CC BY
508
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность, поддержание летной годности ВС
УДК 629.7.072.5
КЛАССИФИКАЦИЯ СВЕРХЛЕГКИХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СВЕРХЛЕГКОЙ АВИАЦИИ В РОССИИ
И.В. НИКИТИН
Статья представлена доктором технических наук, профессором Ципенко В.Г.
В статье дана классификация сверхлегких летательных аппаратов, оценка их потенциальной опасности для третьих лиц и окружающей среды в сравнении с другими воздушными судами, а также количественная оценка состояния сверхлегкой авиации в России.
Сверхлегкая авиация как самостоятельное направление развития авиационной техники начала формироваться в середине 70-х годов после появления дельтаплана. Появившись в начале семидесятых годов, этот принципиально новый летательный аппарат довольно быстро распространился по всему миру, включая и Советский Союз. Первый такой аппарат в нашу страну завез человек, которого по праву можно считать родоначальником дельтапланеризма в СССР и в России - Михаил Борисович Гохберг, доктор физико-математических наук, профессор, заместитель директора Объединенного института физики Земли имени О. Ю. Шмидта [1].
За короткое время сверхлегкие летательные аппараты (СЛА) благодаря своей простой конструкции, невысокой стоимости, неприхотливости в эксплуатации завоевали огромную популярность во всем мире. Большое достоинство СЛА - простота обучения. Полная программа обучения включает в себя 15-25 летных часов и около 50-70 часов теории. Большой интерес представляют моторные СЛА, которые используются не только для развлечений, обучения и спорта, но и в различных отраслях экономики.
Международной авиационной организацией ICAO не разработаны стандарты для СЛА и определения СЛА в различных странах немного отличаются.
Основными критериями, в соответствии с которыми воздушное судно (ВС) может быть отнесено к категории сверхлегких летательных аппаратов (СЛА), или сверхлегких воздушных судов (СВС) являются: масса конструкции, взлетная масса, нагрузка на крыло и минимальная скорость полета.
По классификации, принятой международной авиационной федерацией (ФАИ), к СЛА относятся одноместные воздушные суда с взлетной массой не свыше 300 кг и двухместные с взлетной массой в сухопутном варианте не выше 450 кг, в гидроварианте не свыше 495 кг и минимальной скоростью полета, не превышающей 65 км/час [2].
На рис. 1 представлена классификация сверхлегких летательных аппаратов.
Сверхлегкие летательные аппараты подразделяются сегодня на следующие классы:
безмоторные СЛА, дельтапланы, сверхлегкие балансирные планеры, парапланы, сверхлегкие планеры; моторные СЛА;
мотодельтапланы, дельталеты, мотопарапланы, паралеты, сверхлегкие мотопланеры, микросамолеты, автожиры и сверхлегкие вертолеты.
Дельтаплан - сверхлегкий планер с жестким силовым каркасом, аэродинамическая несущая поверхность которого формируется под воздействием обтекающего воздушного потока, взлет и посадка которого производится ногами пилота, а управление осуществляется за счет перемещения центра масс - балансирным способом. Появившись в виде опытного образца в начале 70-х годов, дельтаплан менее чем за пять лет распространился по всему миру. Скорость его распространения превысила скорость распространения компьютера.
Сверхлегкие летательные аппараты (СЛА)
)
с балансирним управлением
Безмоторные СЛА I
с аэродинамическим управлением
параплан
мотодельтаплан
с балансирным управлением
Моторные СЛА
с аэродинамическим управлением
мотопараплан
гиролеты
автожир
дельтаплан
сверхлегкий балансирный планер
паралет
дельталёт
Рис. 1. Классификация сверхлегких летательных аппаратов
микросамолет
Классификация сверхлегких летательных аппаратов .
Причина такого быстрого распространения дельтаплана заключается в том, что человек впервые получил в свои руки летательный аппарат, доступный каждому. То есть любой человек, который мечтал о полетах, но не имел возможности для реализации своей мечты, получил, наконец, реальную возможность для её осуществления. Дельтапланы используются для любительских и спортивных полетов.
Первые дельтапланы появились в СССР в 1974-1975 годах. В 1978 году в СССР была образована Федерация дельтапланерного спорта. По данным ДОСААФ в конце 70-х годов в СССР насчитывалось более 730 дельтапланерных клубов, в которых эксплуатировалось более 2000 дельтапланов [1]. В 90-х годах количество дельтапланов значительно уменьшилось. Тенденция характерна не только для России, но и для всего мира. Это, прежде всего, объясняется появлением новых классов СЛА, которые оттянули на себя большое количество любителей сверхлегкой авиации. Многие люди, которые в 70-х начинали летать на дельтапланах, летают сегодня на СЛА других классов.
Количество дельтапланов, которые сегодня эксплуатируются в России, можно оценить примерно в 200-300 штук. В организациях Объединенной федерации сверхлегкой авиации (ОФ СЛА) России эксплуатируются дельтапланы "Славутич-УТ", выпускавшиеся ранее серийно Иркутским авиазаводом, всего было выпущено более 300 штук, "Славутич-Спорт" - Стахановский завод, выпущено около 200 штук, "Славутич-Спорт-5", Ульяновский авиазавод, было выпущено более 100 штук, а также дельтапланы других изготовителей. Масса конструкции дельтаплана 20-40 кг, площадь крыла 12-17 м , размах крыла около 10 м, скорость полета 35-130 км/час, экипаж до 2-х человек. Современные дельтапланы имеют аэродинамическое качество до 12 единиц. Ни один из дельтапланов, эксплуатирующихся в России, не имеет сертификата типа.
Сверхлегкий балансирный планер - летательный аппарат с жесткой несущей поверхностью, взлет и посадка которого производится ногами пилота, управление осуществляется балансирным способом и частично с помощью поворотных аэродинамических поверхностей.
Этот класс СЛА появился вместе с дельтапланом, но по причине сложности конструкции и более высокой стоимости не имел широкого распространения. Подобные СЛА называются еще "жесткокрылами". В основном они используются в качестве спортивных летательных аппаратов. Современные "жесткокрылы" имеют аэродинамическое качество до 20 единиц и практически не уступают по этому параметру средним планерам. В России сегодня такие летательные аппараты пока не получили распространения.
Сверхлегкий планер - летательный аппарат с жесткой несущей поверхностью, взлет и посадка которого производится посредством шасси, а управление осуществляется с помощью поворотных аэродинамических поверхностей.
Сверхлегкие планеры появились одновременно с дельтапланом, но также не имели широкого распространения. Однако в последнее время появилось несколько конструкций, созданных из композиционных материалов с использованием современных технологий. По своим характеристикам они не уступают спортивным планерам. В основном они используются в качестве спортивных летательных аппаратов. В качестве типичного примера современного сверхлегкого планера можно привести аппарат АЬ-12 фирмы "Асгоб" Украина. Этот СЛА при массе конструкции 80 кг имеет размах крыла 13,3 м, площадь крыла 14 м , диапазон скоростей полета от 40 до 140 км/ч, минимальную скорость снижения 0,6 м/с, аэродинамическое качество 27. В России сегодня такие летательные аппараты практически отсутствуют.
Параплан - сверхлегкий планер без жестких элементов конструкции, аэродинамическая несущая поверхность которого формируется под воздействием обтекающего воздушного потока, взлет и посадка которого производится ногами пилота, а управление за счет частичного изменения формы несущей поверхности.
Это самый молодой класс СЛА. Получил широкое распространение с начала 90-х годов. Количество парапланов, находящихся сегодня в эксплуатации в Российской Федерации, можно оценить цифрой приблизительно в 2000 экземпляров. Большинство из них (мелкосерийного производства) изготовлены в клубах СЛА, как копии хорошо зарекомендовавших себя единичных образцов, или купленных где-то серийных моделей. Масса конструкции 4-10 кг, скорость полета 20-40 км/час, площадь крыла 20-40 м2, размах крыла до 10 м, экипаж до 2-х человек. Этот уникальный летательный аппарат может уместиться в дамской сумочке. В тоже время рекорд дальности полета на параплане, установленный канадцем Уиллом Гаддоу (Will Gadd), составляет 423 км. Все эти СЛА этого класса не имеют сертификата типа.
Мотодельтаплан - моторный дельтаплан, взлет и посадка которого производится ногами пилота.
Этот класс СЛА не получил широкого распространения. Подобных СЛА в России насчитываются сегодня единицы. Масса конструкции мотодельтапланов 40-90 кг, скорость полета 40-80 км/час, площадь крыла 15-18 м2, размах крыла до 10 м, экипаж до 2-х человек.
Дельталет - моторный дельтаплан, взлет и посадка которого производится с использованием колесного, лыжного, поплавкового, или другого шасси.
Дельталет один из наиболее массовых классов моторных СЛА. Этот класс получил широкое распространение с середины 80-х годов. Достоинства: простота конструкции и дешевизна, хорошая эксплуатационная технологичность и ремонтопригодность, возможность выполнения авиаработ. Масса конструкции дельталетов составляет 70-250 кг, скорость полета 50-150 км/час, площадь крыла 10-20 м2, размах крыла до 11 м, экипаж до 3-х человек. Многие дельталеты выпускались и выпускаются небольшими сериями. Так дельталетов "Поиск-06" (514 военный завод, НПО «Дельтаком») выпущено более 300 штук. Этот дельталет разработан в соответствии с ТЗ, утвержденным ЦК ДОСФАФ СССР и был допущен к эксплуатации в организациях ДОСААФ. Дельталет прошел испытания и имеет сертификат типа, выданный Главной квалификационно-сертификационной комиссией (ГКСК) СЛА ДОСААФ СССР. Дельталет Т-2 был разработан и выпускался отделением СЛА ОКБ О.К.Антонова и Кизлярским авиаремонтным заводом. Всего было выпущено более 200 экземпляров дельталета Т-2. Этот дельталет был принят на вооружение в Советском Союзе в частях специального назначения. Дельталет МД-20 разработан и выпускается ЗАО "Красные Крылья" г. Таганрог. Всего выпущено более 200 экземпляров дельталетов этого типа. Дельталет МД-20 также имеет сертификат типа, выданный ГКСК СЛА ДОСААФ СССР. В организациях ОФ СЛА России эксплуатируются также многие другие сверхлегкие летательные аппараты, выпускавшиеся ранее серийно без сертификата типа и аттестата на основании межведомственных решений, а также решений ЦК ДОСААФ СССР и его правопреемников. Количество СЛА этого класса можно оценить цифрой 1500-2000 экземпляров. Все эти СЛА не имеют сертификата типа, выданного уполномоченным государственным органом.
Мотопараплан - моторный параплан, взлет и посадка которого производится ногами пилота.
В последние годы этот класс СЛА бурно развивается. Он имеет много достоинств: не нужен аэродром, СЛА легко транспортируется, легко управляется. Недостаток - высокие требования к физической форме пилота.
Масса конструкции мотопарапланов 30-70 кг, скорость полета 30-50 км/час, площадь крыла 20-40 м , размах крыла до 10 м, экипаж до 2-х человек. Сегодня количество этих СЛА в России можно оценить цифрой 1000-1500 экземпляров. Все эти СЛА не имеют сертификата типа.
Паралет - моторный параплан, взлет и посадка которого производится с использованием колесного, лыжного, поплавкового, или другого шасси.
Этот класс СЛА также как и мотопараплан получил динамичное развитие в последние годы. От пилота паралета уже не требуется иметь для старта хорошую физическую форму.
Масса конструкции паралетов составляет 70-300 кг, скорость полета 40-70 км/час, площадь крыла 20-40 м , размах крыла до 10 м, экипаж до 2-х человек. Количество СЛА этого класса в России можно оценить цифрой 200-400 экземпляров. Все эти СЛА не имеют сертификата типа.
Сверхлегкий мотопланер - сверхлегкий планер с силовой установкой, предназначенной для выполнения взлета и набора высоты, управление которым осуществляется с помощью поворотных аэродинамических поверхностей.
Сверхлегкие моторные планеры появились в середине 90-х годов. Они используются для любительских полетов и в качестве спортивных летательных аппаратов. В качестве типичного примера современного сверхлегкого мотопланера можно привести аппарат АС-4 фирмы "Авиастроитель" Россия. Этот СЛА имеет массу конструкции 136 кг, размах крыла 12,6 м, площадь крыла 7,5 м2, диапазон скоростей полета от 66 до 220 км/ч, минимальную скорость снижения 0,68 м/с, аэродинамическое качество 31. В России сегодня насчитывается несколько десятков СЛА этого класса.
Микросамолет - моторный сверхлегкий летательный аппарат, подъемная сила которого создается при взаимодействии жесткой несущей поверхности с обтекающим воздушным потоком, взлет и посадка которого производится с использованием шасси, а управление которым осуществляется с помощью поворотных аэродинамических поверхностей.
Этот класс получил широкое распространение также как и дельталет с середины 80-х годов. Достоинства: классическое самолетное управление, что позволяет простое освоение пилотами гражданской авиации и министерства обороны, возможность выполнения авиаработ. Масса конструкции микросамолетов 120-350 кг, скорость полета 65-250 км/час, площадь крыла 10-15 м2, размах крыла до 10 м, экипаж до 3-х человек. В качестве примера можно привести Х-32 "Бекас", "Авиатика" МАИ-890 с сертификатом типа, А-27, А-22, и многие другие. В последнее время получили распространение микросамолеты, изготавливаемые из наборов. Классический пример - микросамолет "Скайрейнджер", набор которого изготавливается фирмой "Асгоб" Украина. Количество микросамолетов в России можно оценить цифрой 700-1200 экземпляров. 90% этих СЛА не имеют сертификата типа, выданного уполномоченным государственным органом.
Автожир - моторный сверхлегкий летательный аппарат, подъемная сила которого создается вращающейся по воздействием обтекающего воздушного потока несущей поверхностью, взлет и посадка которого производится с использованием шасси, а управление которым осуществляется частично балансирным способом, а частично с помощью поворотных аэродинамических поверхностей.
Самый старый класс СЛА в мире и самый молодой в России. Масса конструкции 120-350 кг, скорость полета 45-130 км/час, экипаж до 3-х человек. Количество автожиров в России можно оценить сегодня в пределах 100 штук.
Сверхлегкий вертолет - вертолет, который по своим массовым характеристикам может быть отнесен к категории СЛА.
Этот класс СЛА начал динамично развиваться с середины 90-х годов. Масса конструкции современных сверхлегких вертолетов от 70 до 275 кг, скорость полета до 200 км/ч, экипаж 1-2 человека. Количество сверхлегких вертолетов в России можно оценить в несколько экземпляров.
Автожир и сверхлегкий вертолет объединяют иногда сегодня общим названием - гиролеты.
Ограничения взлетной массы и минимальной скорости полета СЛА ограничивают их кинетическую энергию и делают их более безопасными по сравнению с легкими воздушными судами по отношению к третьим лицам и окружающей среде.
На рис. 2 представлены данные, позволяющие сравнить потенциальную опасность различных классов ВС для окружающей среды и третьих лиц, полученные путем сравнения их кинетической энергии. При этом за единицу принята кинетическая энергия бегущего человека. Из
представленных данных видно, что потенциальная опасность СЛА для окружающей среды и третьих лиц сравнима с потенциальной опасностью бегущего человека, в то же время потенциальная опасность легких ЛА уже на порядок выше.
Этим, прежде всего и объясняется упрощение подходов к сертификации и весьма либеральные правила полетов для СЛА существующих за рубежом.
Рис. 2. Сравнительная оценка потенциальной опасности различных классов воздушных судов
для окружающей среды и третьих лиц
ЛИТЕРАТУРА
1. Клименко А.П., Никитин И.В. Мотодельтапланы: Проектирование и теория полета. - М.: Патриот, 1992.
2. Peter Falb. Ultraleicht ins neue Jahrtausend. Flügel der Welt №1, Februar/Marz 2001. S. 36-37
CLASSIFICATION OF ULTRA LIGHT AIRCRAFTS AND ANALYSIS OF THE STATE OF THE
ULTRA LIGHT AVIATION IN RUSSIA
Nikitin I.V.
The article gives classification of the ultra light aircrafts, estimation of their potential danger for third persons and environment in comparison with other aircrafts as well as quantitative assessment of the state of the ultra light aviation in Russia
Сведения об авторе
Никитин Игорь Валентинович, 1953 г.р., окончил МИИГА (1979), кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, начальник СКБ МГТУ ГА, автор свыше 80 научных работ, область научных интересов - сверхлегкая авиация, проектирование и конструкция, область и эффективность применения сверхлегких воздушных судов, аэродинамика и динамика полета, методы испытаний.
