Короли неба: как российские авиамоделисты покорили мир
Немного истории
Долгое время сам факт реактивного моделизма считался ненаучной фантастикой, особенно в этом упорствовали авиационные инженеры: сделать настоящий турбореактивный двигатель в таких компактных размерах и за вменяемые деньги считалось невозможным. Поэтому модельный турбореактивный двигатель создал не профессиональный авиационный двигателист, а немецкий инженер Курт Шреклинг больше тридцати лет назад. За основу он взял первый немецкий турбореактивный двигатель HeS 3, созданный Пабстом фон Охайном в далеком 1939 году, – одноконтурный центробежный компрессор, посаженный на один вал с одноконтурной же турбиной. Крыльчатку компрессора Шреклинг делал из дерева (!), усиленного углеволокном. Самодельное колесо турбины было изготовлено из 2,5-миллиметровой жести. Настоящим инженерным откровением стала камера сгорания с испарительной системой впрыска, где по змеевику длиной примерно в 1 м подавалось топливо. При длине всего 260 мм и диаметре 110 мм двигатель весил 700 г и выдавал тягу в 30 Н! Это до сих пор самый тихий ТРД в мире, потому как скорость покидания газа в сопле двигателя составляла всего 200 м/с. Во все это верится с трудом: человек в одиночку проделал путь, который на полстолетия раньше не могли осилить государства.
Запуск первых модельных турбореактивных двигателей, по словам пионера этой техники в России Виталия Робертуса, напоминал небольшой подвиг. Для запуска была необходима команда из четырех человек. Они обступали модель самолета: первый держал водолазный баллон со сжатым воздухом, второй – баллон с бытовым газом, третий – огнетушитель побольше, а четвертый, с пультом управления, был собственно пилотом. Сначала сжатым воздухом дули на крыльчатку компрессора, раскручивая его до 3000 оборотов в минуту. Потом подавали газ и поджигали его, пытаясь получить устойчивое горение в камерах сгорания. После этого следовало как-то переключиться на подачу керосина. Вероятность благополучного исхода была крайне мала. Как правило, в половине случаев возникал пожар, огнетушитель вовремя не срабатывал, и от турбореактивной модели оставались одни головешки.
В начале нашего века ситуация изменилась: немецкая компания JetCat разработала модельный турбореактивный двигатель с автоматическим запуском и электрическим стартером, и сегодня подобные двигатели, отличающиеся высокой надежностью и простотой запуска, выпускают несколько компаний. Тем не менее эта авиация остается реактивной – с бешеными скоростями за 350 км/ч, запахом авиационного керосина и характерным свистящим звуком турбин.
Ювелирная работа
Мы сидим в мастерской RusJet с бессменным лидером команды Виталием Робертусом. Вдоль стен на стеллажах развешаны огромные реактивные модели, герои предыдущих соревнований. А в центре на столе стоит нынешний абсолютный мировой рекордсмен – точнейшая копия МиГ-29 в масштабе 1:4,75. В мире нет более сложной, более точной модели. Когда ее видят профессионалы, они понимают, что на большее авиамоделизм просто не способен. Впрочем, так говорят после каждой новой модели RusJet.
«Чем мы отличаемся от всех остальных? – говорит Виталий. – Есть два подхода для участия в соревнованиях. Первый – когда используют готовый набор для сборки планера, который выпускают разные производители. Ты модифицируешь его, уточняешь, подправляешь какие-то детали, но делаешь модель на основе набора. Однако, поскольку соревнования касаются точности изготовления модели, она должна быть безусловная, точно соответствовать конкретному прототипу. Например, у нашего МиГ-29 есть брат-близнец в реальной жизни, с такими же потертостями, щелями, заклепками, повреждениями от воздуха. Только в пять раз больше».Чтобы достичь такой точности, нужно делать модели с нуля, причем каждую деталь, что увеличивает время изготовления в два-три раза. Сейчас полный цикл создания модели в RusJet занимает около пяти лет, но первая чемпионская модель – Як-130– делалась семь. Причем первые два года уходят на сбор документации и фотографирование реального прототипа. Потом требуется создать точную 3D-модель на компьютере и, самое главное, сделать матрицы. Современные технологии позволяют значительно сократить время: раньше делали мастер-модель и потом снимали матрицу с нее, сейчас же матрица фрезеруется сразу на точных станках под готовую деталь.
«У нашего МиГ-29 есть брат-близнец в реальной жизни, с точно такими же потертостями, щелями, заклепками, повреждениями от воздуха. Только в пять раз больше».
Чем больше, тем лучше
В модели МиГ-29 все работает, как и на настоящем самолете: открывается фонарь кабины, выпускаются шасси, аутентичны воздухозаборники, механизация крыла (без которой, кстати, и не сесть – самолет-то реактивный), тормозной парашют, посадочные огни – вообще все. По давней традиции реактивного моделизма лицо пилота, сидящего в модели, фотографически повторяет лицо «полноразмерного» пилота, в нашем случае – Виталия Робертуса. Правда, для того чтобы рассмотреть его, надо приподнять светофильтр на шлеме. Пилот в МиГ-29 не просто сидит, а в полете двигается и управляет штурвалом-джойстиком. Да и много еще чего в самолете невероятного, что не может сделать никто в мире – например, работающие регулируемые сопла. И при всем этом по регламенту нужно уложиться в 20 кг – МиГ-29 без топлива весит 19 900 г.
Но главная инженерная задача состоит в том, чтобы сделать самолет как можно больше, не потеряв при этом в прочности и копийности, точности деталировки. Чем модель больше, тем лучше она летает. Но и переразмерить нельзя, иначе жесткость и прочность упадет, при маневрах модель развалится в воздухе или не хватит веса и места для копийных деталей. Этот инженерный компромисс лежит уже в области искусства. Задача та же, что и в большой авиации: попасть в вес, размер и полезные характеристики. В RusJet уже вовсю используют материалы, которые только-только приходят в большую авиацию. Boeing 787 Dreamliner, МС-21 лишь начинают применять сэндвичи из композитных материалов, а в RusJet это давно освоенная технология.
В модели все должно работать как настоящее. Например, регулируемое сопло. Его надо было выполнить как полную имитацию, но не из металла. При этом оно должно быть легким, держать высокую температуру и не расплавиться – ведь реактивный двигатель настоящий!
Если сделать стойки из металла, например титана, нет шансов уложиться в нужный вес, масштаб придется сократить с 1:4,75 до 1:6. Шасси, которые установлены на моделях МиГ-29 и Як-130, только выглядят как металлические, на самом деле это легчайший углепластик. По специальной технологии перекрестное углеродное волокно спекается под очень высоким давлением. Чтобы углепластик выглядел как металл, на него надета тончайшая металлическая трубочка-зеркало. Получается материал в два раза легче титана и в полтора – прочнее. Это единственный способ уложиться в вес. Никто в мире моделизма, кроме RusJet, такими технологиями не обладает.
В модели все должно работать как настоящее. Например, регулируемое сопло. Его надо было выполнить как полную имитацию, но не из металла. При этом оно должно быть легким, держать высокую температуру и не расплавиться – ведь реактивный двигатель настоящий! «Когда я работал инженером-испытателем в Летно-исследовательском институте им. Громова, я как раз испытывал это сопло, – вспоминает Виталий. – Были проблемы: на большом сверхзвуке оно вспучивалось и пластинки расходились. С моделью нам тоже пришлось нелегко».
Чемпионский МиГ-29 не только инженерный, но и ювелирный шедевр: степень детализации невероятная, каждая заклепка, каждый шуруп, даже потертости – все на месте. Внутри кабины все приборы точны до мельчайшей надписи; чтобы убедиться в этом, требуется увеличительное стекло – каждая малюсенькая стрелка на своем месте. Тонкость работы настолько завораживает, что невольно на ум приходит сравнение со знаменитым позолоченным механическим павлином из Эрмитажа – часовым автоматом XVIII века работы мастерской английского механика Джеймса Кокса и мастера Фредерика Юри. Впрочем, сравнение не в пользу английских механиков: при такой же тонкости работы изделие российских мастеров еще и летает со скоростью 350 км/ч.
Виталий Робертус – шеф-пилот АСК «Русджет», 6-кратный Чемпион Мира по реактивным моделям-копиям Jet World Masters
В небе
Полеты реактивных моделей – зрелище настолько же редкое, как и сами модели. Большие скорости диктуют специальные удаленные площадки, да и самих пилотов, которые могут управлять такими моделями, можно сосчитать по пальцам. За последние десятилетия начинка самолетов изменилась принципиально: ушло в прошлое аналоговое радиоуправление, потеря сигнала которого почти однозначно приводила к аварии. Сейчас на моделях стоит аппаратура 2,4 ГГц с пакетной передачей сигнала, применяется несколько каналов, отдельно ставят два или даже четыре приемника. В модель устанавливают цифровую шину, на которую навешивают разные потребители, например сервомашинки, которые считывают сигнал, направленный именно им. Для более простых моделей существуют даже специальные системы спасения: при пропаже сигнала автопилот приводит самолет в нужную точку, глушит двигатель и выпускает парашют. Но на чемпионских моделях обходятся без таких систем – это же значительный лишний вес.
Вот чего нет на самолетах – это модных нынче FPV-систем (от First Person View – «вид от первого лица»). При такой технологии моделью управляют в специальных видеоочках по изображению, которое снимается миниатюрной видеокамерой из кабины. Например, так летают в дронрейсинге. В реактивном моделизме эта технология пока запрещена – управление должно осуществляться с земли при визуальном контроле. На то есть много причин. Например, для установки камеры надо снимать остекление кабины, что запрещено правилами. Другая проблема связана с ограничением видимого сектора – в реальной кабине он составляет почти 180 градусов. Когда угол сужается, теряется привязка к положению в пространстве. И если пилот утрачивает в какой-то момент контроль над реактивной моделью, то, сняв видеоочки, просто не может быстро отыскать ее глазами. Даже у нынешних обычных модельных пилотов есть дублирующий партнер; когда основной пилот теряет самолет из вида, по команде «зарулился» дублер перехватывает управление.
Виталий говорит, что нынешний МиГ-29 практически конец истории копийного реактивного моделизма, превзойти его маловероятно. И тут же показывает реактивную модель ПАК ФА – это летающий будущий чемпион. И он уже с поворотными соплами и настоящим отклоняемым вектором тяги! Модель можно поставить в воздухе вертикально и, разнонаправленно управляя соплами, закрутить ее вокруг оси. На слово поверить невозможно. Но верить и не надо: вот она, прямо перед нами.