Для чего авиации нужны винты

Як-152 может найти себе работу не только в летных училищах, но и в строевых частях. Фото Анны Зверевой

В настоящее время продолжаются летно-конструкторские испытания нового учебно-тренировочного самолета Як-152. После этого он будет предъявлен на государственные, цель которых – подтвердить соответствие требованиям главного заказчика. Давайте разберемся, что это за машина и нужен ли армии винтовой учебный самолет сейчас, в эпоху реактивной авиации?

Унаследованная Россией советская система подготовки экипажей фронтовой авиации рассчитана на пять лет обучения, включающие трехгодовую летную практику с налетом порядка 200 часов – все на реактивных учебно-боевых самолетах L-39 и двухместных вариантах истребителей и штурмовиков. Хотя и отлаженная, подобная система считается затратной, поэтому ее хотят «оптимизировать» путем внедрения в комплекс подготовки на первоначальном этапе обучения сравнительно дешевого винтового Як-152. Для сравнения: стоимость летного часа легкого самолета с поршневым двигателем составляет около 200 долл., а у L-39 – 3 тыс.!

Свой первый полет L-39 совершил в далеком 1968 году. По состоянию на 2016 год на вооружении оставалось 150 единиц этой техники. Было принято решение заменить их новейшими Як-130, общая потребность в которых составляет 250 машин, из которых более 100 уже находятся в войсках.

Однако Як-130 – довольно сложный и дорогой самолет. Видимо, по этой причине он используется лишь на этапах базовой и повышенной подготовки, а первоначальная продолжает вестись на L-39. Так будет продолжаться, пока «элке» не найдется подходящая замена. Вот на эту роль и претендует Як-152.

Родословная

Согласно описанию производителя – корпорации «Иркут», Як-152 представляет «самолет первоначальной подготовки и профессионального отбора летчиков на ранней стадии обучения». Предполагается, что на этой машине курсанты будут осваивать технику пилотирования одиночного самолета и в составе группы, навигацию, полет по приборам, выполнение штопора и вывод из него, простой и сложный пилотаж. Трехопорное шасси с носовой стойкой дает возможность отработать приемы выполнения взлетно-посадочных операций, которые пригодятся при переходе на реактивную технику.

Далее производителем сообщается, что информационно-управляющее поле кабины Як-152 унифицировано с самолетом Як-130. Более того, оба типа включены в состав некоего «учебного комплекса» наряду с процедурным тренажером, учебным компьютерным классом и средствами объективного контроля.

Как следует из выступлений руководителей «Иркута», Як-152 специально проектировался в пару к Як-130. Работа началась на рубеже веков, отталкиваясь от опыта ранее созданных ОКБ им А.С. Яковлева тренировочных машин легкого класса. Кстати, буквенно-цифровой индекс нового самолета как бы намекает, что он идет за Як-52, в свое время – основным самолетом в системе ДОСААФ.

Звездообразный мотор

Як-52, а также Як-18 и ряд спортивных самолетов ОКБ долгое время оснащались звездообразными поршневыми двигателями семейства АИ-14/М-14. Поначалу на него и ориентировался главный конструктор Як-152 Александр Драч. Ведь на рубеже веков реальной альтернативы не было, особенно по цене. Хотя ведущие западные производители давно перешли со звездообразных двигателей на рядные с водяным охлаждением и все шире применяют турбовинтовые, у более «отсталого» по компоновке отечественного мотора-долгожителя имеются свои плюсы.

Первый – высокая надежность. Наиболее заметной она была в ходе международных соревнований спортивной авиации. Часто наблюдаемая в перерывах между полетами картина: русские возились в основном с приборами и оборудованием, иностранцы же открывали капоты для проверки и настройки силовой установки: сильно форсированные моторы часто капризничали.

Второй – двигатель обладал неплохим соотношением развиваемой мощности к массе. Если первоначальный АИ-14 выдавал 240 л.с., то М-14Х уже 360, а его форсированные варианты – до 450. Затем предлагался вариант М-9Ф с усовершенствованной системой впрыска топлива, который при наличии платежеспособного спроса были готовы выпускать в Воронеже.

Системный кризис отечественной авиации, сопровождавшийся резким снижением темпов выпуска самолетов, включая модели для «малой авиации», привел к ситуации, когда выпускать «малолитражные» моторы оказалось невыгодным. Воронежский механический завод прекратил серийный выпуск М-14 четверть века тому назад. Некоторое время авиастроителей спасал производственный и складской задел, а также рынок силовых агрегатов, бывших в употреблении. К настоящему времени и этот ресурс практически исчерпан.

Звездообразный мотор порой еще можно увидеть на выставочных стендах воронежских предприятий, однако шансы на возобновление его серийного производства малы.

Дизельная альтернатива

Отечественные моторостроители заняты разработкой полностью новых силовых установок для «малой авиации», которые бы значительно превзошли лучшие иностранные образцы серийного выпуска. Ведь на стороне заморских фирмачей – низкие цены и технические риски, доступность запчастей и сервиса.

Надежды подавали дизельные силовые агрегаты на основе лучших достижений автопрома. Несколько европейских фирм разработали авиационные варианты силовых агрегатов марки «Мерседес-Бенц». Они нашли применение, в частности, на самолетах DA-42 (используются ВКС России в качестве учебных) и на турецких беспилотных летательных аппаратах Anka-S, которые сегодня воюют в Сирии и Ливии.

Уроженец России Владимир Райхлин спроектировал современный дизельный мотор специально для применения на летательных аппаратах. Существенное снижение массы достигнуто применением алюминиевых деталей сложной формы. Изготовить их оказалось делом непростым, и изобретатель обратился к европейским компаниям. Для серийного производства моторов создана германская фирма RED (Raikhlin Engine Developments) в Аденау. Изготовлено некоторое количество моторов RED A03, A05 и других моделей для наземных и летных испытаний и БПЛА тяжелого класса. А также на опытные Як-152.

Идут упорные разговоры о локализации их производства в России. Но сложность заключается не только в алюминиевых деталях. Современные моторы сильно компьютеризованы, с большим количеством цифровых датчиков, системой передачи/обмена данными, печатными платами малого размера для них и т.п. Если всерьез говорить о полной локализации, то все эти комплектующие тоже должны производиться на нашей территории.

У многих современных моторов есть проблема – они прекрасно ведут себя в начале эксплуатации, но по мере исчерпания календарного и моторесурса начинается деградация свойств и характеристик. И главное даже не в увеличении расхода топлива и масла, а в непрогнозируемом поведении различных сенсоров и других высокотехнологичных элементов аппаратуры управления двигателем, особенно контактирующих с топливом, маслом, воздушным потоком и т.д.

Менеджеры по продажам могут, конечно, уверять, что, мол, все это ерунда и «фирма веников не вяжет». Вот только правильные ответы даст лишь длительная эксплуатация в войсках. А она – серьезный экзамен для любой техники, что германского, что отечественного происхождения.

Сравнение

Как и любой тип силовых агрегатов, дизель имеет сильные и слабые стороны, определяющие круг его применения. Специалисты ОКБ им. А.С. Яковлева выполнили расчеты по Як-152 с М-14Х и RED A03T в комплектации с трехлопастным винтом изменяемого шага MTV-9 диаметра 2,5 м. Поскольку дизельный вариант выдает большую (на 100 л.с.) мощность, скорость в горизонтальном полете оказалась выше – 380 против 335 км/ч, а взлет можно выполнить с большим весом – 2125 против 1400 кг. При сохранении дальности на отметке 1500 км (запас топлива одинаков – 200 кг), вариант с RED может нести дополнительную полезную нагрузку – до 550 кг. Это дает возможность создания учебно-боевого варианта с четырьмя узлами подвески бомб и неуправляемых ракет под крылом.

Соответственно руководство «Иркута» приняло решение строить опытные экземпляры в комплектации с 12-цилиндровым V-образным дизельным двигателем. К настоящему времени готово три самолета, первый облетан осенью 2016 года и с тех пор неоднократно демонстрировался на салонах МАКС и МВТФ «Армия». Заводские испытания завершились после выполнения более 200 полетов, в начале 2020 года приступили к летно-конструкторским.

Между тем Hongdu Aviation Industry Group Ltd. (HAIG) продолжает тестировать L7, что дает возможность сравнить летно-технические и эксплуатационные качества двух машин. Выясняется, что дизельное исполнение двигателя кое в чем уступает. За счет меньшего веса поршневой вариант обретает лучшую «летучесть». Начальная скороподъемность у него – 11 против 8 м/с у дизеля, разбег на взлете – 200 против 300 метров. Поскольку посадочная скорость значительно снижена, с 145 до 115 км/ч, пробег сократился с 450 до 250 метров. Разница – значительная, причем она будет весьма чувствительна на этапе первоначальной подготовки молодых авиаторов. Вариант с М-14 лучше и для спортсменов: при сохранении предельной скорости на отметке 500 км/час (определяется аэродинамикой и прочностью планера), максимальная эксплуатационная перегрузка – девять единиц против пяти.

Турбовинтовые конкуренты

Насколько нам известно, Як-152 рассматривался только в комплектации с поршневыми двигателями. Между тем на рубеже веков несколько десятков стран мира приобрели турбовинтовые учебные самолеты для основной подготовки военных летчиков. Особой популярностью пользуются бразильский Embraer Tucano и швейцарские Pilatus PC-7/9/21. Хотя турбовинтовой двигатель в производстве и обслуживании заметно дороже поршневого, самолет получается более скоростным, а по динамическим качествам (приемистость/разгон и др.) более приближенным к реактивному.

Стоимость летного часа Tucano составляет порядка 1 тыс. долл., что дороже, чем у поршневых машин, но гораздо дешевле реактивного L-39. Здесь, однако, следует помнить, что пропеллер создает не только силу, но и крутящий момент, который нужно компенсировать отклонением элеронов и руля направления. Отклик на движение сектором газа тоже разный. Словом, управление винтовым и реактивным самолетами на уровне инстинктов серьезно отличается. И этот факт считается потенциально опасным для тех курсантов, которые выпускаются с минимальной нормой (30 летных часов) и, став военными летчиками, затем мало летают в строевых частях.

Выходит, что целесообразность возврата к винту ставится под вопрос. Если во главе угла экономия, то на деле она получается лишь при особо тщательном подходе к составлению программ подготовки курсантов. Так, чтобы те получили не просто достаточное количество летных часов, но и качество подготовки. С расчетом, что многие продолжат карьеру не в винтовой, а именно в реактивной авиации. Вместе с тем турбовинтовые самолеты лучше поршневых работают как средство поддержания класса и восстановления навыков строевых летчиков.

Применение

Легкий учебный самолет нужен не только для обучения курсантов летных училищ, подобная техника вполне подойдет и на другие роли. Самолет-фильтр (screener) можно задействовать на вступительных экзаменах для оценки физических и умственных качеств абитуриентов. Следующее применение – летные клубы и ДОСААФ. Третий пункт – восстановление навыков строевых военных летчиков, которые после перерыва в месяц-два (отпуск, болезнь и другие причины) возвращаются к полетам. Связанная задача – повышение реального налета экипажей фронтовой, военно-транспортной и бомбардировочной авиации, а также офицеров с образованием летчика, временно занятых, например, на штабной работе.

Согласно действующим положениям, минимальный годовой налет военных пилотов не должен опускаться ниже 40–80 часов в зависимости от рода авиации. Конечно, только лишь легким самолетом тут не обойтись, но его использование снизит расход топлива и темп выбирания ресурса дорогостоящей боевой техники. Здесь Як-152 выглядит привлекательно как за счет низкой стоимости летного часа, так и кабиной летчиков, «как у Як-130», что дает обучающемуся возможность восстановить/поднять свои навыки работы с БРЭО и в контуре «человек–машина».

Цели использования самолета для поддержания класса и восстановления навыков интересны тем, что различия в технике пилотирования винтовым и реактивным самолетом здесь не столь важны, как для курсантов летных училищ. Как правило, состоящий на службе в течение долгого времени военный летчик имеет достаточный налет на реактивных машинах, и «перебить» его начальные навыки и отработанные инстинкты сложно. Вместе с тем единое информационное поле кабины Як-152 и Як-130 дает возможность восстановить навыки работы с бортовой аппаратурой с меньшими финансовыми затратами за счет налета часов на гораздо более дешевом и экономичном винтовом самолете.

Следующий пункт – полеты на предельно малых скоростях вблизи области срыва, а также отработка навыков выхода из штопора. Если что-то пойдет не так, летчик и инструктор смогут спастись: на Як-152 установлены легкие катапультные кресла, в свое время разработанные и испытанные на спортивных самолетах Су-29КС/М, выпуск которых, кстати, прекращен… Может, вместо него будет использоваться близкий по параметрам Як-152?

Таким образом, новый «Як» вполне может найти себе работу в Вооруженных силах, причем не только и не столько в летных училищах, но и в строевых частях, а также центрах переподготовки летного состава.