Небесная кругосветка
Однажды в маленьком кафе собрались вместе авиаинженер Берт Рутан, его брат Дик, бывший военный лётчик, и 34-летняя Джина Йигер, лётчица спортивной авиации, в прошлом чертёжница-конструктор. Разговор зашёл об истории авиации. Они вспомнили о братьях Райт, о первом рекорде дальности полёта в... 220 м, установленном бразильцем Альберто Сантос-Дюмоном, о полёте француза Блерио через Ла-Манш, о перелёте В.Чкалова через Северный полюс в США (на самолёте АHТ-25, разработанном советским авиаконструктором А.H.Туполевым) и его мечте «махнуть вокруг шарика». Давний замысел беспосадочного кругосветного перелёта до сих пор оставался лишь красивой мечтой. А что, если попытаться осуществить её, да ещё без дозаправки в воздухе?! Заманчиво, но за гранью возможного! К этой идее обращались лучшие авиаконструкторы мира и... находили её неосуществимой. Для кругосветного беспосадочного полёта самолёт должен иметь прочный каркас, способный выдержать нагрузку огромного запаса топлива. Расчёты показывают, что подобный самолёт с каркасом из самых лёгких сплавов должен быть размером с... футбольное поле! Такой самолёт никогда не взлетит. Небольшой, лёгкий самолёт не может взять на борт необходимый запас топлива. Необходимо предложить идею лёгкого самолёта с большим запасом топлива. Как быть? Мысль друзей уже рвалась вперёд... Посуду сдвинули на край стола и принялись обсуждать, каким должен быть самолёт-«кругосветник».
Идея возникла прямо в кафе. На первый взгляд, совершенно дикая: выбросить каркас, оставить одну оболочку и заполнить её топливом! Пусть сама оболочка выполняет функцию каркаса. Здесь же на салфетке набросали контуры будущего самолёта. Получилась странная конструкция: длинная сигарообразная кабина, в ней двигатели с тянущим (на носу) и толкающим (на хвосте) винтами, по бокам два длинных «поплавка» со стабилизаторами, и всё это соединялось узким прямым крылом (см. с. 1). Уже потом расчёты подтвердили, что «летающая оболочка» действительно может совершить кругосветное путешествие. Размах крыльев самолёта должен быть примерно 30 м, масса 1200 кг, запас топлива – 4 т.
В поисках средств на постройку самолёта братья обращались в известные авиационные фирмы. И... всюду получали отказ. Авиационные специалисты относились к проекту как к очередной конструкции вечного двигателя. Замысел был вызовом всей современной авиационной науке. И тогда штаб-квартирой необычной «фирмы» стала... гостиная дома Берта, «авиационным заводом» – ангар № 77 на маленьком аэродроме Мохаве. За пять лет постройки «Вояджера» (по-англ. – путешественника) было преодолено немало трудностей. Например, из чего делать лёгкую и прочную оболочку? Современные синтетические материалы недоступны. Новая дикая идея: изготовить многослойную оболочку из бумаги, пропитанной клеем! И всё же уменьшению массы конструкции способствовало применение новейших композиционных материалов с высочайшими характеристиками: основной использованный углепластик был в 5–10 раз прочнее стали и намного легче обычных алюминиевых сплавов. Масса пустого самолёта в итоге была всего 840 кг при массе горючего 4052 кг. Двухбалочная компоновка также способствовала уменьшению массы, т.к. эти балки, как говорят, «разгружали» крыло (снижали изгибающий момент по крылу от аэродинамических сил за счёт нагружения крыла моментом в противоположную сторону, вниз, от веса балок с содержимым). Уменьшили массы силовой установки, оборудования, снаряжения. Все это способствовало и уменьшению требующейся тяги двигателей, а значит, их массы и расхода топлива.
Другим фактором увеличения дальности полёта было улучшение аэродинамики. Это позволило выбрать менее мощный и вместе с тем более лёгкий двигатель с меньшим расходом топлива. Поскольку «Вояджер» – тихоходный самолёт, то значительную долю аэродинамического сопротивления составляло так называемое индуктивное сопротивление, обусловленное вихреобразованием на концах крыла и снижающееся при увеличении размаха крыла. Для борьбы с ним было установлено чрезвычайно длинное крыло с удлинением 33,8 (отношение размаха к средней хорде – ширине), в то время как у современных пассажирских самолётов удлинение крыла, как правило, не превышает 10.
Гондолу с кабиной экипажа и двумя поршневыми двигателями расположили на крыле. Передний двигатель воздушного охлаждения мощностью 130 л.с. с тянущим винтом работал на взлёте, а задний, жидкостного охлаждения, мощностью 110 л.с., использовался для маршевого полёта. В результате расход горючего составил в среднем всего 91 г/км – примерно столько же, сколько у обычных легковых машин типа «Жигулей». А ведь самолёт был в несколько раз тяжелее и к тому же имел среднюю скорость 185 км/ч. Два двигателя – это и повышение безопасности, и возможность увеличить мощность при необходимости преодоления грозового фронта или горных вершин. По всей видимости, именно концепция двух двигателей явилась тем последним звеном, которое в итоге позволило достичь успеха. Двигатели были изготовлены фирмой «Теледайн Континенталь» по заказу Пентагона для беспилотных разведывательных самолётов.
После 65 испытательных полётов решено было отправиться в кругосветку. 14 декабря 1986 г., база ВВС «Эдвардс». Впервые все шестнадцать баков «Вояджера» полностью заполнены топливом. Сможет ли взлететь эта странная конструкция? И вот тяжёлая машина начинает разбег. Всё, пути назад нет: неудачный взлёт – это неминуемая катастрофа! Мало кто верил, что этот «летающий бензобак» сможет подняться в воздух. Действительно, некоторое время самолёт не мог оторваться от взлётной полосы. Вот шасси попали в небольшую выбоину, машина вздрогнула, перегруженные топливом крылья прогнулись и со скрежетом коснулись земли. Все замерли. Катастрофа?! Нет, крылья выпрямились, и «Вояджер» как бы нехотя начал набирать высоту.
Провожавшие гадали: долетит – не
долетит?.. Только полёт даст ответ, была ли это
смелая инженерная идея или обычная авантюра,
коим в истории техники несть числа. Полёт
проходил в тяжёлых условиях: несколько раз
останавливался задний двигатель, выходил из
строя бензонасос и приходилось вручную качать
топливо, не удалось избежать встречи с тайфуном
«Мардж»... Несмотря на все трудности, Дик и Джина
облетели земной шар и через 9 суток 3 мин 44 с
приземлились на авиабазе «Эдвардс». В баках
оставалось 19 л топлива... «Вояджер» покрыл
расстояние более
40 000 км. И мог бы пролететь ещё 500. Предыдущий
мировой рекорд полёта по прямой пал. Он был
установлен в 1962 г. на бомбардировщике ВВС США В-52
– «летающая крепость» взлетела в Токио и
приземлилась на базе ВВС США в Испании, пролетев
более 20 000 км. Полёт «Вояджера» сломал привычные
представления о рубежах возможного в авиации и
открыл новые, совершенно фантастические
перспективы её развития.
Братья гордились тем, что претворили в жизнь свою затею на собственные средства, не получив от правительства ни цента. Сейчас фирма «Рутан эйркрафт» (переименованная в «Скейлд композитс Инк.») готовится к запуску частного космического корабля, способного совершать туристические суборбитальные полёты с экипажем из трёх человек, а также к одиночному беспосадочному облёту Земли (высота 13 700 м, скорость 440 км/ч, лётчик Стив Фоссет) в 2006 г. на самолёте «Глобал Флайер».