Самолеты на лыжах: как это работает и зачем нужно

Лыжи, разумеется, нужны там, где нет полос с прочным покрытием и колесное шасси просто увязнет в снегу с катастрофическими последствиями для летательного аппарата. Конечно, в Антарктиду летают самолеты и с колесами, например наши Ил-76, которые в три раза тяжелее «Геркулеса», – для них готовилась крепкая снежно-ледовая полоса. Но возможность садиться и взлетать на лыжах значительно расширяет перечень маршрутов в краях белого безмолвия. И если наш Ил-76 не летает дальше прибрежной антарктической станции «Новолазаревская», то LC-130 посещает станции в глубине Антарктиды и даже совершал посадку на Южном полюсе. К сожалению, лыжная версия Ил-76 – это скорее из области фантастики.

LC-130 летает не только в Гренландии и не только в Антарктиде. Коль скоро функция этого среднего транспортника – возить полярникам грузы с Большой земли, у самолета должна быть возможность использовать для взлета и посадки аэродромы с твердым покрытием. Поэтому шасси его – комбинированное, колесно-лыжное. Когда под LC-130 обычная бетонная ВПП, лыжа сдвигается вверх по стойке, а внизу остается колесо. Если предстоит садиться на снежном аэродроме, лыжа опускается.

Посадка, а особенно взлет на лыжном шасси имеют свои особенности. Снег бывает хорошо укатанным, а может быть свежевыпавшим, рыхлым. В последнем случае разгоняться до взлетной скорости приходится дольше. Кроме того, иногда «снежные» взлеты происходят на приличной высоте (например, гренландская научная станция Summit, что в переводе значит «вершина», находится на высоте 3200 м), и воздух тут достаточно разрежен, поэтому двигатели теряют мощность. Иногда удается взлететь не с первого раза. Возможный выход номер один: строить очень длинную снежную ВПП. Так и поступили на станции Summit, накатав специальным снежным катком пятикилометровую полосу, которая по длине уступает лишь, наверное, ВПП базы Andrews в Калифорнии и аэродрома «Раменское» в Жуковском. Выход номер два: дополнительно помочь двигателям самолета разогнать его. Для этого LC-130 оснащены пакетом реактивных ускорителей, называемых JATO, что расшифровывается и переводится как «взлет с помощью реактивной тяги». Взлет полярного транспортника с бьющими из ускорителей струями фиолетового огня и тянущимся за самолетом мощным дымовым шлейфом являет собой впечатляющее зрелище.

История знает другой пример использования ускорителя в конструкции самолета на лыжах. В 1950-е в СССР был разработан фронтовой истребитель-бомбардировщик Су-7 с турбореактивным двигателем. Ввиду того, что в прифронтовой полосе аэродрома с бетонной полосой может и не оказаться, конструкторам была поставлена задача создать модификацию этого боевого самолета, в которой имелась бы возможность замены колес основных (задних) стоек лыжами. На передней стойке для руления предлагалось оставить колесо. Для чего это все? Отнюдь не только для зимне-снежных условий, но и для взлета с грунтовых аэродромов, покрытых жижей в весенне-осеннюю распутицу. Конструкторы, конечно, понимали, что грязь – это не снег и не лед и скользить на ней на лыжах будет не так легко. Поэтому придумали решение: в момент скольжения по грунту под лыжу должна подаваться специальная смазка. А вдобавок, чтобы сократить время разбега, истребитель-бомбардировщик оснастили пороховым ускорителем СПРД-110. Лыжефицированные варианты самолета Су-7Б были действительно созданы, они прошли летные испытания и на грунтовых, и на снежных полосах, но в серийное производство не попали. Позже для этого же самолета создали и колесно-лыжное шасси.

В Арктике и в приполярных районах Севера, например на Аляске, можно увидеть в эксплуатации еще один довольно большой американский самолет на лыжных шасси, который берет на борт около 40 пассажиров. Называется он Basler Turbo 67, что вроде бы ни о чем не говорит. На самом же деле это современная модификация легендарного Douglas DC-3, совершившего первый полет еще в 1935 году. Конечно, BT-67 во многом превосходит своего еще довоенного прародителя (турбовинтовые двигатели вместо поршневых, другая авионика, другие ТТХ), но конструкция планера оказалась настолько удачной, что стала непревзойденной классикой.

Стоит теперь вспомнить, что в 1942 году в Ташкенте началось производство военно-транспортного самолета Ли-2, который был лицензионным клоном все того же «Дугласа». По окончании войны Ли-2, Ил-12, Ан-2, позже Ил-14 стали основой советской полярной авиации, прекрасно работали и в Арктике, и в Антарктике, высоко ценились полярниками и, разумеется, оснащались лыжами. Все эти самолеты давно ушли на покой, и на сегодняшний день у России практически нет крылатых машин, которые могли бы работать на снежных аэродромах. А между тем именно сейчас Арктика стала для России военно-политическим и экономическим приоритетом. И вероятно, самолеты на лыжах нашей стране понадобятся снова.

В последнее время стали появляться хорошие новости. Еще в марте 2016 года года вице-премьер правительства РФ Дмитрий Рогозин рассказал о планах оснащения лыжами полярной версии регионального турбовинтового самолета Ил-114. Самолет с таким индексом мелкосерийно выпускался в 1990–2000 годах, но речь идет не о нем, а о глубоко модернизированной модификации Ил-114-300, которая будет готова в ближайшие годы.

«ПМ» обратилась в ПАО «Авиационный комплекс им. С. В. Ильюшина», и там подтвердили, что планы оснащения полярной версии Ил-114-300 по-прежнему существуют, однако говорить что-то конкретное о конструкции или производителе лыж пока рано. Пользуясь случаем и учитывая огромный опыт старейшего отечественного авиационного КБ в проектировании самолетов для полярных исследований, мы попросили ильюшинцев дать нам общую информацию об инженерных особенностях такого редкого по нынешним временам продукта, как самолетные лыжи. Вот что нам рассказали: «Различают два вида лыжных шасси: собственно лыжные и лыжно-колесные. На лыжных самолет может взлетать только со снега, на него же и садиться. Лыжно-колесные, включающие в себя специальное приспособление для подъема лыжи, позволяют самолету использовать и полосы с твердым покрытием (как это делает уже упомянутый LC-130). Лыжное шасси может быть убираемым и неубираемым, однако в тех случаях, когда шасси убираются, лыжи не втягиваются внутрь фюзеляжа, а только прижимаются к нему, чтобы стойки не увеличивали лобовое сопротивление. Неубираемым лыжным шасси обычно оснащаются небольшие самолеты.

При посадке и трении о снег лыжа нагревается. Когда самолет встает на стоянку, теплая лыжа растапливает снег под собой, а вода превращается в лед. Хуже всего дело обстоит в Арктике, где снежный покров имеет свою специфику: он зубчатый и сильно «прихватывает» лыжи. Чтобы сдвинуться с места, может даже не хватить мощности двигателя. В прежние времена лыжи ото льда отбивали чуть ли не кувалдами, затем стали думать о материалах, которые не столь прилипчивы ко льду. Последняя разработка – электроподогрев лыжи, который позволяет избавиться от этой проблемы.

Очень важно, чтобы при посадке лыжа не уперлась носом в снег. Чтобы этого не случилось, в прежние времена нос подвязывали специальным тросиком. Теперь эту функцию выполняет механизм центровки лыжи относительно стойки (прижимной пружинный механизм), который и удерживает нос от опускания».

Если Ил-114-300 – это машина на перспективу, то другой самолет, который, вероятно, будет выпускаться и в лыжной модификации тоже, давно существует в металле. L-410 почти такая же классика, как «Дуглас». Небольшой турбовинтовой самолет для местных линий (грузоподъемность в разных модификациях до 1,8 т и 19 пассажиров) был разработан еще в 1960-е в ЧССР предприятием Let Kunovice. Машина вышла крайне удачной и производилась для стран СЭВ в массовом количестве, в том числе и с лыжами. Потом фирму ждал постсоциалистический кризис, переименование в Aircraft Industries и наконец покупка российской компанией УГМК. Новые владельцы решили наладить и локализовать производство новейшей модификации L-410 на Уральском заводе гражданской авиации в Екатеринбурге. Машиной заинтересовались разные структуры, в том числе военные, которые хотели бы получить самолет такого типа для работы в условиях Арктики. Проблема оказалась в том, что старые, еще чешской конструкции, лыжи к новой, более грузоподъемной версии не подходили. Конструированием лыж с нуля занялось предприятие военного профиля ПО «Стрела» из Оренбурга.

«В полярной версии L-410 лыжи будут установлены на все три стойки шасси, – говорит Игорь Сероштан, помощник первого заместителя генерального директора, главного инженера ОАО "ПО "Стрела"". – Конструкция лыжи, которую мы разработали для этого самолета, представляет собой многослойную структуру. Сверху алюминиевый монокок с перегородками внутри – эта часть непосредственно соединяется со стойкой шасси. Под металлической частью три слоя клееного ясеня. Дерево придает лыже упругость, распределяет нагрузку на всю ее площадь, не дает алюминию согнуться в одном месте при ударе о поверхность. Под ясенем – полиэтилен низкой плотности, способный выдерживать температуры до –70 °С. Лыжи для основных стоек оснащены гидравлическими тормозами: при их задействовании из поверхности, соприкасающейся со снегом, выдвигаются два небольших крюка».

Когда будет построен первый самолет в лыжной модификации, зависит от заказчиков. Скорее всего, заказчиками будут госорганизации.