100 великих чудес техники

Путешествие «Вояджера» привлекло внимание и Пентагона. Его представитель вспомнил, что предыдущий мировой рекорд полета по прямой был установлен в 1962 году на бомбардировщике ВВС США B-52. Тогда американская «летающая крепость» взлетела в Токио и приземлилась на базе ВВС США в Испании, пролетев более двадцати тысяч километров.

Наиболее яркими представителями экспериментальных самолетов из композиционных материалов стали два самолета конструктора Берта Рутана: административный самолет фирмы «Боинг» Бичкрафт «Старшип-1» и рекордный дальний самолет Рутан «Вояджер». Первый из этих самолетов выпуска 1983 года был спроектирован с помощью ЭВМ, при этом в качестве основного материала конструкции был использован углепластик с повышенными техническими показателями.

По схеме самолет Бичкрафт «Старшип-1» был двухдвигательным самолетом-«уткой», причем разнесенное вертикальное оперение располагалось на концах крыла, одновременно выполняя функции концевых шайб.

В 1981 году Рутан начал работать над самолетом «Вояджер», который предназначался для кругосветного беспосадочного перелета. Скромная гостиная дома Берта Рутана в городке Мохаве, штат Калифорния, превратилась в штаб по подготовке полета и служила этой цели целых пять лет. Вместе с ним работали его брат Дик и Джина Йигер, в прошлом чертежница-конструктор. А в ангаре № 77 на местном аэродроме все это время не было отбоя от добровольцев. Многие местные жители изъявили желание помочь в строительстве летательного аппарата.

Предметом особой гордости братьев было то, что они претворили в жизнь свою затею на собственные средства, не получив от правительства ни цента. Но было бы ошибкой подозревать их в полном бескорыстии. Создав фирму «Вояджер эйркрафт инкорпорейтед», Рутаны наметили программу возвращения своих денег и даже получения прибылей за счет показательных полетов и рекламы. Так, например, компания «Мобил ойл корпорейшн» предоставила для двигателей «Вояджера» новое синтетическое масло, взамен приобретя право использовать изображение самолета на рекламных проспектах своей продукции.

Первый испытательный полет, выполненный в июне 1984 года Диком, продолжался 30 минут. Максимальное же расчетное время полета самолета без посадки было 14 суток, протяженность – 45060 километров. Но абсолютный рекорд дальности – полет без посадки и без дозаправки – состоялся через два года.

Дальность полета зависит, прежде всего, от отношения веса топлива к взлетному весу самолета. Масса пустого самолета «Вояджер» была всего 840 килограммов при массе горючего в 4052 килограмма. Взлетная масса составляла 5137 килограммов. 72 процента взлетного веса «Вояджера» составляло топливо! Для сравнения, у современных дальних пассажирских самолетов относительный вес топлива доходит примерно до 40 процентов, у АНТ-25, чуда 1930-х годов, он составлял 52 процента. Недаром в американской печати его окрестили «летающим бензобаком».

Повышение запаса топлива представляет особенно трудную проблему именно для небольших самолетов. Ведь у них не хватает внутреннего объема для размещения такого большого запаса горючего. На «Вояджере» объемы для топлива удалось увеличить за счет применения двухбалочной компоновочной схемы. Кроме традиционных емкостей, прежде всего в крыле, а также в фюзеляже и горизонтальном оперении, были использованы дополнительные емкости этих двух балок.

Другой важнейшей задачей было снижение веса пустого самолета. Уменьшению веса конструкции способствовало применение новейших композиционных материалов с высочайшими характеристиками. Так, основной использованный углепластик в пять-десять раз прочнее стали и намного легче обычных алюминиевых сплавов. Примененная двухбалочная компоновка также способствовала уменьшению веса конструкции, так как эти балки, как говорят, «разгружали» крыло (снижали изгибающий момент по крылу от аэродинамических сил за счет нагружения крыла моментом в противоположную сторону, вниз, от сил веса балок с содержимым). Уменьшился вес силовой установки, оборудования, снаряжения. Все это способствовало и уменьшению потребной тяги или мощности двигателей, а значит, их веса и расхода топлива.

Другим способом увеличения дальности полета является улучшение аэродинамики самолета. Это позволяет выбрать менее мощный и вместе с тем более легкий двигатель с меньшим расходом топлива. Поскольку «Вояджер» тихоходный самолет, то значительную долю аэродинамического сопротивления составляет так называемое индуктивное сопротивление, обусловленное вихреобразованием на концах крыла и снижающееся при увеличении размаха крыла. Для борьбы с ним на самолете было установлено чрезвычайно длинное крыло с удлинением 33,8 (отношение размаха к средней хорде – ширине), в то время как у современных пассажирских самолетов удлинение крыла, как правило, не превышает 10.