Последний одиночка: кругосветный полет без дозаправки

Аэропорт городка Мохаве, как бы меньший штатский братец военного аэродрома в Эдвардсе — приют для ошеломляющего сборища самых фантастических летательных аппаратов. Здесь можно увидеть Phantom F-4 с дистанционным управлением, выруливающий на взлетную полосу для очередного испытательного полета, припрятанный за ангарами ярко-красный МиГ-21, сотни авиалайнеров, поставленных на прикол вдали от взлетных полос, но главное — здесь затеваются самые рисковые авиационные проекты. Вспомним хотя бы о Scaled Composites, легендарном детище аэрокосмического конструктора Берта Рутана. Здесь родилось больше самых крутых самолетов, чем в любом другом месте мира. Само словосочетание (в переводе означает «Масштабные композиты») напоминает об оригинальном приеме, широко использованном в компании Рутана (оригинальном — пока он не был растиражирован по всему свету). При выполнении заказов для крупных аэрокосмических компаний Рутан предпочитал ради экономии первые летающие прототипы изготавливать в уменьшенном масштабе, а делать их удобнее было исключительно из композитных материалов.

Scaled, как обычно называют здесь эту компанию, размещена в нескольких ангарах-мастерских из гофрожелеза. Одним октябрьским утром, когда вопреки обыкновению шел дождь, через открытые ворота ангара 63 мы увидели очертания экзотического, но при этом грациозного трехфюзеляжного одноместного реактивного самолета с размахом крыльев, как у приличного авиалайнера. Это был Virgin Atlantic GlobalFlyer, созданный небольшой командой независимых инженеров-вольнодумцев, которые не смогли — или не захотели — встроиться в бюрократические структуры ведущих аэрокосмических компаний. Отсвечивая молочно-белой краской, самолет пугал своей почти фарфоровой хрупкостью.

Не пройдет и 3 месяцев, как GlobalFlyer, неся на борту запас горючего, впятеро превосходящий его собственный вес, с трудом тронется с места и начнет разгон по 5-километровой взлетной полосе аэродрома в Салине, штат Канзас. Через полторы минуты, когда самолет с ревом прокатится по земле три с лишним километра и наберет скорость 230 км/ч, его пилот Стив Фоссет мягко потянет на себя крошечную рукоятку управления.

GlobalFlyer неохотно оторвется от земли и начнет неторопливый подъем. Придерживаясь общепринятых авиационных коридоров и пользуясь помощью зимних попутных ветров, Flyer пересечет Атлантику, пролетит над Англией, Италией, Ближним Востоком. Лишь через 19 часов после взлета, будучи уже над Саудовской Аравией, он достигнет своей крейсерской высоты в 15 км. Далее, придерживаясь воздушных скоростей от 400 до 500 км/ч, пилот направится к Юго-Восточной Азии, Японии, пересечет северную часть Тихого океана и пролетит над западным побережьем США. После 64 часов полета, проделав путь в 37 000 км, пилот должен приземлиться в Канзасе, и сведения о последнем эпохальном авиационном достижении будут внесены

в книги рекордов. Завершится первый кругосветный безостановочный одиночный перелет. «Пожалуй, самое важное дело, которое осталось совершить в авиации», — говорит Фоссет, вполне преуспевающий 60-летний коммерсант из Чикаго. В своей второй, некоммерческой жизни он сделал блестящую карьеру, устанавливая рекорды скорости и расстояний в гондолах воздушных шаров, в кокпитах планеров и океанских парусников.

Похоже, Америке нравится, когда ее кумиры выступают в одиночку. Линдберг не был первым человеком, пролетевшим без посадок от Нью-Йорка до Парижа. Национальной легендой он стал благодаря отчаянной решимости повторить этот перелет в одиночку и в одномоторном самолете.

Как-то прохладным вечером 1999 года джентльмены, отдыхающие на ранчо Flying M — громадном лоскуте пустыни с частной взлетной полосой — разговорились на эту тему. Барон Хилтон, магнат в гостиничном бизнесе и бескорыстный энтузиаст в авиации, собрал дюжину гостей — пилотов, как и он сам — в своем невадском поместье, чтобы недельку поохотиться, порыбачить и, конечно, полетать. В беседе между Фоссетом и Диком Рутаном всплыл вопрос, какие еще рекорды остались в авиации на будущее. Рутан заметил, что безостановочный кругосветный полет уже совершен.

В 1986 году Рутан на пару со вторым пилотом Джиной Игером (не путать с Чаком Игером) облетели вокруг земного шара на Voyager — винтовом самолете с большим удлинением крыла, который сконструировал младший брат Рутана Берт. Девять дней и ночей Рутан и Игер сражались с турбулентностью, грозами, усталостью и барахлящей топливной системой, но все-таки успешно дошли до финиша. Этот героический перелет принес пилотам медаль лично из рук президента Рейгана, а их самолету — почетное место в Смитсоновском музее в сотне метров от самолета Линдберга Spirit of St. Louis.

Рутан хорошо помнит, как сказал Фоссету: «Стив, ты ведь способен на большее — ты мог бы сделать это в одиночку». Вокруг всего света. Без единой посадки. И без помощника. Возможно, это будет самый грандиозный одиночный перелет со времени Линдберга. Тут же Рутан намекнул, что у него есть на примете тот, кто спроектирует и построит самолет под стать этим честолюбивым планам — разумеется, это должен быть его брат Берт, будущий победитель конкурса Ansari X Prize на создание первого суборбитального частного космического аппарата.

Вскоре Фоссет и Берт Рутан подписали контракт на разработку GlobalFlyer (позже к заговорщикам примкнул еще один видный в авиационном бизнесе предприниматель — сэр Ричард Брэнсон). Рутан, крестный отец всей затеи, выдвинул остроумный проект двухвостого самолета, который в их узком кругу получил кличку Capricorn — «Козерог», но, поскольку он не мог надолго оторваться от зарождавшегося проекта SpaceShipOne, то разработку всех деталей он передал своей команде гениев — парням из ангара 63.

Вожак всей этой шайки — худощавый серьезный тихоня 43-х лет Джон Карков — на первый взгляд никак не подходит на роль босса в столь экстравагантном предприятии. Что касается способов передвижения, он ретроград — об этом говорят его Saab 900 1989 года и 25-летний велосипед со стальной рамой. Впрочем, авиация у него в крови, буквально на генном уровне. Еще мальчишкой он стриг газоны, чтобы заработать на уроки в летной школе, позже, в родительском гараже, начал строить собственный самолет по имени Quickie («Шустрик») — отметим, что тоже по проекту Рутана. Получив диплом авиаинженера в Политехническом институте Ренсселера в Трое (Нью-Йорк), в 1986 году он поступил на работу в Scaled. «За эти годы мне довелось здесь заниматься всем подряд, — рассказывает шеф, — да и в этом проекте пришлось сунуть нос в каждую щель».

В ангаре 63 под командой Каркова оказались Джо Радди (общая конструкция), Чак Коулман (система подачи топлива и управления), Боб Морган (посадочные механизмы), Ричард Ходжсон (зав. мастерской), Шон Келлер (электрик), Клинт Николз (движитель и летные испытания), и с ними еще человек двадцать. Съев вместе пуд соли, они твердо усвоили фирменный катехизис: аппарат должен быть легким и простым, работать нужно быстро, ответственность принимать на себя без страха и учиться на ошибках. Ребята из 63-го ангара говорят об этом так: «Крути гайки побыстрей — но так, чтобы они не отвалились».

Вдохновителем всей команды, их инженерной музой можно назвать французского авиатора начала ХХ века Луи Шарля Бреге, который сформулировал один из фундаментальных законов авиационной науки. Формула дальности по Бреге показывает: расстояние, которое способен пролететь самолет, определяется тремя факторами — эффективностью двигателя, аэродинамическим качеством планера и относительным весом топлива (то есть отношением веса взятого на борт горючего к общему взлетному весу аппарата). Претендуя на дальность полета, вдвое превосходящую прежние рекорды (не считая полета Voyager), наша команда предприняла наступление на закон Бреге сразу по всем трем фронтам.

Конструирование любого самолета начинается с двигателя, и Карков уже положил глаз на давно полюбившийся Garrett F109. Этот крошечный турбовентиляторный двигатель был разработан в середине 80-х для учебного самолета ВВС T-46A, который — увы! — так и не пошел в серию. «Похоже, для нашего дела это самая подходящая игрушка, — вспоминает Карков, — среди маленьких реактивных двигателей лучшего просто не было». К сожалению, таких агрегатов было выпущено всего несколько штук, и ни одного не осталось. Поэтому вернулись к варианту, который Рутан использовал в двух своих прежних проектах — это был Williams FJ44, тоже турбовентиляторный, серийно выпускаемый для небольших самолетов бизнес-класса. По тяге FJ44 почти вдвое превосходил F109, но весил килограммов на 40 больше и, что самое страшное, по топливной эффективности уступал на целых 20%. Вспоминая первые разочарования, Карков рассказывает: «Бывали дни, когда мы сомневались, можно ли вообще построить наш самолет на базе этого двигателя». Итак, на первом фронте кампания почти что провалилась. Оставалось попытаться взять реванш на двух остальных.

Наступление на формулу дальности Бреге по второму фронту — это одно удовольствие. Какому инженеру не в кайф вылизывать крылья, хвост и фюзеляж, пока не вылепится самое-самое высокое аэродинамическое качество, то есть коэффициент L/D — соотношение подъемной силы к силе аэродинамического сопротивления. Если посмотреть на черновой проект Рутана, то он, при фантастическом, почти 40-метровом размахе крыльев, обещал блестящую аэродинамику. Однако в проектировании самолетов, как и в архитектуре, Господь Бог выступает в деталях. Карков взял на себя отработку фюзеляжей и конструкцию хвостов, а крайне важную задачу скульптурной лепки тончайших нюансов крыла он поручил Джону Рончу, гениальному аэродинамику и виртуозному программисту, который работает в одиночку в Элкхарте, штат Индиана. Начиная с 1982 года Ронч уже не раз сотрудничал с Рутаном, в частности — именно он просчитывал профили крыла и винта для Voyager.

В мае 2002 года из Scales к Рончу был отправлен пакет черновой проектной документации по GlobalFlyer, а вместе с проектом и Марк Мангельсдорф, у которого уже был опыт взаимодействия с Рончом. Эта парочка забаррикадировалась в офисе Ронча, обставившись семью компьютерами, которые тот обычно использовал для просчета своих аэродинамических задач. «С первой же попытки наш анализ поведения самолета показал, что аппарат, соответствующий полученным чертежам, поставленную перед ним задачу выполнить не способен», — вспоминает сам Ронч. Однако он уже сталкивался с подобными задачами и, вспомнив собственный опыт проектирования спортивных планеров и стратосферных беспилотных самолетов-разведчиков, написал фантастических размеров программу, анализирующую непрерывно изменяющиеся параметры кругосветного перелета, включая вес, скорость, высоту, тягу, расход горючего и т. п. — всего 11 факторов. «В результате получилась гигантская матрица, — рассказывает Ронч. — Мы не можем вычислить размер самолета, пока нам не зададут его поведение в воздухе, однако мы не узнаем его поведения, пока нам не известен его размер. Получается нечто вроде погони за собственным хвостом. В конце концов остается просто попытка угадать, а потом уже подгонять все оставшиеся параметры».

Сидя по 12 часов в день перед мониторами, Ронч и Мангельсдорф три месяца перебирали разные размеры и формы крыльев. Когда прорисовались окончательные параметры, перешлифованный заново GlobalFlyer с блеском победил второй член формулы Бреге. Если верить расчетам Ронча, аэродинамическое качество этого самолета достигло значения 37, перекрыв даже параметры Voyager, у которого при блестящей аэродинамике качество было всего 27. Согласно вычислениям, если вести самолет абсолютно безошибочно, то по завершении полета резерв горючего должен соответствовать лишним 5000 км.

Последний член в формуле дальности Бреге — это относительный вес топлива. Для авиалайнеров нормально брать на борт запас горючего, равный 25−45% от полного взлетного веса. Voyager отправился в кругосветный полет, выделив под топливо 72% своего веса, и это был наивысший показатель за всю историю. Прожорливый двигатель нового самолета выдвигает еще более жесткие требования, и этот параметр должен взлететь до немыслимых 83%. Путь к этой труднодостижимой цели лежал через нещадное урезание лишнего веса везде, где это возможно.

Вес — враг любого авиаконструктора, но при строительстве GlobalFlyer весовые ограничения приняли уже просто кошмарный характер. Чтобы поднять в воздух и пронести вокруг света каждый килограмм этого самолета, требуется загрузить в него 5 кг горючего. Рутан любит говорить своим инженерам и мастерам, что каждая деталь после того, как ее спроектировали и изготовили, должна пройти последнее испытание на лишний вес. Для этого ее нужно подбросить вверх. Если она упадет, значит, получилась слишком тяжелой. И в этих словах — всего лишь доля шутки. У Flyer размах крыльев должен быть больше, чем у Boeing-737, а вес требовалось загнать в совершенно абсурдные рамки — 1600 кг (без топлива). Столько весит простой Ford Explorer, а что касается Boeing-737, то это всего 4% от его веса.

Для изготовления несущей конструкции самолета был выбран композит на базе углеволокна и эпоксидной смолы с удельной прочностью в 7 раз выше, чем у алюминия. Для коммерческой авиации использование углеволоконных композитов — передний край технологических разработок, а для Scaled это привычная работа, которой занимаются уже 20 лет. Главный лонжерон крыла, имеющий вес 260 кг, состоит из 17 575 пучков углеволокна, каждый толщиной со спичку.

Еще один секрет, позволяющий радикально экономить вес, — это прочностные расчеты, проводимые на самой грани допустимой безопасности. От каждой детали требуется только одно — чтобы она выполнила свое предназначение. Всего один раз. Радди, главный в команде по части несущих конструкций, говорит: «Суть задачи в том, чтобы увидеть, насколько можно пугать самих себя, оставаясь при этом в допустимо безопасных рамках». При строительстве небольших частных самолетов принято закладывать запас прочности до перегрузок в 5,7 g. При полной загрузке в момент взлета запас прочности Flyer едва достигнет 3 g. Это означает, что при сколько-нибудь серьезной турбулентности крылья могут переломиться. В первые несколько часов после взлета жизнь пилота Фоссета будет висеть на тонком волоске, чья прочность — то есть прочность всей конструкции — сознательно ограничена жесткими требованиями к весу.

Радди набросился на конструкцию самолета, как мясник, отсекая все, что попадало под нож. В элеронах он использовал два слоя углеволокна вместо общепринятых четырех. Обычные ребра жесткости заменил крошечными вкладышами из пенопласта. Нижние поверхности, не подверженные воздействию солнца, остались голыми — только ради экономии на весе краски. Результаты оказались ошеломляющими. Каждый из метровых элеронов Flyer уложился по весу в скупердяйски отмеренные 230 г. Как вспоминает Коулман, «даже по цеху их нужно было носить с большой осторожностью — любой сквозняк мог вырвать их из рук».

В цехах Scaled первое взвешивание нового самолета — особо торжественное мероприятие. К весам собирается народ, особо азартные делают ставки. Обычно построенный в цехах Scaled самолет перекрывает рассчитанный по проекту вес где-то на 7%. Это для авиапромышленности является крайне низким показателем. В тот раз Карков так волновался, что предварительные замеры держал в секрете от всех.

Команда, треща лебедками, накатила самолет на три тензометрические платформочки. Цифры на дисплее замелькали, как в игровом автомате. Когда от пола оторвались все четыре колеса, показания весов мигнули и остановились. 1500 кг — на 110 кг меньше, чем по проекту. «Мы не могли поверить собственным глазам, — самодовольно ухмыляясь, вспоминает Карков, — смотрели друг на друга и повторяли: ‘Да не может быть! Наверняка мы забыли что-то привинтить!'» Но все было в порядке. Третья часть формулы дальности Бреге была повержена

и валялась в пыли.

К концу ноября 2004 года Flyer уже сделал 21 вылет, поднялся на высоту 15 км и достиг скорости 560 км/ч. Максимальный взлетный вес составил 8,5 т, 86% от полной загрузки топливом. В команде крепла уверенность, что, если пилот не наделает ошибок, Flyer облетит вокруг света, сохранив даже некоторый резервный запас горючего. Рутан заявил без обиняков: «Это по-настоящему хороший самолет».

Карков, выступающий теперь в качестве пилота-испытателя своего детища, подтверждает, что в воздухе аппарат ведет себя очень хорошо. «Из-за невиданно длинных крыльев он несколько вяло входит в повороты, но в целом слушается управления как нормальный самолет». Для Фоссета это хорошие вести. Хотя нельзя отрицать его высокой квалификации и приличного летного стажа (2800 часов только на реактивных самолетах), он ничуть не претендует на лавры летчика-испытателя. Ко Дню благодарения Фоссет уже успел совершить 4 полета при максимальном весе 4,5 т.

Не надо забывать, что в действительности существует два разных самолета — Flyer легкий и Flyer тяжелый. Легкий Flyer может удивлять прекрасными пилотажными качествами, но по мере заправки топливом, когда вес доходит до предельных 10 т, его скороподъемность падает, самолет «проседает» относительно законцовок крыльев почти на 3 м и становится еще более неповоротливым. Как будет себя вести «Тяжелый Flyer» в своем первом (и единственном) полете при полной загрузке, Фоссет узнает через несколько секунд после отрыва от земли. «Опасность велика, — соглашается он. Но вывод лишь в том, что все нужно сделать как следует».

Главное — оторваться от земли и начать трехдневный кругосветный перелет, дальше уже GlobalFlyer, безмятежно урча, будет самостоятельно держать курс, подчиняясь автопилоту. Фоссету останется только прохлаждаться, полулежа в кабине размером с телефонную будку. Внутреннее давление будет поддерживаться на уровне, соответствующем трехкилометровой высоте. Для успокоения нервов рядом — аккуратно упакованный парашют. Окружающим миром Фоссет сможет любоваться через два небольших боковых иллюминатора. (Чуть привстать и посмотреть вперед через крошечный верхний фонарь кабины Фоссету придется только два раза — при взлете и посадке.) А так — останется коротать время, подстраивая уровень мощности двигателя, контролируя работу автопилота и переговариваясь с наземными диспетчерами. На завтрак, обед и ужин пить молочные коктейли и справлять нужду в трубку мочеприемника. Спать? Как говорит Фоссет, «где-то между совсем чуть-чуть и вовсе ничуть».

Пересилить длительный стресс — эта задача Фоссету по плечу. Недаром он провел тысячи часов в тесных гондолах воздушных шаров и в раскачивающихся яхтенных кокпитах. Вспомним его чисто спортивные достижения — плавание через Ла-Манш, участие в гонках на собачьих упряжках в Идитароде и многое другое — во всем этом чувствуется его маниакальное упорство. В сравнении с этими подвигами трехдневное сидение в кабине самолета и последнее мероприятие покажется просто вынужденным отпуском.

Если кругосветное путешествие Фоссета завершится успехом, ни он, ни Рутан не будут прятаться от лучей славы. А вот славные ребята из ангара 63 останутся среди невоспетых героев, хотя именно они своим воображением, смекалкой и упорной работой сделали так, что опасное предприятие грандиозного масштаба в глазах непосвященных могло выглядеть как беспечная прогулка.