Przygotowania do wystrzelenia bezzałogowca Eleron-3. Fot. Ministerstwo Obrony Federacji Rosyjskiej / mil.ru
Do tej pory w naszym kraju i za granicą powstało bardzo dużo bezzałogowych statków powietrznych. lotnictwo kompleksy o różnym przeznaczeniu. Podczas budowy BSP wykorzystuje się szeroką gamę pomysłów i rozwiązań, m.in. wszystkie główne schematy aerodynamiczne. Układ „latającego skrzydła” cieszy się pewną popularnością, dającą pewne korzyści - a jednocześnie prowadzącą do pewnych ograniczeń.
W naszym kraju temat latającego skrzydła został podjęty kilkadziesiąt lat temu, ale ten kierunek nie odniósł większego sukcesu. W dziedzinie lotnictwa załogowego opracowano inne schematy, m.in. strukturalnie podobne, takie jak układ bezogonowy lub integralny.
Sytuacja zmieniła się jednak dramatycznie wraz z początkiem aktywnego i masowego rozwoju bezzałogowych statków powietrznych. W tym obszarze udało się w pełni zrealizować – i uruchomić – wszystkie główne zalety „latającego skrzydła” w różnych klasach wyposażenia. Rozważmy najciekawsze przykłady zastosowania takiego schematu w krajowych bezzałogowcach.
Klasa światła
В начале двухтысячных появился первый БПЛА будущего семейства «Элерон» от компании «ЭНИКС». Он представлял собой сверхлегкий аппарат массой 3400 г с крылом размахом менее 1,5 м. При помощи электрической винтомоторной группы он мог развивать скорость более 100 км/ч и летать в течение 70-75 мин. Полезной нагрузкой warkot были дневные и ночные камеры.
BSP „Eleron-10D”. Zdjęcia Vitalykuzmin.net
Później pojawiły się nowe próbki rodziny, takie jak Eleron-10. Rozpiętość jego skrzydła wzrosła do 2,2 m, a masa wzrosła do 15,5 kg. Dzięki większym i pojemniejszym akumulatorom jest w stanie utrzymać się w powietrzu przez 2,5 godziny i pracować w odległości co najmniej 50 km od operatora (z transmisją sygnału wideo). Wszystkie próbki rodziny Eleron znalazły zastosowanie w wojsku i organach ścigania.
Można również zwrócić uwagę na linię ZALA 421 UAV z ZALA Aero Group. Ta rodzina obejmuje bezogonowe, latające skrzydła, a nawet tiltrotor i multicopter. Urządzenia ważące w kilogramach są w stanie przelecieć dziesiątki kilometrów i przenosić sprzęt rozpoznawczy. Niektóre z tych próbek zostały przyjęte do sprzedaży i są produkowane masowo. Wyróżnia się amunicja krążąca ZALA KUB. Ten produkt ma również cechy latającego skrzydła.
Waga ciężka
Z wielu powodów schemat „latającego skrzydła” nie znalazł zastosowania w krajowych projektach klasy średniej, ale przydał się przy tworzeniu ciężkich próbek. Ze względu na swoją wielkość i proponowane funkcje projekty tego typu niezmiennie przyciągają uwagę opinii publicznej i specjalistów.
W 2007 roku RAC MiG zaprezentował pełnowymiarowy model ciężkiego UAV Skat. Projekt obejmował budowę maszyny ważącej 20 ton o rozpiętości skrzydeł 11,5 m oraz silnika turboodrzutowego. Szacowana prędkość osiągnęła 850 km/h, zasięg – 4000 km. Dron miał zabrać na pokład do 6 ton broni w 4 wewnętrznych punktach zawieszenia. Wraz z makietą Skat zademonstrowano kilka typów samolotów sterowanych z nią kompatybilnych.
Ultralekki dron ZALA 421-08M - można go uruchomić "z ręki". Zdjęcie ZALA Aero Group / zala.aero
W przyszłości los projektu pozostał niejasny. Wspominano o tym raz na kilka lat, ale bez wzmianki o jakimkolwiek postępie. W tym samym czasie, jak stwierdzono, prace zostały zatrzymane i kontynuowane. Najnowszy wiadomości ten rodzaj pojawił się rok temu - i od tego czasu nie ma nowych doniesień.
W czerwcu 2018 roku z warsztatu wycofano eksperymentalny ciężki BSP S-70 Okhotnik opracowany przez Sukhoi. Rozpiętość skrzydeł tej maszyny szacowana jest na 18-20 m, masa startowa to co najmniej 20 t. Zastosowano jeden silnik turboodrzutowy. Ładowność w wewnętrznych przedziałach to kilka ton. Według różnych źródeł, bezzałogowy statek powietrzny jest wykonany przed- lub transonicznie. Stosowany jest opracowany automatyczny system sterowania, zdolny do interakcji z operatorem lub innym statkiem powietrznym.
Pierwszy lot Okhotnika odbył się 3 sierpnia 2019 r., a testy w locie wciąż trwają. S-70 działa niezależnie iw połączeniu z myśliwcem Su-57. Kiedy zakończą się prace rozwojowe i rozpocznie się masowa produkcja, nie wiadomo.
Korzyści w kontekście
Przewaga schematu „latającego skrzydła” nad innymi układami aerodynamicznymi jest dobrze znana. Zastanów się, dlaczego okazał się przydatny przy tworzeniu niektórych domowych (i nie tylko) bezzałogowych statków powietrznych.
Krążąca amunicja ZALA CUBE. Zdjęcie ZALA Aero Group / zala.aero
Główną zaletą schematu jest możliwość przekształcenia całej lub prawie całej powierzchni płatowca w nośnik – z odpowiednim wzrostem osiągów lotu i/lub ładowności. Ta cecha schematu pozwala na dłuższe przebywanie w powietrzu stosunkowo lekkich bezzałogowców z niewielkim zapasem paliwa lub akumulatorami o ograniczonej pojemności niż tradycyjne konstrukcje o podobnych rozmiarach i wadze.
Latające skrzydło oferuje zalety pod względem dostępnych przestrzeni zabudowy. Niezbędne elementy i zespoły można umieścić nie tylko w kadłubie, jak w normalnym schemacie, ale także w gładko z nim połączonej środkowej części lub w skrzydle o zwiększonej grubości. Takie możliwości najlepiej pokazują ciężkie „Skat” i „Hunter”. W ich płatowcach udało im się umieścić dość duże silniki turboodrzutowe, przedziały ładunkowe i zbiorniki z dużą ilością paliwa. W podobny sposób budowane są lekkie bezzałogowce, choć ze zrozumiałymi różnicami.
Ważną cechą latającego skrzydła jest potencjał w zakresie niewidzialności. Gładkie kontury o pożądanej konfiguracji, w połączeniu z odpowiednim doborem materiału, mogą radykalnie zmniejszyć efektywny obszar rozpraszania. Według różnych szacunków takie techniki zostały wykorzystane w projektach Okhotnik i Skat. To samo dotyczy szeregu wydarzeń zagranicznych.
Radzenie sobie ze słabościami
Przy wszystkich swoich zaletach latające skrzydło nie jest pozbawione wad, z którymi trzeba się borykać. Często takie problemy są zbyt poważne i prowadzą do odrzucenia takiego schematu na rzecz innych układów.
Model UAV "Skat" z RAC "MiG". Zdjęcia Airwar.ru
Jedno z największych wyzwań w tworzeniu latających skrzydeł, m.in. UAV wiąże się z rozmieszczeniem niezbędnych jednostek w obrębie objętości określonej konfiguracji. Największe węzły mogą być umieszczone tylko wewnątrz wystającego kadłuba lub środkowej sekcji, której objętość nie jest nieskończona. Poszerzenie dostępnych przedziałów wymaga przerobienia aerodynamiki, co nie zawsze jest możliwe lub wskazane.
Na szczęście takie problemy są z powodzeniem rozwiązywane już na wczesnych etapach projektowania. Ponadto w dziedzinie UAV istnieją pewne funkcje ułatwiające rozmieszczenie jednostek. Dron nie potrzebuje więc kabiny i powiązanych systemów, a sterowanie odbywa się za pomocą elektroniki, która nie zajmuje dużo miejsca.
Poważnym problemem jest zachowanie lecącego skrzydła w powietrzu. Bez usterzenia pionowego taki samolot nie może wykazywać akceptowalnej stabilności kierunkowej. Jest też problem z zapewnieniem kontroli. Tradycyjne elevony na krawędzi spływu skrzydła dobrze radzą sobie z kontrolą przechyłu, ale mogą wykazywać niewystarczającą skuteczność w kontroli pochylenia ze względu na niewystarczający zasięg od środka masy. Bez pionowego ogona pojawia się problem zapewnienia kontroli odchylenia.
Stabilność na trasie można zapewnić za pomocą zakrzywionych końcówek, jak w przypadku niektórych Eleronów i części bezzałogowych statków powietrznych ZALA. Kontrolę kursu można przeprowadzić dzięki podzielonym elevonom, takim jak Skat. Radykalnym rozwiązaniem mogłoby być odrzucenie schematu „latającego skrzydła” na rzecz bezogonowego kila i pełnoprawnego steru.
Najnowszy ciężki BSP S-70 "Hunter". Fot. Ministerstwo Obrony Federacji Rosyjskiej / mil.ru
Aktywny rozwój autopilotów i ogólnie elektroniki przyczynia się do rozwiązania wszystkich problemów ze stabilnością i sterowalnością. Nowoczesne bezzałogowce wszystkich głównych klas wykorzystują szybką automatykę i zaawansowane algorytmy, które są w stanie utrzymać lot o określonych parametrach i reagować na niepożądane zjawiska.
Jedną z opcji
Ogólnie rzecz biorąc, schemat „latającego skrzydła” na obecnym poziomie rozwoju technologii jest przydatny i może być stosowany w różnych projektach. Jego charakterystyczne cechy można wykorzystać w rozwiązywaniu niektórych problemów, uzyskując poważne korzyści i przewagi nad innymi programami. Jednak ze względu na obecność ograniczeń i niedociągnięć latające skrzydło nie staje się uniwersalnym i jednoznacznie pozytywnym rozwiązaniem – i dlatego nie może zastąpić innych schematów.
UAV innych schematów wciąż są tworzone i wdrażane. Tak więc, wraz z latającym skrzydłem „Eleron”, aktywnie wykorzystywane są „Orlans” o normalnym układzie. Równolegle z uderzeniem „Hunter” testowany jest „Altius” z pełnoprawnym kadłubem i wąskim prostym skrzydłem. Co więcej, w niektórych klasach bezzałogowych statków powietrznych latające skrzydło nie znalazło jeszcze zastosowania, na przykład w dziedzinie średniowysokich pojazdów dalekiego zasięgu (MALE).
Twórcy nowej technologii lotniczej muszą więc pamiętać o istnieniu różnych schematów aerodynamicznych i rozumieć ich charakterystyczne cechy, co pozwoli im wybrać najlepsze rozwiązania dla konkretnych projektów. Dzięki takiemu podejściu nowe próbki bezzałogowego lub innego sprzętu będą miały najlepszy wygląd i właściwości, niezależnie od obecności lub braku wyraźnego kadłuba i upierzenia.