Виріб 181 - інтерв'ю з авіаконструктором

За три чверті століття конструкторської діяльності, колективом ДП «АНТОНОВ» створено тисячі проектів унікальних літальних апаратів, найнеймовірніших схем та конструкцій. Нажаль, більшість з них залишились у вигляді ескізних замальовок, креслень чи моделей. Проте безцінний досвід, набутий при їх проектуванні дозволив створити широкий модельний ряд, знаних у світі літаків марки «Ан», з вражаючими льотно-технічними характеристиками.

Таємниця арочного крила

На відміну від інших екзотичних проектів, загадковий «виріб – 181» конструктора Миколи Орлова, після довгих років теоретичних досліджень, розрахунків, аеродинамічних та стендових випробувань, таки був побудований і підготований до льотних випробувань. Його навіть показали на авіавиставці 1990 року на території ЛВіДБ в Гостомелі, як перспективний літак-демонстратор. Проте в небо цей унікальний апарат так і не піднявся. Після майже 20-ти років очікування, машина з фірмовим написом «Ан» та бортовим номером СССР-190101 зайняла почесне місце в колекції експонатів Державного музею авіації імені О.К.Антонова.

«Спершу він стояв одразу біля головного входу в музей і з його огляду починались майже всі екскурсії. Та й зараз, на трохи іншій локації, своїм незвичним зовнішнім виглядом він завжди привертає увагу навіть тих відвідувачів, які дуже погано розрізняють типи літальних апаратів. Основний інтерес у гостей музею викликають експонати, які дуже виділяються своєю незвичною конструкцією, на фоні решти. Наприклад, найбільший гелікоптер світу Мі-26, літак дальнього радіолокаційного виявлення та наведення Ан-71, дальній протичовновий літак Ту-142, «виріб-181» та інші» – розповідають фахівці музею.

Через значний інтерес до проекту серед авіаторів з різних куточків світу, фото та короткий опис характеристик літака періодично з’являються на багатьох популярних авіаційних інтернет ресурсах. Окремі авіамоделісти демонструють в інтернет просторі відео з успішними польотами зібраних власноруч радіокерованих міні копій, доводячи що запропонована автором схема чудово працює. Дискутуючи про переваги та недоліки незвичної конструкції «виробу 181» дописувачі авіафорумів висувають власні припущення щодо імовірних причин створення, призначення та передчасного закриття програми проекту.

Серед найбільш поширених в медіа просторі версій: 1) проект був спробою повторити ідею 1940-х років, одного з американських конструкторів-аматорів, але не виправдав сподівань розробників, 2) побудований літак-демонстратор мав стати базою для більш серйозного, супер таємного військового проекту, але після закриття програми став непотрібним, 3) літак був настільки незвичним та незрозумілим в керуванні, що жоден з пілотів-випробувачів не бажав підіймати його у повітря.

Щоб спростувати існуючі міфи та легенди про літак з незвичним комбінованим крилом, ми вирішили поспілкуватись з його автором, колишнім співробітником ДП «АНТОНОВ», лауреатом державної премії України (за визначні досягнення в розробці авіаційної техніки), Миколою Орловим.

Перші експерименти

«Ця тема у мене почалась ще з 1962 року. В одному з номерів журналу «Юний технік» я побачив фото та короткий опис літака з комбінованим арочним крилом CCW-5, американського конструктора Уілларда Кастера. Тоді й з’явились перші ідеї варіантів вдосконалення даної схеми» – розповідає Микола Опанасович.

Під час навчання в ХАІ (Харківський авіаційний інститут) у 1970 році, у вільний від навчання час, він активно почав працювати над розвитком власного проекту. Намагаючись серйозно допрацювати схему Кастера, наполегливий студент робив розрахунки різних варіантів комбінованого крила, експериментував з саморобними моделями (з кільцевим та напівкільцевим крилом), намагався продувати їх в трубі ХАІ. Експерименти показали, що схема крила з напівкільцевим каналом більш перспективна (оскільки, при обдуві гвинтом, розрідження повітряного потоку у кільцевому каналі створює підйомну силу лише на нижній його половині). Відповідно й випускний дипломний проект був по проекту літака з крилом такої схеми.

В пошуках молодих спеціалістів, представники різних конструкторських бюро були частими гостями в ХАІ. Провідний фахівець з аеродинамічних досліджень ДКБ Антонова О.В. Флорінський, поспілкувавшись з перспективним випускником, Миколою Орловим, у 1976 році запросив його працювати у ЕДВ-15 (експериментально-дослідний відділ), підрозділ підприємства, який відповідав за дослідження експериментальної аеродинаміки. Тоді розробка літаків короткого злету та посадки була одним з основних напрямів діяльності підприємства. Дуже багато досліджень робили по цій тематиці, проте схеми Кастера серед них ще не було.

«Паралельно з роботою по заданих темах, я продовжував працювати над власною розробкою. Коли у 1983 році про проект дізнався новий начальник відділу А.П.Леоненко, він посприяв моїй зустрічі з О.К. Актоновим, оскільки його також цікавила дана тема. Генеральний конструктор уважно розглянув мої малюнки і передав їх на розгляд першому заступнику П.В.Балабуєву. Переглянувши ескізи та опис принципу роботи схеми, він зацікавився проектом і дозволив зробити аеродинамічні моделі для подальших досліджень» – пригадує М.О.Орлов.

Результати дослідження аеродинаміки проектів, які йшли паралельно, також допомогли в роботі по темі «виробу 181». (Наприклад, для верхньої прямої секції крила, використали схему роботи механізації з проекту Ан-70. При розробці цього літака, продували різні типи закрилків, включно з варіантом відхилення на 85 градусів). І навпаки, досвід напрацювання по темі «виробу 181» згодився при роботах з іншими проектами.

Було зроблено багато моделей напівкільцевої секції крила з різними типами механізації. Проте, при побудові літака, для спрощення виробничого процесу, обрали простішу схему з двощілинним закрилком, як і на Ан-70.

В процесі дослідження, продували також крило оригінальної конструкції Кастера. В чистій конфігурації, воно мало дещо кращі характеристики. Але з випущеною механізацією значна перевага в підйомній силі була у схеми «виробу 181». Також результати продувок моделі показали, що у досліджуваному діапазоні, у цього літака відсутній критичний кут атаки. Тобто, у апаратів класичних схем при різкому збільшенні тангажу, є певна межа, коли повітряний потік перестає обтікати крило і воно втрачає підйомну силу. У даному випадку, завдяки напівкільцевим каналам з поворотною механізацією та обдувом гвинтами, крило не провалюється на великих кутах і літак продовжує політ на малих швидкостях, плавно парашутуючи з піднятим носом.

Порівняльні розрахунки аеродинамічних характеристик з різними по класу літаками марки «Ан» (Ан-12, 28, 32, 72), з механізацією в крейсерській, злітній та посадочній конфігураціях показали, що схема з комбінованим крилом, навіть без обдувки гвинтами має високий показник аеродинамічної якості. Наприклад, розмах прямого крила Ан-72 складає 32 метра, а при використанні комбінованої схеми, його можна вкоротити до 23 метрів, з забезпеченням такої ж підйомної сили, кращих аеродинамічних якостей та менших навантаженнях на крило, оскільки замкнута схема забезпечує додаткову міцність і дозволяє зробити крило набагато легшим.

Проект 87К

Роботи по проекту 87 (Ан-71) на замовлення Міністерства оборони СРСР йшли окремо, в нормальному режимі. Модель літака продували в різних компоновках крила та хвостового оперення. Проте, згодом прийшов наказ терміново розробити корабельний варіант Ан-71(проект 87К), з можливістю базування на авіаносці. Для цього літак мав безпечно злітати та сідати на палубу довжиною всього 180 метрів. Випробування моделі 87К з основними реактивними та додатковими бустерними двигунами бажаного результату не дали. Варіант збільшення довжини крила не підходив, через обмежені розміри палуби. Тоді вирішили зробити модель з комбінованою схемою крила, на зразок тієї яку вже продували у варіанті Ан-72. Результати продувок показали, що варіант 87К з комбінованим крилом і двома турбогвинтовими двигунами, на дистанції 180 метрів може зробити навіть перерваний зліт, чого було більш ніж достатньо для потрібного результату. Тема проекту 87К стала хорошим поштовхом для створення «виробу 181», бо у ті часи було багато проектів, які залишились на стадії продувочних моделей.

Як будувався літак

Коли під тему комбінованого крила підв’язали проект виробу 87К, за безпосередньої підтримки П.В.Балабуєва (відповідним його наказом), була створена ініціативна група із спеціалістів підприємства для розробки і виготовлення літака із шифром «виріб 181».

«Для відпрацювання власної ідеї, Уіллард Кастер використав серійний літак Baumann Brigadier, допрацювавши лише канальну секцію крила. У нас також була ідея, для спрощення і прискорення процесу, використати одну з уже перевірених серійних машин, наприклад Ан-28, але зрештою, для отримання максимальних результатів вирішили будувати повністю новий літак» – розповідає М.О. Орлов.

Спочатку «виріб 181» мав бути майже повністю композитним. За попередніми розрахунками, його вага була б в межах 500 кілограмів, крейсерська швидкість 250 км/г, а мінімальна швидкість польоту всього 30 км/г. Проте для прискорення процесу будівництва П.В Балабуєв дав розпорядження запустити проект в роботу, за більш відпрацьованою металевою технологією.

На відміну від схеми Кастера, в конструкції «виробу 181» передбачалась однодвигунна схема із з’єднувальною трансмісією, для передачі крутного моменту на два гвинти. В плані безпеки це гарантувало синхронну роботу гвинтів на всіх режимах польоту, а також дозволяло отримати більш чисту конфігурацію канальної секції крила для кращих аеродинамічних характеристик.

Процес будівництва почався з пошуку найбільш підходящих готових деталей та систем із уже списаних літаків (органи керування, прилади, двигун). Першим віріантом двигуна, який вдалось роздобути, був поршневий М-332 чешського виробництва. Згодом на випробувальному стенді встановили інший, більш потужніший варіант тієї ж марки, з достатнім для випробувань залишковим ресурсом. Це була одна з силових установок літака Л-200 «Морава», який списали під авіапамятник. Окрім двигуна, цей же літак став донором і по ряду інших дрібних деталей. Всі ці запчастини збирались ще під композитний варіант, але в результаті були змонтовані на металевому планері літака, який спроектували у відділі фюзеляжу і крила. Трансмісію, згідно офіційного запиту, розрахували, зробили та випробували фахівці ДКБ Міля у Москві.

За результатами досліджень різних типів хвостового оперення, при розробці «виробу 181» обрали V-подібний варіант, як найбільш вдалий для даної схеми, з великими скосами повітряного потоку за крилом. На верхніх прямих частинах крила, обмежених канальними секціями, окрім закрилків встановили дві пари інтерцепторів, (внутрішні гальмівні і зовнішні, в якості елеронів). Також передбачалась можливість комплектації літака парашутною рятувальною системою.

Інформація рекламного характеру, про перспективний літак універсального призначення, почала з’являтися у відкритому доступі, ще до повного завершення його будівництва. Керівники окремих вітчизняних компаній почали писати листи на ім’я генерального конструктора П.В. Балабуєва висловлюючи зацікавлення в машині такого типу. Наприклад, для патрульних польотів в прибережній зоні Криму та спостереженні за рибними косяками.

А коли в 1990 році незвичний «виріб-181» показали на авіаційній виставці в Гостомелі, ним зацікавились уже й іноземці. Особливо після публікації в британському виданні «Soviet X-planes», де в описі характеристик літака були допущені серйозні помилки. Зокрема була вказана фантастична для такої схеми максимальна швидкість – близько 820 км/г.

На готовий літак, у тому ж році були підготовані всі необхідні документи, згідно яких, екіпаж проходив навчальний курс перед першим польотом. Уже мала відбутись передача машини на ЛВ і ДБ для подальших наземних та льотних випробувань. Але у 1991 році у зв’язку із закриттям програми проекту 87К подальші випробування «виробу 181» були припинені.

Практично за крок до мети, головний ініціатор проекту М.О. Орлов, за підтримки П.В.Балабуєва подав заявку на продувку літака в натурній аеродинамічній трубі (Т-101) ЦАГІ (Центральний аерогідродинамічний інститут) в Жуковському (Росія), щоб підтвердити розрахункові характеристики. На основі підготованого договору у ЦАГІ уже готувались до цих продувок, але через серйозний брак коштів в бюджеті підприємства, цього зроблено не було.

Схема комбінованого крила «виробу 181» має суттєві відмінності від початкової ідеї Кастера. Таким чином даний проект є повноцінною інноваційною розробкою АНТК імені Антонова, що підтверджено авторськими свідоцтвами та патентами виданими його автору М.О. Орлову.

У 2000-х роках окремі американські авіаконструктори також мали намір побудувати літак схожої схеми. Вони неодноразово писали листи керівництву АНТК імені Антонова з проханням отримати дозвіл для візиту на територію підприємства, щоб ознайомитись з унікальним проектом. Звучали навіть пропозиції про купівлю унікальної машини, для подальших досліджень та можливого допрацювання.

У 2009 році Микола Орлов отримав запрошення виступити з доповіддю про особливості схеми «виробу 181» від організаторів однієї з найбільших авіаційних виставок в місті Ошкош (США). Іншим доповідачем на виставці уже традиційно був американський конструктор Берт Рутан, відомий великою кількістю успішно реалізованих проектів незвичних експериментальних літаків.

При активній співпраці керівництва підприємства та Національного авіаційного університету у 2010 році унікальну машину офіційно передали на баланс Державного музею авіації. Через фірмовий напис «Ан» на фюзеляжі, дехто помилково називає літак – Ан-181, але офіційно така назва йому присвоєна не була.

Проведені дослідження по темі «виробу 181» довели, що така схема крила є досить перспективною і може мати подальший розвиток не лише в пілотованій, а й у безпілотній авіації.