Авиаконструктор Рутан. Вокруг земли без дозаправки
– 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.
Но подходящих двигателей пока не нашлось. Поэтому для начальных лётных испытаний необычного самолёта новой аэродинамической схемы, когда ставилась задача определить способен ли он по своим аэродинамическим характеристикам облететь Землю, вполне сгодились два старых отремонтированных мотора Лайкоминг от самолёта Рутана «Лонг Изи».
Берт Рутан сделал всё от него зависящее, чтобы реализовать свою мечту. У «Вояджера» минимальный вес конструкции и минимальное сопротивление, его топливные отсеки вмещают четыре тонны бензина, а крылья и оперение поднимут такую машину.
Осталось заполучить нужные поршневые моторы. Задача была не из простых. Но когда Берт в отчаянии уже готов был на компромисс и рассматривал немецкие автомобильные моторы Порше, удача улыбнулась в форме звонка ведущего инженера моторостроительной компании Teledyne Continental Motors (TCM). Он сообщил, что у них есть подходящий для «Вояджера» новый мотор. Они разработали его для совершенно секретного беспилотного разведывательного самолёта с большой продолжительностью полёта, и он на 20% экономичнее самых лучших моторов в мире. Дальше были встречи, совещания и визит на завод TCM в городе Мобил штата Алабама.
Мотор жидкостного охлаждения IOL-200 мощностью 117 л.с. оказался модификацией серийного двигателя О-200, который ставился на самолёт Цесна-150. Его степень сжатия увеличилась до 11,4. Изменилась конструкция цилиндров, появился непосредственный впрыск. А мотор так и остался с оппозитным расположением четырёх цилиндров. Его решили установить сзади.
Передний мотор воздушного охлаждения со стартёром заказали у них же, в TCM. Он имел обозначение IO-240, мощность 130 л.с. и степень сжатия 8,5. Расчёты показали, что поскольку экономичность этих моторов лучше, чем у проектных, то для облёта земли можно уменьшить необходимое количество топлива.
Всё было бы хорошо, если бы не задержка с поставкой двигателей на целый год. Уникальный самолёт пылился в ангаре, а энтузиазм преданных «Вояджеру» людей таял на глазах. Дело уже дошло до прямых угроз Берта Рутана руководству TCM разорвать контракт и установить на его многообещающий самолёт моторы другой компании. Наконец, в октябре 1985 года в ангаре рядом с «Вояджером» появились два голубых контейнера с долгожданными двигателями. Их установка на самолёт заняла три недели. Но ещё больше времени потребовалось, чтобы устранить в процессе лётных испытаний их детские болезни и сочетать их особенности с конструкцией самолёта.
Высокие требования Берт Рутан предъявлял и к воздушным винтам. Они должны быть переменного шага и флюгировать. Винт заднего мотора – ещё и реверсивный. Остановились на немецких винтах компании МГ из Мюнхена.
Такой дальний полёт вокруг земли требовал самого совершенного навигационного оборудования на борту. Берту Рутану и с этим повезло. Хозяин компании «Кинг радио корпорейшн» Эд Кинг так вдохновился кругосветным полётом, что предложил комплексно и бесплатно оборудовать самолёт разработками своей компании:
– Автопилот КАР 150 вместе с гироскопом своими сервомоторами управлял передним стабилизатором и правым рулём направления, который выполнял и функцию элерона;
– Система дальней навигации King KNS 660 обрабатывала сигналы наземных станций и спутников, обеспечивая информацию о положении самолёта;
– Коротковолновая радиостанция King KHF 990 c антенной длиной 15 метров в виде тонкого стержня на левой балке;
– Ультракоротковолновая радиостанция King КS 165 обеспечивала коммуникацию на близком расстоянии;
– Компас KCS 55A также показывал отклонение курса, получая информацию от навигационной и коммутационной систем;
– Радар погоды KWX 58 на четырёхцветном экране показывал опасные скопления грозовых туч на фоне карты земли.
Всё перечисленное оборудование поставлялось с минимально возможным весом. Так, весь комплект радара с круглой антенной диаметром 30 см и дисплеем на приборной доске весил всего 9 кг.
Дальние полёты помимо бортового оборудования потребовали создание наземного центра контроля и управления. Такой центр, учитывая скромные финансовые возможности, был оборудован в автомобильном фургоне, установленном с тыльной стороны ангара Рутана. В его работе приняли участие добровольцы из числа самых высокопрофессиональных и опытных специалистов как гражданских, так и военных.
Поздней весной 1986 года, когда уже всё на борту самолёта и в фургоне наземного контроля работало, начались длительные полёты, в том числе и ночные, для подготовки к главному многосуточному испытанию. Но перед ним было решено устроить генеральную репетицию – побить существующий абсолютный рекорд дальности, летая по замкнутому маршруту вдоль побережья Калифорнии. Таких замкнутых пролётов надо совершить двадцать. Это должен быть уже 46-ой испытательный полёт «Вояджера».
Уже 24 года держится этот рекорд. Тогда, почти четверть века тому назад, стратегический бомбардировщик ВВС США В-52Н пролетел из Окинавы в Мадрид.
Берт Рутан рассчитал, что продолжительность полёта его самолёта для побития рекорда должна составлять четверо с половиной суток и бензина надо залить 1635 кг.
Ещё затемно, рано утром 8 июля 1986 года, в ангаре рядом с самолётом, на топливных горловинах и барографе которого стояли печати Национальной Авиационной Ассоциации (НАА), собрались все причастные к рекордному полёту. Радиолокаторы в Лос-Анджелесе на юге и в Окланде на севере были готовы документально зафиксировать развороты в длительном полёте «Вояджера».
Множество приглашенных представителей медиа и прессы расположились вдоль полосы №30 аэродрома Мохаве, с которой взлетал самолёт. Этот рекордный и испытательный полёт должен был привлечь новые поступления в фонд будущего облёта земли.
Они уже летели семь часов на маршруте, когда обнаружили раскрутку заднего мотора –лопасти винта повернулись в ноль. Его выключили, но воздушный винт продолжал авторотировать и создавать сопротивление. Тут только Дик вспомнил предупреждение брата, что при авторотирующем заднем двигателе тяги переднего будет недостаточно для горизонтального полёта нагруженного топливом самолёта. Вращение заднего винта удалось остановить, и тогда на переднем работающем моторе они совершили посадку на полосу космических кораблей военной базы Ванденберг на побережье.
Военные предоставили для «Вояджера» большой ангар, и Дик с их помощью сумел снять обтекатель винта, электромотор привода лопастей и обнаружил обгорелые провода.
Из Мохаве в Ванденберг вылетает самолёт с двумя специалистами, необходимыми деталями и инструментом. Электромотор заменили, а причину отказа списали на вибрации.
На следующее утро с благословения представителя НАА начали рекордный полёт сначала. «Вояджер» летел послушно день и ночь, наматывая километры. Каждый день перед красивым закатом к нему подлетал самолёт Рутана из Мохаве. Проверяли нижнюю и верхнюю поверхности на отсутствие течей масла и бензина. Для прессы делались рекламные фотографии «Вояджера». В одном из таких подлётов в многоместном самолёте находились родители братьев Джордж и Ирена Рутан вместе с девочками Дика, Холли и Джил. Наблюдая вблизи, как её старший сын управляет уникальным самолётом младшего, Ирена сказала: «Это лучший день в моей жизни».
«Вояджер» продолжал лететь, пока не превысил старый рекорд на 425 км, тогда повернул домой в Мохаве.
«Вояджер» в испытательном полёте
Тут над горами его начало страшно мотать. От сильных порывов ветра концы крыльев то поднимались очень высоко, то опускались. Когда сели и взвесили самолёт, то оставшегося бензина хватило бы ещё на несколько тысяч километров. После взлёта с полосы Ванденберга он находился в воздухе почти 112 часов.
Такой длительный полёт многому научил и конструктора, и экипаж, и наземный персонал. Но испытательные полёты продолжались, и в одном из них, 30 сентября 1986 года, неожиданно отлетела лопасть винта переднего мотора. Потом её найдут в пустыне. «Вояджер» с одной лопастью винта на остановленном переднем моторе совершил благополучную посадку на базе Эдвардс. После этого случая Берт Рутан заменил немецкие композитные воздушные винты на американские металлические с лучшими тяговыми характеристиками.
Покорение земного шара
Теперь, когда всё было проверено и перепроверено, пришло время показать, на что способен этот самолёт. Берт Рутан вложил в его конструкцию решения, испытанные на других его самолётах. Переднее расположение горизонтального оперения было на всех предыдущих машинах. Схема расположения двигателей на фюзеляже «тяни-толкай» была реализована на 5-местном пассажирском «Defiant». Крыло такого большого удлинения сначала появилось на его мотопланере «Solitaire». И, конечно, выдающаяся композитная конструкция агрегатов «Вояджера» была результатом огромного опыта, приобретённого Бертом Рутаном при разработке своих машин за прошедшие десять лет. За два с лишним года лётных испытаний и конструкторских доработок этой экспериментальной машины она налетала 354 часа.
Наконец наступил этот день, 14 декабря 1986 года. Рано утром, когда было ещё совсем темно, Берт Рутан взлетел с полосы Мохаве на двухмоторном самолёте Бичкрафт «Дачес». С ним в салоне были муж и жена Мелвилы. Они летели на базу ВВС Эдвардс, где была самая длинная взлётная полоса, и где стоял «Вояджер», заправленный до рекомендованного им взлётного веса 4268 кг (при весе пустого – 844 кг). С таким количеством топлива самолёт ещё никогда не взлетал. Длинные консоли крыльев самолёта покоились на подставках и были укрыты одеялами от ночной изморози. Наземная команда и лётный экипаж были на месте. Вскоре на востоке под тучами заполыхала красная заря – начинался рассвет.
Когда лётный экипаж занял свои места в кабине, и за ними закрыли верхнюю крышку, то её опечатал представитель НАА для регистрации предстоящего рекорда. Показалось зимнее калифорнийское солнце, и «Вояджер» вырулил на главную полосу авиабазы Эдвардс. За ним самолёт сопровождения – Бичкрафт «Дачес» с Бертом Рутаном, который теперь с видеокамерой в руках в роли пассажира. Он всё рассчитал и придумал такой самолёт, который для своего звёздного полёта и должен очень долго разбегаться. Сейчас его «Вояджер» стоял перед ним перегруженный топливом с опущенным носом и изогнутыми вниз консолями крыльев. А впереди широкая бетонная полоса, конца которой не было видно.
Взгляды очень многих людей в этом момент не отрывались от этой белой распластанной машины, прижатой к земле и приготовившейся к гигантскому прыжку. Люди расположились вдоль полосы и ждали. Самые посвящённые ушли далеко к её концу, где самолёт должен оторваться. Было много объективов прессы и телевидения, официальные представители разных авиационных организаций, все добровольные участники подготовки полёта, много военных с авиабазы и родные из семейств Рутанов и Йегер. Связь работала безотказно.
Дик Рутан двинул рычаги двигателей вперёд, и «Вояджер» покатился, набирая скорость. Беспрецедентный по своей продолжительности полёт вокруг земного шара начался.
Вот теперь, глядя сзади и сбоку на удаляющийся ширококрылый самолёт, Берт пожалел, что экономил вес на длине передней стойки шасси. При опущенном носе и крылья оказались под отрицательным углом атаки, поэтому набегающий воздушный поток ещё больше прижимал их к полосе. Скорость нарастала, и Берт отчётливо видел, что зазор между колыхающимися законцовками крыльев «Вояджера» и полосой уменьшается. На отметке 2200 м они уже скребли по полосе. Самолёт сопровождения с Бертом уже вынужден был взлететь и находился в трёх метрах от полосы. Конец полосы длиной 4,5 километра быстро приближался. Берт по радио уже кричал брату: «Взлетай, чёрт побери! Поднимай нос!». На отметке полосы 3000 м Дик, наконец, потянул ручку на себя. Нос и консоли крыльев послушно поднялись, и самолёт уже был в воздухе, когда до конца полосы оставалось чуть больше 300 м. Оторвавшись, «Вояджер» заметно увеличил ускорение.
Но что это? Правая законцовка крыла типа Уиткомба сломалась, висела на обшивке, и её мотало вверх и вниз. Берт с ужасом смотрел на это развевающееся вертикальное крылышко. Но не успел он полностью сообщить брату о поломке, как оно оторвалось.
Если бы Дик поднял нос «Вояджера» пораньше, то законцовки крыла были бы целы. А теперь неизвестно, как далеко оторвана обшивка и сохранится ли герметичность крайнего топливного отсека консоли. А что с левой законцовкой? Она наверняка тоже повреждена при разбеге и держится на «честном слове». Ещё хорошо, что при разбеге по полосе с прижатыми к ней крыльями не лопнули шины основных колёс шасси, предоставленные компанией Goodyear. Они и так были перегружены. Берт Рутан даёт по радиокоманду: «Полёт продолжать». Как избавиться от левой законцовки? Думали сбить её консолью крыла самолёта сопровождения. Отказались – слишком рискованно. Решили попробовать скольжение на максимальной скорости. Получилось. Левое вертикальное крылышко на конце крыла после нескольких попыток полетело вниз. За его полётом с земли будет наблюдать помощница ветеринара, найдёт его и привезёт в ангар Рутана. Берт по радио из сопровождающего «Дачеса» благословляет и вдохновляет экипаж «Вояджера»: «Хорошо, супер! Она отлетела прекрасно и ровно. Теперь он будет лучше лететь и управлять им в турбулентности будет легче».
И действительно, машина как будто бы освободилась от всего лишнего, что у неё было, и свободно парила в сторону океана. Но впереди были горы, а над ними такая опасная турбулентность. Поэтому перед «Вояджером» послали три самолёта – разведчика погоды. Они должны были указать самый безопасный маршрут. Сообщения были получены, они были благоприятны, и менять курс не пришлось. Уже, пролетая над городом Семи Валлы, можно было оценить расход топлива за путь после взлёта. Оценка оказалась очень хорошей – 8,6 км/кг.
Земля Калифорнии позади
Береговую линию Калифорнии пересекли в десять утра. У нагруженного топливом «Вояджера» пластиковые консоли крыла прогнулись, но это не мешало ему лететь на своей крейсерской скорости и при этом расходовать столько бензина, чтобы его хватило на запланированный полёт.
Самолёт сопровождения с Бертом не отставал. Братья переговаривались. Берт предупреждал, что очередной дождь может ещё больше повредить подорванную обшивку на законцовках крыльев. Берт спросил:
– Джина, как ты себя чувствуешь?
– Вполне прилично, учитывая утро, – ответила она.
Пролетев рядом со своим детищем более 400 км над Тихим океаном, Берт должен был возвращаться в Мохаве. Теперь «Вояджер» остался один над бескрайними далями воды. Он держал путь к Гавайским островам. Но впереди его ждали неприятные встречи с двумя океанскими штормами.
Шторм был самым опасным врагом для такого самолёта, который придумал Рутан. Маленькая нагрузка на крыло и высокое аэродинамическое качество, равное 27, делают его очень чувствительным к порывам ветра. Поэтому, к встрече со штормами, их облёту и вообще к чёткому прогнозированию метеоусловий на маршруте с самого начала программы уделялось пристальное внимание.
Помимо бортового оборудования, включающего погодный радар, Центр управления полётом, разместившийся в фургоне в Мохаве, получал и передавал экипажу «Вояджера» самую свежую информацию о погоде по их маршруту. В зависимости от погодной ситуации принималось согласованное решение об изменении маршрута. Лучшие в стране метеорологи согласились обеспечивать рекомендациями и прогнозами погоды этот исторический полёт. Использовалась информация спутников и баллонного зондирования. Национальная Океаническая и Атмосферная Администрация из Вашингтона присылала в фургон обобщённые данные о ветре и давлении на разных высотах. Всё это наносилось на карты погоды по маршруту.
Важно было не только избежать попадания в шторм, но и «поймать» попутный ветер, который он создаёт. Какое отклонение от курса было оправдано ради попадания в зону попутного ветра? Это решалось в фургоне специалистами с участием конструктора самолёта.
Утверждённый ранее маршрут от Калифорнии на юго-запад, ближе к экватору, пролегал над Гавайскими островами. Два шторма на этом отрезке пути оказались южнее, крутились они против часовой стрелки и сильно не мешали полёту «Вояджера». Над Гонолулу уже летели в наступившей темноте, когда на встречу с ним взлетел одномоторный Пайпер «Саратога» с двумя добровольными помощниками программы. Они осмотрели самолёт снизу и доложили экипажу, что у них всё в порядке. Проблема защиты экипажа «Вояджера» от шума моторов была решена компанией Бозе. Её большие наушники абсолютно подавляли шум. Тщательно отобранные диетические продукты питания экипажа предоставили самые известные в стране компании. Их супы, смеси, галеты и многое другое были упакованы в тубы и фольгу, обеспечивая большой срок хранения. Отправление естественных потребностей в таком длительном полёте и в такой узкой и низкой кабине было связано с определёнными трудностями. Использовали опыт космической программы Джемини. Пластиковые пакеты для фекалий герметично прикреплялись липкой лентой к ягодицам. После их наполнения они заклеивались и складировались до окончания полёта в отсеке корневой части крыла.
Ещё перед этим полётом главный метеоролог Центра управления показал экипажу на карте места расположения самых больших тропических штормов на их пути в Тихом океане. И вот теперь они подлетали к одному из них, который даже имел собственное имя «Marge» и бушевал над Маршаловыми островами. По командам Центра управления «Вояджер» повернул на северо-запад, вошел в северную окраину тайфуна, и «Marge» всей своей мощью подхватил длиннокрылый самолёт и понёс его на запад попутным ветром до 75 км/ч.
Это была опасная игра со стихией, потому что воздушные потоки тайфуна перемешивались, их удары по самолёту следовали один за другим, но «самоделка» Рутана их выдерживала.
Потом метеорологи обнаружили, что тайфун неожиданно начал двигаться на север. «Вояджер» мог оказаться в его центре. Машину срочно развернули, чтобы успеть вырваться из объятий этого монстра природы. Но «Marge» так просто не отпускал. Обильный тропический дождь обрушился на самолёт. Но теперь, после модификации верхней поверхности оперения, машина управлялась безукоризненно. Все изменения конструкции и оборудовании самолёта в длительном процессе его предшествующих лётных испытаний теперь давали свои плоды.