Но понять проблему – это одно, решить ее – совсем другое. Тем не менее, путь уже намечен. Дали свой результат такие варианты, как замедление скорости вращения несущего винта или придание его лопастям сложной формы. Но в ближайшем будущее на первое место выйдут технологии активного управления, подобные тем, которые применяются на вертолетах для уменьшения вибрации. Принцип работы системы активного управления заключается в том, что компьютерная программа задает лопасти угол махового движения, при котором лопасть либо не сталкивается с завихрениями, либо последние становятся более слабыми. Такая система разрабатывается в Аэрокосмическом центре в Брунсвике, Германия. Разработчики предполагают устанавливать ее на «старых» вертолетах, таких, как Во-105. Правда, если на вертолетах с дистанционным управлением эти системы будут установить просто, то установка на машинах с гидравлическими приводами будет сопряжена с некоторыми сложностями.
Ка-12А-1
Нет сомнения в том, что вертолет – очень сложная в техническом отношении машина, лишь в шутку его можно определить как «совокупность редукторов, летящих в правильном порядке». Все вертолеты, построенные по традиционной схеме, имеют главный редуктор для передачи крутящего момента от двигателей к несущему винту. Другие редукторы передают мощность на рулевой винт, а также на электрические генераторы и гидравлические насосы. Добавьте сюда еще тяги, рычаги, кривошипы, кабели, гидравлическую проводку и привода – и картина получится впечатляющей. Сложность конструкции и, как следствие, высокая стоимость и большие эксплуатационные расходы являются одним из главных препятствий широкого проникновения вертолетов на рынок транспортных услуг. В некоторых случаях можно упростить эту схему, сведя к минимуму количество механических и гидравлических деталей и заменив их электрическими или электронными эквивалентами. В новейшей технической документации уже появляется термин «полностью электрический вертолет» (all electric rotoraaft).
Следующим, шагом, по мнению ученых и инженеров, будет устранение большей части механических соединений в системе управления винтами. Это возможно при использовании «умных» пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов. Эти материалы способны менять форму под воздействием, электрического тока или электромагнитного поля, производя при этом механическую силу. Например, встроенные в лопасть винта «умные» элементы будут использоваться для перемещения или искривления гибких частей обшивки лопасти из композиционных материалов. Это позволит изменить аэродинамический профиль лопасти для управления несущим винтом с помощью изменения тяги.
Эти «умные» элементы совсем не обязательно должны иметь большие размеры, они должны лишь суметь инициировать процесс изменения угла махового движения лопасти, процесс, который в дальнейшем. будет происходить под воздействием воздушного потока. Эти идеи уже воплощены в жизнь фирмой Kaman и, видимо, получат дальнейшее распространение.
Теоретически возможно оснастить винты электродвигателями, использующими ток от генераторов, приводимых в действие двигателями вертолетов. Эта технология широко применяется на кораблях, поездах, но для вертолетов такие конструкции слишком тяжелы. Если бы их вес можно было уменьшить, они были бы очень привлекательны вследствие своей механической простоты. Один генератор – на двигатель, по одному электродвигателю – на винты, несколько кабелей электропроводки – вот и вся система управления вместо нынешнего набора редукторов и валов.
Другой путь механического упрощения конструкции винта – установка реактивных двигателей двух различных конструктивных схем. Одна схема предполагает подачу газа через проводящую систему на лопасти, на концах которых установлены сопла, откуда этот газ выбрасывается. Другая схема предусматривает установку маленьких реактивных двигателей прямо на концах лопастей.
Оба варианта не свободны от недостатков: в первом случае уязвимым местом можно считать обеспечение надежной герметизации трубопровода в критических точках соединения неподвижных и подвижных деталей винта, во втором – та же самая проблема возникает с системой подачи топлива к двигателям.
Специалисты в области медицины катастроф хорошо знают: если помощь пострадавшему придет в течение первого часа с момента происшествия (так называемый «золотой час»), то вероятность благоприятного исхода значительно повышается. Автомобили «скорой помощи» далеко не всегда успевают прибыть к месту происшествия вовремя. Кроме того, наземная транспортировка больного или раненого может быть невозможна из-за пробок (в особенности при дорожной аварии) и недоступности места происшествия. Вот почему в последнее время большое внимание уделяется развитию медицинской авиации (в первую очередь, вертолетной). Однако и здесь не обходится без проблем. Одна из главных проблем, с которыми столкнулись эксплуатанты «летающих госпиталей», – их стоимость. В качестве альтернативного решения специалисты предлагают использовать в этом качестве автожиры.
Медицинскому вертолету часто приходится совершать посадку на необорудованные площадки, а вся операция по спасению жизни часто должна уложиться буквально в считанные минуты. Иногда посадочные площадки могут быть окружены опасными, трудно обнаруживаемыми (особенно в плохую погоду) препятствиями (деревья, линии электропередачи и т.п.). Повышение безопасности полетов вертолетов-госпиталей – одна из главных задач, стоящих перед разработчиками и эксплуатантами этой техники. В настоящее время разрабатываются специальные системы обнаружения препятствий, но все упирается в их стоимость. Наилучшим решением, по-видимому, будет использование лазерных детекторов.
Авиационные происшествия с медицинскими вертолетами часто происходят при заходе на посадку. Посадочная площадка может быть хорошо знакома экипажу, но стрессовая ситуация, когда требуется максимальная быстрота действий, зачастую приводит к ошибке. Здесь весьма кстати могут оказаться системы спутниковой навигации, которые помогут осуществить посадку с высокой степенью точности и надежности. Так, в США в 2003 году введена в действие система LPV- WAAS (Locahser Performance with Vertical guidance – Wide Area Augmentation System). Она проверяет сигналы GPS и корректирует их, помогая пилоту осуществить точную вертикальную посадку.
И еще один вопрос, являющийся принципиальным для разработчиков медицинских вертолетов: будет ли машина использоваться только как транспорт для быстрой доставки больных и раненых (с минимумом средств для оказания первой медицинской помощи) или как настоящий летающий госпиталь, на борту которого может быть оказано максимальное количество медицинских услуг? Второй путь, конечно, предпочтительнее, но тогда нужно думать над миниатюризацией бортового медицинского оборудования. Врач, кстати, может присутствовать на борту вертолета виртуально – на экране телевизора. Для этого потребуется развитие широкополосных средств связи.
С течением времени будет происходить все более тесная интеграция медицинской и поисково-спасательной вертолетной авиации. Конвертопланы, способные летать со скоростью самолетов, смогут не только самостоятельно найти место катастрофы, но и забрать пострадавших. Эти летательные аппараты могут быть также оборудованы как госпитали (работающие и в полете, и на земле). Система медицинской авиации, сочетающая обычные вертолеты, применяемые при происшествиях небольшого масштаба, и летательные аппараты с поворотным винтом для широкого спектра работ, будет оптимальным вариантом для любой страны.