищет новые пути развития авиационной техники, которые позволят повысить все основные её характеристики и расширить рабочие возможности. Например, стало известно о разработке гиперзвукового беспилотного летательного аппарата с крылом асимметрично изменяемой стреловидности. Такая конструкция позволит ему демонстрировать высокие показатели на всех скоростях и режимах полёта.

На уровне теории

Очередное исследование в области БПЛА тяжёлого класса провели специалисты Северо-западного политехнического университета (г. Сиань). Работами руководил профессор Ма Июань.

Основная цель безымянного проекта заключалась в повышении характеристик БПЛА на всех предполагаемых режимах полёта, от взлётно-посадочных до крейсерской гиперзвуковой скорости. С этой целью в проекте использовали необычное техническое решение — т.н. поворотное крыло с асимметрично изменяемой стреловидностью.

В последние годы китайская наука активно изучает необычные схемы и компоновки летательных аппаратов. Асимметричное или «косое» крыло тоже не осталось без внимания — известно несколько подобных исследований. Однако до СЗПУ и команды Ма Июаня никто не пытался использовать такую несущую плоскость на гиперзвуковом летательном аппарате.

Китайские специалисты проработали основные аспекты такого проекта и сформировали оптимальную конструкцию БПЛА. Эту конструкцию тщательно изучили на уровне теории и на примере математических и компьютерных моделей. По итогам таких исследований вносились поправки в исходный проект.

К настоящему времени СЗПУ провёл все необходимые исследования и определил перспективы оригинальной конструкции БПЛА. Отчёт о проделанной работе опубликовали в июле в научном журнале Advances in Aeronautical Science and Engineering. Необычный характер проекта вскоре привлёк внимание китайских и иностранных СМИ.

В публикации приводятся основные сведения о конструкции гипотетического БПЛА и достигаемых характеристиках. Также показан облик аппарата на разных режимах полёта. Перечисляются достигаемые преимущества и ожидаемые трудности разного рода.

В целом пока речь идёт только о теоретической проработке необычной конструкции. Дальнейшее развитие исследовательского проекта, по всей видимости, не планируется. Впрочем, те или иные идеи и наработки этого проекта могут найти применение при создании реальных образцов авиационной техники. Однако полное копирование предложенных идей и решений выглядит крайне маловероятным ввиду их общей сложности.

Гиперзвуковой носитель

В проекте от СЗПУ предложен гиперзвуковой БПЛА необычного облика. Он должен иметь средние размеры и взлётную массу в несколько тонн. Такой аппарат рассматривается в качестве носителя различных нагрузок. В первую очередь, это могут быть средние и лёгкие беспилотники разного назначения. Большой аппарат сможет доставлять их в заданную зону сброса, где они должны будут действовать самостоятельно.


Опытный самолёт с «косым» крылом AD-1 американской разработки, 1980 г. Фото NASA
Для тяжёлого БПЛА разработан фюзеляж обтекаемой формы, днище которого способно создавать подъёмную силу. Поворотное крыло изменяемой геометрии помещается на фюзеляже сверху. Также предусмотрены переднее горизонтальное оперение небольшой площади и полноразмерный стабилизатор в хвосте.

Крыло аппарата конструктивно является прямым. Его размах не превышает длины фюзеляжа. Плоскость устанавливается сверху на планере при помощи шарнира и должна вращаться вокруг вертикальной оси. Положение крыла, а также стреловидность его половин зависит от текущей скорости полёта.

Беспилотник имеет силовую установку на основе двух двигателей, обеспечивающую полёт на всех режимах. Это могут быть комбинированные двигатели с турбореактивным и прямоточным контуром. Подробности такого рода и требуемый уровень характеристик не уточняются.

Состав бортового оборудования тоже неизвестен и, вероятно, подробно не прорабатывался. Исследовательский проект имел иные цели, и вопросы авионики не имели значения. Впрочем, упоминается необходимость автономного управления на некоторых режимах.

Внутри фюзеляжа предлагается организовать отсек для полезной нагрузки. Новый БПЛА должен нести до 2 т груза. В первую очередь, его предлагается сделать носителем лёгких и средних беспилотников. Он сможет прорываться в заданный район и выполнять выброску своей нагрузки. Решать конкретные задачи должны будут перевозимые БПЛА.

Режимы полёта

По задумке авторов проекта, гиперзвуковой БПЛА должен взлетать с аэродрома. Для взлёта крыло устанавливается на нулевой угол стреловидности. При этом достигается аэродинамическое качество 9,1, вполне достаточное для устойчивого полёта. В такой конфигурации беспилотник может развивать высокие дозвуковые скорости.

При приближении к скорости звука предлагается разворачивать крыло на угол 45°. При этом одна его половина приобретает нормальную стреловидность, а вторая — обратную. Несмотря на асимметрию, крыло в такой конфигурации даёт аэродинамическое качество до 5,6. При «косом» крыле БПЛА должен развивать высокую сверхзвуковую скорость. По мере роста скорости увеличиваются подъёмная сила, создаваемая фюзеляжем, и его вклад в общий результат.

На высоких сверхзвуковых скоростях и при достижении гиперзвука БПЛА должен разворачивать крыло вдоль фюзеляжа, и оно выключается из работы. После этого 67% подъёмной силы создаётся фюзеляжем, а оставшаяся нагрузка ложится на стабилизатор большой площади.

БПЛА с такими режимами сможет развивать скорость не менее 5 М и подниматься на высоту до 30 км. Возможная дальность полёта, боевой радиус и другие важные параметры пока не раскрываются.



БПЛА Switchblade, разрабатывавшийся в десятых годах компанией Northrop Grumman

Желаемые преимущества

Китайские учёные отмечают, что предложенный БПЛА имеет ряд важных достоинств и преимуществ. К ним можно отнести несколько особенностей конструкции, теоретически достижимые лётные характеристики, рабочие возможности и т.д.

Асимметричное крыло позволяет известным образом упростить конструкцию. По сути, такая плоскость является единым агрегатом, которому нужен только один шарнир. Крыло изменяемой стреловидности традиционного облика значительно сложнее — оно состоит из двух отдельных плоскостей, каждая из которых получает свой шарнир и привод. Кроме того, единое крыло отличается повышенной прочностью и более устойчиво к нагрузкам.

Поворотное крыло имеет несколько положений для разных скоростей. На гиперзвуковой скорости необходимость в нём пропадает, и крыло укладывается на фюзеляж. При этом крыло и его механизмы не подвергаются повышенным аэродинамическим и тепловым нагрузкам. Крыло традиционной конструкции не позволяет сделать всё это.

Впрочем, речь идёт только об ограниченном упрощении конструкции. Гиперзвуковой полёт предъявляет особые требования к летательному аппарату, и они требуют специфических технических мер. Вероятно, китайские специалисты учли это в своём новом проекте, однако неясно, как это сказалось на сложности конструкции.

Очевидно, что планер перспективного БПЛА, включая подвижное крыло, должен изготавливаться из жаростойких сплавов и композитов. Также возникают высокие требования к шарниру и приводам крыла, которые должны выдерживать высокие нагрузки на всех режимах полёта. Имеются и иные специфические моменты, связанные с основной задачей проекта.

Современные решения

Следует напомнить, что идея асимметричного крыла изменяемой стреловидности появилась достаточно давно. Такую архитектуру летательного аппарата изучали теоретически и на моделях, а также строились и испытывались полноценные опытные самолёты. Тем не менее, ни один такой проект не продвинулся дальше испытаний.

Первые проекты такой техники были разработаны в Германии во время Второй мировой войны и не дошли до строительства и испытаний опытной техники. Первый полноценный самолёт с «косым» крылом поднялся в воздух только в 1979 г. Это было изделие AD-1 от американского агентства NASA. Испытания продолжались несколько лет и обеспечили сбор массы данных. Затем создавались новые проекты, но они вновь ограничились только проектированием.

Все опыты показали, что необычная конструкция крыла позволяет сократить лобовое и волновое сопротивление на разных режимах полёта, а также улучшить иные параметры. Демонстрировались очевидные преимущества перед фиксированным крылом и симметричными плоскостями изменяемой стреловидности. В то же время, возникали сложности с разработкой шарнира, который должен был показывать достаточную прочность и надёжность.

Все прошлые проекты подобной техники были закрыты ввиду сложности и отсутствия принципиальных преимуществ перед самолётами традиционной схемы. Однако теперь СЗПУ решил вернуться к старой идее и реализовать её с применением современных материалов и решений. Более того, китайские специалисты решили использовать необычную схему в гиперзвуковой технике.

На уровне исследований и моделирования удалось показать жизнеспособность нового проекта и его сильные стороны. Получит ли он развитие, пока неизвестно. Вполне возможно, что в ближайшем будущем от теоретической проработки перейдут к практическим мероприятиям.

• Рябов Кирилл