Авиаконструктор Рутан. Вокруг земли без дозаправки

Дик и Джина зарегистрируют компанию «Вояджер эйркрафт инкорпорейтед» и будут ответственны за установку специальных двигателей, воздушных винтов, навигационного оборудования, лётные испытания на дальность и выполнение облёта земного шара.

«Вояджеру» был дан зелёный свет. И работа закипела. Для её разворачивания имелось только 11 чертежей. Основные агрегаты формовались и склеивались в помещении размером 12 х 14 метров с задней стороны ангара Рутана. В работу были фактически вовлечены все, включая Джину и Дика, а также добровольцы, которые хотели внести свой вклад в это великое дело. Они клеили и шкурили. Особый энтузиазм проявлял начальник производства Брюс Эванс, работавший иногда по 20 часов в сутки.

Участники программы «Вояджера» сделали всё возможное, чтобы привлечь к ней максимальное число влиятельных спонсоров. Предстоящее создание необычного самолёта, который впервые облетит земной шар, широко рекламировалось. Многие большие компании захотели, чтобы их эмблемы красовались по бортам такого самолёта, и бесплатно предлагали своё участие.

Аэрокосмическая компания «Геркулес» предложила автоклав на своём предприятии в Солт Лейк Сити для изготовления шести углепластиковых лонжеронов крыла «Вояджера» большой длины.

Корпорация «Хексел» из Сан-Франциско предложила разработанные ими сотовые панели высотой 6,4 мм, обклеиваемые с обеих сторон углеродным полотном толщиной 0,36 мм. Прочность на растяжение – как у закалённой стали, а вес в шесть раз меньше. Квадратный метр такой сотовой панели весил всего 1,2 кг. Такие же плоские панели использовались для противопожарных перегородок.

В январе 1983 года для формовки панелей двоякой кривизны в ангаре Берта Рутана была построена тепловая камера с габаритами 1,2 х 5,0 х 1,5 м и изготовлена первая деталь корпуса – часть нижней обшивки фюзеляжа. Полотнища углепластиковой ткани укладывали друг на друга с пересечением волокон под углом 32 градуса и пропитывали смолой. Ложемент для обшивки покрывали слоем гладкого пластика, чтобы потом она легко отошла от него. Всё это помещалось в герметичный пластиковый термостойкий мешок, и вакуум-насос откачивал из него воздух и прижимал углепластик к ложементу. Затем всё это помещалось в термо-камеру и выдерживалось двадцать минут при температуре 120 градусов Цельсия. Потом ещё два часа – при 150 градусах. Так постепенно изготавливали и остальные детали корпуса этого необычного самолёта.

Никакой субсидии от правительства США на постройку такого значимого самолёта Рутаны не получили. Все попытки привлечь солидные инвестиции окончились неудачей. Деньги на постройку самолёта, до двух миллионов долларов, предлагали винные и табачные компании, но от них отказались, поскольку, по мнению Дика, они связаны с наркотиками. Субсидировать программу «Вояджера» предложила японская компания JVC. Но в её проекте контракта строго оговаривалась дата завершения кругосветного полёта. Берт выступил с категорическим возражением, он считал невозможным уложиться в указанный срок.

Но Берт Рутан должен был ещё думать о необходимом оборудовании самолёта. Прежде всего о самых эффективных, надёжных и лёгких двигателях, а также о воздушных винтах к ним. Передний должен быть со стартёром для повторного запуска в воздухе, а задний – без него. Необходим надёжный и малогабаритный автопилот. Нужен метео-радиолокатор. Радиостанция и коммуникационное оборудование должны обеспечить устойчивую и дальнюю связь.

Рассчитывать пришлось только на безвозмездную помощь частных компаний и добровольцев. Дик и Джина работали без оплаты. Фактически это было семейное предприятие с простейшими способами производства одного экземпляра пластмассового самолёта.

Какой изобретательностью должен был обладать конструктор, чтобы предусмотреть совпадение всех элементов соединений и точность обводов при простейшей оснастке!

Сборка крыльев проходила в несколько этапов. Сначала на ложементе склеивались панели нижней обшивки. Потом к ней приклеивались лонжероны и нервюры. Углы коробок топливных отсеков тщательно герметизировались кусочками ткани, пропитанными эпоксидной смолой. И, наконец, кессон накрывался верхней обшивкой, промазанной смолой по стыкам.

Для сборки (склейки) основных агрегатов корпуса самолёта в таких условиях использовались элементарные приспособления. Как же обеспечивалась точность обводов и симметрия распластанного корпуса самолёта? Только за счёт очень тщательной подгонки и постоянной выверки размеров.

На полу ангара на подпорках из ящиков выкладывалась и склеивалась центральная часть самолёта, включающая фюзеляж, центроплан, переднее оперение и боковые фюзеляжи-баки. После склейки это уже была жесткая конструкция, определявшая геометрию самолёта. Затем на задние концы боковых фюзеляжей устанавливались кили, на центральный фюзеляж – двигатели и передняя нога шасси, в боковые фюзеляжи устанавливались основные ноги шасси и, наконец, пристыковывались консоли крыла.

В процессе постройки «Вояджера» между конструктором и заказчиками в лице Дика и Джины возникали жаркие споры.

Берт зорко следил, чтобы никакие технологические решения не приводили к увеличению веса конструкции. Каждый лишний килограмм – потеря дальности полёта. Перетяжелённый самолёт не сможет выполнить свою главную задачу.

Дик и Джина заботились об удобстве управления системами, повышении их безотказности, более надёжной герметизации топливных отсеков и более полном составе навигационного оборудования. В конце концов всё заканчивалось приемлемым компромиссом.

Длинные консоли крыла собирались отдельно. Сразу устанавливались проводка управления элеронами, провода навигационных фонарей и датчиков расхода топлива. Топливные отсеки проверялись на герметичность. Заключительной стадией сборки консолей была приклейка носков.

Все допущенные недостатки и отклонения обводов при узком диапазоне скоростей «Вояджера» должны были компенсироваться триммерами по трём каналам управления.

Не удивительно, что изготовление секций агрегатов корпуса затянулось почти на год. Только в начале 1984 года началась общая сборка машины в большом ангаре №77.

Особенность композитной конструкции самолёта, связанная с минимальным числом люков, потребовала заранее проложить и закрепить внутри крыльев все электрические провода и трубопроводы.

Наконец, в начале мая 1984 года этот необычный, но почти игрушечный самолёт, рождавшийся так долго и трудно, уже стоял в ангаре на своих колёсах, готовый к покраске. Красили здесь же, в ангаре, ручными пульверизаторами, соединенными шлангами с компрессором.

Теперь можно было приступить к установке оборудования самолёта. Для первых испытательных полётов с частичным заполнением топливных отсеков сгодились бывшие в употреблении, но ещё хорошие моторы от предыдущих самолётов Рутана. Приборная доска в кабине пока ещё комплектовалась в простейшем варианте, не рассчитанном на сверхдальние перелёты. Но требования к минимальному весу строго соблюдались. Так, например, для крепления аккумулятора использовались не обычные металлические кронштейн и скоба, а корзина из лёгких полосок углепластика. И так во множестве установок оборудования. Проверка работоспособности всех систем на земле не заняла много времени. Предстояло испытание в воздухе.

Он летит

Рулёжку выполняли на одном заднем моторе. У переднего ещё не было воздушного винта. Для почти пустого самолёта тяги хватало. Трёхколёсное шасси испытание выдержало. Ради экономии веса только переднее колесо было тормозным. Оно же и обеспечивало торможение на стоянке.

Утром 22 июня 1984 года, бывший подполковник Дик Рутан сидел один в кабине «Вояджера», который стоял в конце полосы в Мохаве. Минуту назад Джина закрыла верхнюю панель кабины и направилась к самолёту сопровождения «Гризли», в котором уже сидели Берт Рутан и пилот Майк Мелвил.

Дик очень много раз взлетал на самолётах разных типов, но сейчас он почему-то думал, а полетит ли эта необычная распластанная машина, придуманная его братом. Он и сам вложил в её постройку много труда. Знал каждую деталь, но вдруг засомневался, как примет её воздушный океан. Уж больно маленькая у неё нагрузка на крыло. От любого сильного порыва ветра она может неожиданно вздыбиться или опрокинуться на бок.

Один из наземной команды рукой крутит винт заднего мотора. У заднего мотора нет стартёра, и его запускают на земле вручную перед каждым вылетом. Дик стартером крутит передний мотор. Убраны стояночные колодки из-под основных колёс.

Дик отпускает тормоз и двигает рычаги управления двигателями вперёд. Машина покатилась. По мере увеличения скорости она начала «набухать». Лёгкое движение ручки назад, и она уже в воздухе. Ему предстояло летать кругами в зоне аэродрома.

Берт Рутан из самолёта сопровождения, который летел сзади уже на тридцати метрах выше «Вояджера», любовался своим созданием, искал неполадки и не находил их. «Вояджер» набрал уже приличную высоту, и самолёт Берта нырнул под него. Осмотр машины снизу моментально выявил течь масла из переднего мотора. Оно уже попало на переднюю стойку шасси и тёмной полоской разлилось по нижней обшивке фюзеляжа.

– У тебя проблема, течь масла в переднем двигателе, – спокойно объявил Берт по радио, оставив дальнейшее решение на усмотрение пилота.

– Понял, выключаю передний мотор, – ответил Дик.

Когда Берт увидел, что передний воздушный винт «Вояджера» остановился, он произнёс:

«Вот почему мы установили два двигателя на этом самолёте».

Все слушавшие Берта в воздухе и на земле сразу успокоились. Первый испытательный полёт новой машины продолжался. «Вояджер» на одном моторе летал целых сорок минут. Проверена устойчивость машины, её управляемость и даже предрасположенность к флаттеру. С помощью самолёта сопровождения был откалиброван указатель воздушной скорости.

Перед заходом на посадку пилот «Гризли» напомнил Дику, что тормоз переднего колеса мог быть облит маслом и не работать. Он рекомендовал садиться на полосу №30, которая поднимается немного в гору, и на ней проще остановиться.

Первая посадка «Вояджера» была выполнена мастерски. Он остановился на середине полосы. Радость была всеобщая. Даже такой необычный самолёт Берта Рутана может летать! Эта важная веха в рождении новой машины состоялась через три года после начала работ над её конструкцией, хотя сначала планировали год.

Второй испытательный полёт уже проходил при полном составе экипажа и на обоих двигателях. Тут Джина и Дик испытали все «прелести» рекордного самолёта из-за того, что они попали в зону сильной турбулентности. Порывы ветра бросали длиннокрылый и не нагруженный самолёт, как морские волны бросают утлое судёнышко во время шторма. Крылья «Вояджера» сильно изгибались и, иногда, в разные стороны. Но он летел, и вскоре эта неприятная турбулентность осталась позади.

В августе открывался ежегодный слёт самодельщиков в Ошкоше под эгидой Ассоциации экспериментальных самолётов. Для Берта Рутана и его сотрудников традиционно это было самым важным мероприятием в году. А теперь есть возможность блеснуть новым творением его конструкторского мастерства. Но куда важнее была реклама и привлечение к программе «Вояджера» новых частных инвестиций. С деньгами у его творцов, замахнувшихся на облёт земного шара, было очень туго. Решили ещё сырую машину показать широкой публике в Ошкоше. А это штат Висконсин, и до него более трёх с половиной тысяч километров, да ещё надо обязательно перелетать через горы штата Колорадо.

К такому испытанию «Вояджер» готовили полторы недели. К открытию аэрошоу опоздали, но были полны решимости осуществить задуманное. Вылетели утром, готовые к трудному перелёту. Но то, что ожидало экипаж над горами, превзошло даже самые мрачные прогнозы. Это уже была не просто сильная турбулентность, а настоящий шторм. Машину кидало с такой силой, что казалось она вот-вот развалится. В узком тесном цилиндре, который назывался кабиной экипажа, два человеческих тела бились о потолок, стены и пол. Подняться выше, где потише, они не могли – у них не было кислорода.

Когда горы остались позади, и полёт стал спокойнее, Дик и Джина начали приходить в себя. Ушибы, ссадины и шишки продолжали ныть. Сил лететь уже не было.

На закате дня они произвели мягкую посадку на аэродроме города Салайна в штате Канзас, отмахав за одиннадцать часов полёта почти две тысячи километров. Теперь им стало абсолютно ясно, что для такого самолёта, как «Вояджер», необходимы радар для возможности определить шторм и обойти его, а также высотная кислородная система экипажа.

На следующий день «Вояджер» появился над безветренным аэродромом Ошкоша. В это время там демонстрировали высший пилотаж, посадочная полоса была закрыта, и диковинная птица с невероятно длинными крыльями на высоте более километра почти бесшумно и грациозно кружила над огромной толпой из трёхсот тысяч зрителей в белых головных уборах. Уже никто не следил за пилотажными самолётами. Все с восхищением смотрели выше на необычный самолёт-раму. Берт Рутан уже был на аэродроме и переговаривался с братом по громкой связи.

Красивая посадка нового экспериментального самолёта на глазах у зрителей вызвала бурю эмоций. Люди кричали приветствия, и море белых шляп и панам взлетали над толпой. После рулёжки в обзорную зону аэродрома и остановки многотысячная толпа окружила самолёт. Все хотели рассмотреть его вблизи. Рядом уже стояли предыдущие самолёты Берта Рутана: 48 машин «Вери Изи», 33 «Лонг-ЕЗ», 3 «ВериВиггена», 2 «Дерзких» и «Солитейр».

«Вояджер» стал гвоздём программы и экспонатом №1 авиационной выставки в Ошкоше в 1984 году. Это был триумф авиаконструктора Берта Рутана. Тысячи простых людей присылали ему и его брату письма с пожеланием удачи и чеками на 50, 75 или 100 долларов. Было организовано Добровольное общество содействия программе «Вояджера». За получение удостоверения члена общества и писем с новостями развития программы надо было заплатить сто долларов.

Дальние полёты

Уже первые полёты выявили особенности и недостатки конструкции «Вояджера». Оказалось, что капли дождя разрушают ламинарное обтекание переднего оперения, его подъёмная сила падает, и сбалансированный самолёт, опустив нос, устремляется к земле. Это был очень опасный дефект, и Берт Рутан вместе со своим аэродинамиком Джоном Ронкзом решили, что надо избавиться от ламинарного обтекания на оперении. Если обтекание будет турбулентным, то оно таким и останется при дожде, и балансировка самолёта не нарушится. Перепробовали несколько вариантов. Сначала портили гладкую верхнюю поверхность оперения грубой шкуркой, потом наклеивали полоски липкой ленты. Ничего не помогало. На взлёте самолёт то вздымался, то бился носом. Дик отказался от дальнейших лётных экспериментов.

Тогда взялись за продувки оперения ночью в аэродинамической трубе Университета штата Огайо. Тамошний профессор Грегорек посоветовал для решения проблемы использовать широко применяемые в авиации вихревые генераторы – крошечные вертикальные пластинки, установленные на верхней поверхности под углом к потоку. Их можно приклеить к пластиковой обшивке оперения.

Продувки оперения «Вояджера» в трубе полностью подтвердили эффективность пластинок. Теперь самолёту дождь был не страшен.

Выбор двигателей был решающим для многосуточного полёта вокруг земли. Они должны быть достаточно мощными, чтобы разогнать перетяжелённый топливом самолёт на ограниченной взлётной полосе. И в то же время лёгкими и экономичными.

Два двигателя в проекте Рутана не случайность. Берт наделил их разными функциями, поэтому они должны быть разными. Задний должен непрерывно работать десять дней, пока будет длиться облёт Земли. Передний в полёте будет запускаться по необходимости.