C момента его появления на рынке в конце 70-х вертолет Sikorsky S-76 стал настоящей рабочей лошадкой в парках операторов VIP-вертолетов, зарекомендовав себя как одна из популярнейших винтокрылых машин. Sikorsky извлек выгоду из этой любви и создал традицию регулярных модернизаций модели S-76, в ряду которых модель с индексом D стала уже восьмой итерацией — после S-76A, A+, A++, B, C, C+ и C++.
Первый полет S-76 состоялся в марте 1977 г., поставки начались два года спустя, и с тех пор более 800 вертолетов этого семейства обрели своих владельцев, налетав совокупно более 6,2 млн ч. На сегодняшний день не менее 680 вертолетов данного типа летают в 42 странах по всему миру.
Самый многочисленный парк (430 единиц) эксплуатируется на обслуживании шельфовых работ; на втором месте — корпоративный транспорт, насчитывающий 180 машин, налет которых на сегодня превысил 630 тыс. ч. Другими приоритетными направлениями для S-76D маркетологи Sikorsky считают санитарную авиацию и поисково-спасательные операции.
Потенциальные заказчики во всех четырех этих сегментах уже проявляют активный интерес к S-76D. Например, Служба береговой охраны Японии разместила заказ на поисково-спасательный вариант, а малоизвестная китайская компания Ruili Jingcheng Group заказала пассажирскую версию. Последняя также закупает более вместительный S-92 для своего нового подразделения коммерческих перевозок. Не остались без внимания также VIP- и медицинский варианты. По словам директора по новым программам Sikorsky Дэна Хантера, производитель ведет переговоры о поставках с нефтяниками из Мексики и Китая, а также рассчитывает найти заказчиков в лице коммерческих операторов из США.
Модель S-76C++ была снята с производства в прошлом году, а первые поставки новой модификации запланированы на конец текущего года. Каталожная цена в базовой комплектации начинается от 12 млн долл. — в зависимости от варианта салона, опционального оборудования и количества заказываемых машин. По словам Шерон Десфор, президента агентства HeliValue$ Inc., данная сумма логично вписывается в ценовой шаг 10,2–10,4 млн долл. за совершенно новый C++ и 8,5–9,0 млн долл. за такой же вертолет с наполовину выработанным ресурсом.
S-76D получил сертификат типа Федеральной авиационной администрации США в октябре 2012 г. В ближайшее время ожидается канадская сертификация, а затем — европейская и японская. К осени вертолет должен быть сертифицирован в Бразилии.
Особенности конструкции планера и систем
Планер не претерпел принципиальных изменений по сравнению с оригинальной моделью S-76. Однако на новой версии осуществлены некоторые доработки по результатам консультаций с эксплуатантами, пилотами и техниками. "Нам говорили: вот здесь вы явно не все продумали до конца, а эта процедура представляет для нас головную боль, — объясняет Хантер. — Мы внимательно слушали и переделывали. Вклад эксплуатантов оказался очень значительным". Консультации проводились в 2005–2006 гг. в США и за их пределами; всего было собрано примерно 200 пожеланий, которые легли в основу изменений в конструкции S-76D.
В основном изменения призваны повысить надежность и упростить техобслуживание. Кроме того, то, что раньше предлагалось в качестве опций, на новой модели стало стандартом. К примеру, большая часть осветительного оборудования заменена на светодиодное, оставшиеся две лампы будут также заменены светодиодами уже в процессе производства. "Как известно, светодиоды более долговечны и позволяют оптимизировать расход электроэнергии", — отмечает Хантер. Он также говорит, что многие усовершенствования позаимствованы из программы создания вертолета S-92.
Sikorsky оценивает уровень шума на местности модели D в 86 дБ, а шума в салоне — в 83 дБ, что выгодно контрастирует с показателями предыдущей серии С: 92 и 87 дБ, соответственно.
Основные инновации усовершенствованной версии, заметные сразу, — новые двигатели, новые лопасти несущего винта, а также кабина экипажа с полностью электронной индикацией, призванной упростить управление для одного летчика. В комплект оборудования входят интегрированная бортовая система контроля и диагностики HUMS, предлагавшаяся на версии С++ в качестве опции, а также активная система подавления вибрации и усовершенствованная версия автопилота. В планах разработчиков — увеличение массы полезной нагрузки, добавление специальных режимов автопилота для поисково-спасательных операций, повышение аварийной ударобезопасности кресел и пола, установка аварийных выходов увеличенной площади. В стандартное оборудование также войдут комбинированный регистратор полетных данных, речевой самописец и система аварийной посадки на воду. Последняя может быть факультативно снабжена системой автоматического наполнения аварийных поплавков.
Замена двигателей Turbomeca Arriel 2S2 на Pratt & Whitney Canada PW210S не только увеличила располагаемую тягу, но и улучшила показатели топливной эффективности.
Конструкция системы управления несущим винтом аналогична установленной на версии C++, однако инженеры Sikorsky взяли лопасти, созданные для S-92 и новых версий военного вертолета UH-60 Black Hawk, и адаптировали их для S-76D. Это цельнокомпозитные лопасти, а не металлические, как на предыдущих моделях. При сохраненной длине они отличаются более широкой хордой и видоизмененными законцовками. Для гашения концевых вихрей специально подбирались параметры саблевидности и сужения законцовок лопастей — отклоненные в горизонтальной плоскости от продольной оси лопасти; такие законцовки увеличивают подъемную силу и снижают уровень шума.
Рулевой винт также снабжен лопастями с сужающимися законцовками, а хорда лопастей увеличена примерно на 2,5 см, говорит Хантер: "Благодаря этому мы можем уменьшать угловые скорости законцовок лопастей рулевого винта, регулируя момент через промежуточный редуктор. На выходе получается та же производительность, поскольку рулевой винт очень эффективен, но при этом уровень шума значительно снижается".
В лопастях несущего и рулевого винтов стандартно размещены нагревательные элементы. Сама система пока не сертифицирована, однако конструкционно предусмотрена установка ее основных блоков после сертификации в 2014 или 2015 г. Уже встроенное противообледенительное оборудование весит около 45 кг, а основные блоки — около 90 кг, но их можно демонтировать с вертолета на лето для уменьшения массы.
Однако наиболее важным улучшением в модели D — по крайней мере с точки зрения летчиков — стала кабина экипажа с полностью электронной индикацией на экранах.
На самых первых вариантах S-76 практически не было электронных приборов, а у C++ имелся ограниченный по функциональности комплекс электронной индикации производства нью-йоркской компании Parker-Gull.
"На наш запрос откликнулось восемь производителей авионики. Мы отобрали трех и попросили их представить свои продукты на конференции наших заказчиков, которые и выбрали окончательный вариант", — вспоминает Хантер.
Победителем оказался французский Thales. Почти все оборудование в кабине нового вертолета — из состава комплекса авионики Thales TopDeck, который запитывается от генератора постоянного тока; единственными исключениями являются средства радиосвязи и навигации производства Rockwell Collins Pro Line и система раннего предупреждения близости земли производства Honeywell. Thales предлагал в комплекте и связные радиостанции, но заказчики твердо настояли на продукции Rockwell Collins.
Thales разработал и четырехосный автопилот. На S-76D установлены два таких устройства. При отказе одного управление автоматически перехватывается другим — при этом экипаж получает соответствующее оповещение.
По словам представителей Thales, интегрированный модульный комплекс авионики TopDeck является "наиболее передовым решением для вертолетной техники", когда-либо созданным компанией. Специально для S-76D Thales разработал новое программное обеспечение, основанное на концепции Icube-S, которая, по словам производителя, "улучшает интуитивность, интерактивность, интеграцию и безопасность" пилотирования и навигации.
Ставя перед Thales техзадание на разработку комплекса авионики, Sikorsky особо оговаривал, что по возможности все команды летчика должны задаваться не более чем двумя кнопочными нажатиями, что значительно сократило бы нагрузку на экипаж.
"Кое-где этого критерия не удалось добиться, — говорит Хантер. — Выполнение некоторых операций все же требует более двух манипуляций, по-другому просто никак. Но, сталкиваясь с такими случаями, представители Thales каждый раз были обязаны обращаться ко мне за разрешением усложнить процедуру".
Система Thales полностью интегрирована с системой управления полетом — при нажатии нужной кнопки большинство команд распознается вертолетом автоматически и выполняется в заданное время — например, заход на посадку по курсо-глиссадной системе.
Система создана с целью максимально облегчить управление вертолетом для одного летчика. Она разве что только кофе не варит — впрочем, глядишь, к модели E дойдут и до этого.
Еще одна новинка S-76D — стандартная для этой модели система контроля и диагностики Goodrich Vigor HUMS, предоставляющая эксплуатанту подробную информацию о техническом состоянии вертолета. По заданию эксплуатанта эта же информация может автоматически отсылаться в центр контроля состояния парка Sikorsky, который анализирует эксплуатационные данные 24 ч в сутки и на их основе выдает рекомендации по техобслуживанию.
Благодаря применению системы HUMS можно вносить и изменения в программы ТОиР. По словам Хантера, такая же система, установленная на S-92, помогла владельцам увеличить межремонтный интервал для автомата перекоса с 4700 до 9400 ч.
"В данный момент, — говорит Хантер, — данные HUMS снимаются через USB-порт в багажном отделении S-76D, однако планируется предложить несколько альтернативных вариантов загрузки данных, в том числе через беспроводное соединение".
Модель D также снабжена системой активного подавления вибрации производства компании Moog. В ней используются генераторы, замеряющие частоту вибрации и генерирующие колебания точно такой же частоты. Эксплуатанты могут заказать до шести таких генераторов на вертолет, хотя, разумеется, они стоят денег и добавляют веса. Понятие приемлемой вибрации зависит от эксплуатанта, но, по словам Хантера, Sikorsky ожидает, что в среднем на вертолет будут ставить от трех до четырех генераторов.
Система подавления вибраций — одна из трех систем на вертолете, запитываемая переменным током, хотя и ее Sikorsky собирается со временем перевести на постоянный ток.
Sikorsky полностью переделал электрическую систему на S-76D, "чтобы устранить некоторые проблемы, на которые жаловались клиенты, а также с целью добиться соответствия требованиям FAA", говорит Хантер. По его словам, обеспечение дополнительного момента для запуска более мощных двигателей PW210S требовало перехода от 200-амперного стартер-генератора к 300-амперному. Кроме системы подавления вибрации переменным током запитываются система обогрева кабинного остекления и противообледенительная система (ПОС) — остальные бортовые системы переведены на 28-вольтную систему питания постоянного тока, разработанную производителем специально для S-76D.
ПОС питается от двух генераторов переменного тока, каждый из которых способен в одиночку обеспечивать питание системы. Установлены они непосредственно на двигатели, а не на коробки приводов, объясняет Хантер, поскольку канадская силовая установка производит достаточно мощности для запитывания генераторов в холодное время года, когда, собственно, и возникает необходимость в использовании ПОС. "В результате отъема мощности от СУ для работы генераторов лишь незначительно повышается температура двигателя, но на крутящий момент использование ПОС не влияет. А зимой мощности хватает с приличным запасом", — говорит Хантер.
Модель D берет на борт больше топлива, чем предыдущие версии, — в сочетании с более производительными двигателями этот фактор должен вылиться в увеличенную дальность полета. Однако установка системы HUMS и генераторов подавления вибрации увеличивает массу вертолета, что в свою очередь сказывается на ЛТХ, "а предложить рынку машину с меньшей дальностью, чем у предыдущей модели, просто немыслимо", говорит Хантер. Чтобы этого избежать, нынешним летом компания планирует увеличить максимальную взлетную массу с 5310 до 5390 кг. Хантер подчеркивает, что увеличение взлетной массы приведет и к увеличению дальности полета по сравнению с моделью C++, поскольку большинство эксплуатантов предыдущей версии вертолета устанавливали опциональную систему HUMS, что утяжеляло машину по сравнению с заводской комплектацией. В модели D система HUMS входит в стандартную поставку.
Новая модель берет на борт 1345 л топлива в двух баках, заправляемых самотеком. Топливная система включает также два автономных топливных насоса и магистраль кольцевания.
Полетели!
Автору этих строк предоставилась возможность опробовать вертолет в деле на аэродроме Sikorsky в Уэст-Палм-Бич, шт. Флорида, в конце ноября 2012 г. Погодные условия были прекрасны — легкий ветер скоростью около 30 км/ч и температура 26°C, а превышение аэродрома составляло всего 6 м. Но для тестового полета такие вводные были удручающе скучны. К тому же вертолет весил всего 4300 кг — гораздо меньше максимальной взлетной массы в 5310 кг.
Учитывая, что пара двигателей PW210S с цифровой системой управления FADEC производит 1077 л. с. на валу каждый, запас по мощности был настолько велик, что нечего было и мечтать вывести машину на пределы эксплуатационного диапазона. Но мне больше хотелось убедиться в том, насколько использование системы Thales TopDeck снижает нагрузку на летчика. Как впоследствии оказалось, часовой полет с Грегом Барнсом, летчиком-испытателем программы S-76D, более чем удовлетворил мой интерес.
Подготовка к полету была вполне стандартной. Я занял правое кресло, Барнс — левое. Наш вертолет с заводским номером N767J принимал участие в программе испытаний, пассажирский салон на нем установлен не был.
Запуск оказался чрезвычайно простым. Свинцово-кислотного аккумулятора хватает без подзарядки на три запуска. Мощность двигателей регулируется двумя Т-образными рычагами на верхней панели. На каждом рычаге имеется кнопка, нажатие которой запускает соответствующий двигатель. Если система FADEC обнаруживает, что что-то не так, двигатель автоматически отключается. Заброс температуры при запуске приведет к прерыванию подачи топлива, но двигатели продолжат работать в моторном режиме с целью охлаждения.
Двинув рычаг шаг-газа вперед, мы вышли на максимальный режим. Мощность можно добавлять дискретно или одним быстрым движением — на вкус летчика. Правда, второй вариант я бы не рекомендовал на обледеневшей площадке.
Руление на взлет от стоянки до ВПП не отличалось по ощущениям от большинства вертолетов с колесным шасси — чуть дать мощности, слегка отдать ручку управления вперед, чтобы вертолет стронулся с места, затем рулить при помощи педалей, а при поворотах дополнительно чуть отдавать ручку управления, чтобы машина держалась ровно. Мы подкатили к рабочей ВПП, где Барнс начал мне показывать, как можно развернуть вертолет на 360º вокруг своей оси.
Затем он перешел на режим висения, а я наблюдал за показаниями мощности. Как и в случае с большинством современных кабин с электронной индикацией, комплекс Thales использует комбинированный индикатор предельных значений крутящего момента (power limit, PL), межкаскадной температуры турбины (interstage turbine temperature, ITT) и число оборотов ротора газогенератора (gas generator speed, Ng), причем на дисплее отображается лишь то из трех этих значений, которое в данный момент ближе всего к предельной величине. Все показания работы двигателей на S-76D отображаются в процентах, 100% — предельная величина. Но при отказе одного двигателя второй может на 30 с выйти на значение мощности в 140%.
Показания числа оборотов несущего винта также отображаются в процентах, но предельная величина здесь составляет 107%.
Как я и ожидал, за время, которое мы провели в режиме висения, показатель PL ни разу не приблизился к 100%. Вертолет автоматически высчитывает свою текущую массу, и при нашей массе в 4300 кг в установившемся режиме висения значение крутящего момента соответствовало 62%. Ограничения по боковому и попутному ветру составляют 64 км/ч — в обоих случаях для выдерживания режима висения нам требовалось всего 79–80% крутящего момента. Поскольку ветер был минимальным, проблем с потерей эффективности хвостового винта мы не испытывали. Чуть увеличивалась вибрация, но не более того.
По моим ощущениям, в режиме висения вертолет управлялся чуть туговато. Барнс предложил использовать нажимные кнопки снятия усилий на органах управления. Это очень помогло, причем теперь вертолет стал реагировать даже чересчур активно. Однако, как и у летчиков, у каждой машины есть индивидуальные причуды, к которым надо просто привыкнуть. Мне потребовалось совсем немного времени, чтобы приноровиться к поведению вертолета.
Нажимные кнопки системы триммирования установлены на ручке управления и рычаге шаг-газа, так что летчик может подстроить оба этих органа управления под собственную технику пилотирования. Однако оттриммировать вертолет в режиме висения можно и простым нажатием кнопки автопилота velocity hold (VHLD). Имеется и кнопка-джойстик для триммирования машины по высоте висения.
Поместив зеленый кружок-индикатор в какую-либо точку на схеме ВПП на дисплее и введя нулевую путевую скорость, можно перевести вертолет в режим устоявшегося висения, не требующий от летчика корректирующих манипуляций органами управления. Переместите кружок — вслед за ним переместится и вертолет. Задайте новый курс при нулевой скорости — вертолет повернется на месте. Чтобы переместиться в горизонтальной плоскости, просто задайте на карте место, в которое нужно попасть. Если в устоявшемся висении ветер относит машину от заданной точки, автопилот сам вернет ее на место.
Мы произвели два взлета — стандартный и с имитацией отказа одного двигателя. В первом случае начальный набор высоты производился при путевой скорости 138 км/ч, скорости набора 3,81 м/c и на 59/60% оборотов двигателей. Система управления следит за изменениями массы и температуры наружного воздуха и вычисляет наилучшую скорость набора как при стандартном полете, так и в случае отказа одного двигателя. Рекомендованное значение скорости набора отмечается на альтиметре маленьким белым треугольником.
Уровень вибрации был умеренным — приемлемым, но все же не таким, как мог бы быть. Барнс заметил, что на данной опытной машине установлен всего один генератор подавления вибрации. На серийных вертолетах, скорее всего, будут стоять три-четыре генератора.
Мы набрали 610 м, выдерживая путевую скорость 185 км/ч, затем разогнались до 240 км/ч и включили на автопилоте задатчики выдерживания скорости и траектории полета.
На дисплее, отведенном под картографическое обеспечение, летчику доступен целый спектр карт и схем, в том числе схемы заходов Jeppesen и многофункциональные движущиеся карты Thales. Барнс вызвал на экран карту, чтобы продемонстрировать мне траекторную управляемость вертолета. Прямо на нашем маршруте из точки А в точку Б он задал крупное кучевое облако, затем курсором отметил точку для обхода сбоку от препятствия. Вертолет автоматически взял курс на эту точку. После этого Барнс снова отметил курсором точку Б, объяснив, что при достижении точки обхода облака вертолет автоматически повернет в точку Б. Все эти манипуляции Барнс проделал трекболом, лишь раз нажав одну кнопку.
Sikorsky ставил на предыдущие модели S-76 метеорадар Honeywell Primus 440, но потом обнаружилось, что эксплуатанты заменяли их на Primus 660. Теперь Primus 660 — стандартный метеорадар на S-76D. В качестве альтернативы Thales предлагает систему XM Weather для получения данных о метеообстановке от спутниковой службы оповещения. В качестве дополнительного оборудования можно установить транспондер автоматического зависимого наблюдения-вещания АЗН-В и систему точного захода на посадку по GPS.
Чтобы испытать основные параметры вертолета, мы развили предельно допустимую скорость полета 287 км/ч — при этом обороты двигателей не превышали 50%. По словам Барнса, благодаря мощной СУ максимальная крейсерская скорость для дальних полетов составляет 285 узлов. На основании данных, полученных в ходе программы испытаний, Sikorsky собирается увеличить значение предельно допустимой скорости.
Для входа в крутые повороты Барнс нажатием кнопки задавал 30-градусный угол крена и устанавливал его автоматические выдерживания. Вертолет устойчиво разворачивался на скорости 204 км/ч всего при 40% крутящего момента. 30° — максимальный угол крена, который вертолет может выдерживать автоматически. При отключении этой функции можно вручную ввести машину в поворот с креном до 60° — при этом звучит голосовое предупреждение о приближении к предельному значению мощности.
Автопилот можно задействовать практически на всех этапах полета. Панель управления автопилотом расположена прямо за трекболом-манипулятором на центральной консоли.
Барнс ввел в систему план полета для возвращения на аэродром Sikorsky, затем задал автопилоту курс, скорость и высоту. Выйдя на курсовой маяк, вертолет автоматически перешел в режим захода по курсо-глиссадной системе. Автопилот можно оставить включенным вплоть до самой посадки — он сам выведет машину на глиссаду и погасит путевую скорость.
На той части полосы, к которой мы подходили, велись ремонтные работы, так что нам все же пришлось отключить автопилот и приземлиться в ручном режиме. Однако, включив кнопку VHLD и переключатель триммера, можно таким образом запрограммировать автопилот, чтобы вертолет сам снизился до определенной высоты и завис над определенной точкой.
Гашение путевой скорости также происходит автоматически. На скорости ниже 240 узлов можно выпускать шасси.
На полосе я без труда зарулил назад на стоянку.
В РЛЭ вертолета сказано, что двигатели PW210S необязательно оставлять в моторном режиме перед выключением, чтобы снизить их температуру. Между тем, по словам Барнса, он всегда выжидает с минуту. Это дело привычки — я подождал бы две.
Полет длился 70 мин, расход топлива составил 295 кг. В документации Sikorsky указан часовой расход в 262 кг. Примерно так и вышло — мы за час израсходовали 252 кг.
Барнс заметил, что переучивание на новую модель с предыдущих версий занимает всего несколько часов, а всего после пары полетов с инструктором летчик достаточно осваивается для самостоятельного управления. И немудрено — надо лишь усвоить, какие кнопки нажимать.
