Ан-72 многоцелевой транспортный самолет.         

Ан-72 многоцелевой транспортный самолет.


Идея самолета, не требующего специальных аэродромов, так же стара, как и сама история авиации. Конструкторы неоднократно пытались реализовать ее, с большим или меньшим успехом стараясь создать самолет, сочетающий достаточно высокие летные качества с небольшой посадочной скоростью. Одним из наиболее известных и удачных самолетов такого типа был германский Арадо Ar-242, предназначенный для перевозки грузов на неподготовленные площадки. В его конструкции хорошо сочетались оснащенное эффективными закрылками крыло, мощные моторы и специальное шасси, устройство которого обеспечивало самолету высокую проходимость. Эти три "кита" - повышение несущих свойств крыла, высокая тяговооруженность, и "вездеходное" шасси - и поныне лежат в основе любого проекта самолета подобного класса.

Предварительные исследования по самолету короткого взлета и посадки (КВП) были начаты в ОКБ Олега Константиновича Антонова в Киеве еще в 1972 г. Фирма, специализирующаяся на создании транспортных самолетов военного и гражданского назначения, имела большой опыт работ в этом направлении. Широкую известность получили такие самолеты, как Ан-26 и Ан-32, поднимающие до 5 тонн, Ан-8 и Ан-12 среднего класса, тяжелый Ан-22 "Антей", на котором был установлен ряд рекордов грузоподъемности. Инициатором работ над самолетом, использующим нетрадиционный метод повышения подъемной силы, был сам Генеральный конструктор. Говоря о целесообразности такого решения, О.К.Антонов образно описывал сотрудникам, как "могучий поток газов, с большой скоростью вытекающий из сопла реактивного двигателя, пройдет над крылом, создавая дополнительную подъемную силу". Этот способ основан на, так называемом, эффекте Коанда, запатентованном еще в 1932 г. и носящем имя автора - румына по происхождению, занимавшегося во Франции работами в области физики и аэродинамики.

На начальном этапе разработка нового самолета велась в инициативном порядке самим ОКБ в силу необходимости израсходовать выделяемые из государственного бюджета деньги (в противном случае сэкономленные средства изымались, а финансирование на следующий год соответственно урезалось). Инициативное предложение, выдвинутое антоновским ОКБ, встретило поддержку Главного штаба ВВС, заинтересованного в создании легкого транспортного самолета, пригодного для перевозок войск и техники в прифронтовой полосе и снабжения аэродромов рассредоточения боевых самолетов. Совместно представителями ОКБ, Управления заказов ВВС и Министерства авиационной промышленности (МАП) были утверждены требования к самолету. Техническое предложение ОКБ предусматривало проектирование фронтового транспортного самолета класса Ан-26, грузоподъемностью до 5 тонн, с характеристиками КВП и возможностью воздушного десантирования. Самолет должен был иметь небольшие размеры (по условиям базирования и маскировки), высокие скороподъемность и прочность для обеспечения взлета-посадки на слабоподготовленных площадках.

После согласования и утверждения "ведомством заказчика" и МАП, тема легкого фронтового транспортного самолета была включена в план работ ОКБ. В установленном порядке совместным решением ЦК КПСС и Совета Министров СССР было начато финансирование создания "самолета 200" (под таким шифром он фигурировал в проектной документации; Ан-22 носил обозначение "самолет 100", а проектируемый "Руслан" - "самолет 400"). Ведущим конструктором по самолету назначили Я.Г.Орлова. Основные черты будущей "двухсотки" определялись достаточно однозначно: основной упор достижения КВП делался на использование эффекта Коанда. Уверенность в перспективности выбранной схемы была столь сильна, что альтернативные компоновочные варианты практически не рассматривались.

Теоретические расчеты неплохо подтверждались экспериментальными продувками моделей самолета в аэродинамических трубах. Прирост подъемной силы был довольно значительным и на некоторых режимах достигал 20%. Особенно эффективным обдув крыла становился при выпущенной механизации -"прилипание" струи обеспечивало безотрывное обтекание и значительное повышение качества на взлете и посадке. При этом в создании подъемной силы участвовали одновременно крыло, закрылок и двигатель, и для изучения их взаимодействия потребовалось провести исследования на специальных натурных стендах, моделирующий обдув крыла и механизации. Для увеличения обдуваемой поверхности двигатели были вынесены перед центропланом, а их гондолам сзади придана форма, "размазывающая" выхлопную струю по крылу.

Крыло самолета площадью 89,6 м2 имело мощную механизацию: почти всю его заднюю крышку занимали выдвижные закрылки (двухщелевые на центроплане и трехщелевые на консолях), а по передней кромке консолей установлены предкрылки. На верхней части центроплана и консолей находились по четыре секции интерцепторов. Внешние интерцепторы предназначались для работы совместно с элеронами и гашения подъемной силы при снижении с крутой глиссадой на площадки ограниченных размеров. Внутренние использовались при пробеге или в случае прерванного взлета для увеличения сопротивления самолета и нагрузки на шасси. Применение интерцепторов позволяло повысить эффективность торможения на 20%. Помимо этого, для сокращения пробега двигатели были оборудованы реверсом тяги, а в хвостовой части самолета установлен тормозной парашют.

Существенным для судьбы проекта было прежде всего наличие подходящего двигателя - турбовентиляторного Д-36 с тягой на взлетном режиме 6500 кг. Хотя О.К.Антонов и был убежденным приверженцем экономичных турбовинтовых двигателей, именно ТРДД с высокой степенью двухконтурности позволяли реализовать эффект Коанда на практике. Д-36, созданный в ОКБ "Прогресс" В.А.Лотарева, обеспечивал достаточный расход воздуха, и, что особенно ценно, сравнительно "холодную" выхлопную струю газов, направляемых на обдув крыла (напомним, что дюралевые сплавы - основной конструкционный материал в авиации - теряют прочность уже при 150°С). Д-36 поначалу предназначался для самолета Ан-60 (так и не построенного), был хорошо отработан и уже использовался на пассажирском самолете Як-42. По экономичности он приближался к лучшим западным образцам (18,4 мг/Нхсек на крейсерском режиме), а модульная конструкция и высокий ресурс упрощали его эксплуатацию. Серийное производство Д-36 было налажено на Запорожском моторостроительном заводе.

Принятая схема самолета имела и свои недостатки: при продувках выяснилось, что обдув крыла вызывает образование за ним вихрей, особенно, в месте стыка с фюзеляжем, интенсивность и распределение которых зависят от угла атаки, скорости полета и режима работы двигателей. Соответственно, поведение самолета и его управляемость могли изменяться в полете. С учетом этого хвостовому оперению была придана Т-образная форма, а по бокам хвостовой части установлены большие гребни, снижающие вредную интерференцию (решение, унаследованное от Ан-26/32). Стабилизатор, установленный на верху киля, находился вне зоны скоса потока за крылом, а для обеспечения большего диапазона рабочих углов атаки был выполнен переставным. Опасность срывных режимов устранили подбором профиля стабилизатора с плоской верхней поверхностью и установкой дефлектора по передней кромке.

Для обеспечения путевой устойчивости на самолете установили мощный киль. Руль направления имел оригинальную двухшарнирную конструкцию, повышавшую его эффективность при небольших скоростях, и был разделен на две секции по высоте. Нижняя задняя часть руля управлялась непосредственно педалями летчика, а остальные - бустерами системы управления. Для уменьшения усилий в системе управления в широком диапазоне режимов полета и центровок самолета рули имели весовую и аэродинамическую балансировку, нижняя секция второго звена руля направления оснащена триммером, а руль высоты - триммерами и сервокомпенсаторами. Такое решение давало возможность летчикам парировать нарушение балансировки самолета при выпуске механизации крыла (при этом картина обтекания самолета резко меняется и на малых скоростях он буквально "висит" на двигателях) и пилотировать самолет вручную даже при отказе бустеров.

Грузовая кабина самолета размером 9000x2200x2100 мм обеспечивала размещение типовой номенклатуры перевозимых грузов, в том числе до 32 солдат с вооружением, автомобилей типа ГАЗ-66 и УАЗ-469, авиационных двигателей, стандартных контейнеров и грузовых поддонов. Устройство рампы имело патентованную антоновскую конструкцию: при загрузке и выгрузке она опускалась до земли, а для сброса грузов в полете откатывалась по направляющей под фюзеляж. Особое внимание при проектировании "самолета 200" уделялось конструкции шасси. На фирме уже имели солидный опыт работы в этом направлении - все ее машины могли эксплуатироваться с грунтовых аэродромов. По таким показателям, как эквивалентная одноколесная нагрузка (доля массы самолета, приходящейся на каждое из колес шасси) и проходимости по грунту Ан-22 превосходил даже более современный Ил-76. Однако теперь задача ставилась несколько иначе - самолет должен был иметь возможность взлета и посадки на площадках с размокшим и неровным покрытием.

Рассматривалось около 30 вариантов устройства шасси, в том числе и такие экзотические, как шасси на воздушной подушке. Для оценки его возможностей был построен своеобразный летающий стенд на базе самолета Ан-14. Результаты испытаний показали, что "вездеходность" такого шасси оборачивалось усложнением конструкции, ухудшением аэродинамики и эксплуатационной пригодности самолета. Юбка на воздушной подушке имела малый ресурс, была непрочна, а само устройство сочтено непрактичным.

В конечном счете, выбор сделали в пользу обычного убирающегося шасси с управляемой передней стойкой и четырьмя мощными основными стойками с независимой рычажной подвеской колес. Прочность и энергопоглощение амортизаторов рассчитывались на преодоление "стандартной кочки" (термин, характеризующий возможности взлета и посадки самолета по условиям аэродрома) высотой до 35 см. Для повышения безопасности основные стойки не имели замков убранного положения, которые могли бы забиться грязью на взлете и не открыться. Убранные стойки лежали на створках ниш шасси и при их открытии свободно опускались. При отказе гидросистемы шасси выпускалось механически, а при отказе одной из основных стоек самолет мог приземлиться на трех оставшихся.

В связи с возможным взлетом и посадкой с большими перегрузками и ударными нагрузками запас прочности основных узлов машины был увеличен, в конструкцию добавлены дополнительные силовые узлы, а сама она перетяжелена по сравнению с обычными самолетами ("фамильная черта" самолетов КВП). Одной из мер сохранения весового совершенства стало широкое использование перспективных конструкционных материалов: высокопрочных алюминиевых сплавов и титанового крепежа, сотовых панелей и клеевых соединений, а также композитов - стекло- и углепластиков, масса которых достигла 875кг и позволила сэкономить 350кг по сравнению с металлической конструкцией.

Статьи