AgustaWestland Project Zero

AgustaWestland Project Zero — это гибридный конвертоплан с вентиляторами в крыльях. Он был разработан в вертолётостроительной компании AgustaWestland в качестве технологического демонстратора и используется для исследования полностью электрических двигателей и других передовых технологий. Это первый в мире электрический конвертоплан.[1]

Project Zero
Экспериментальный электрический конвертоплан компании AgustaWestland
Экспериментальный электрический конвертоплан компании AgustaWestland
Тип Экспериментальный конвертоплан
Разработчик Италия AgustaWestland
Производитель AgustaWestland
Первый полёт июнь 2011
Статус в разработке
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

РазработкаПравить

История созданияПравить

В декабре 2010 года руководство компании AgustaWestland одобрило формирование команды под руководством Джеймса Ванга с намерением создать демонстратор технологий, включающий в себя как можно больше новых инноваций в одной конструкции.[2] В своём выступлении в 2013 году Ванг отметил, что электрические технологии быстро продвигаются в своём развитии, и что функция новой разработки «Project Zero» заключается в достижении готовности использования электрических воздушных технологий: «Вместо того, чтобы ждать, пока батареи станут ещё лучше, и только после этого совершенствовать электротехническую авиационную технику, команда разработчиков позиционирует себя как готовую к следующему поколению батарей».[3]

В AgustaWestland и её компаниях-партнерах в проекте работали два десятка штатных инженеров в рамках проекта skunkworks project (разработки с использованием радикальных инноваций) на объекте Cascina Costa в Италии.[4] По словам Ванга, специалисты, отобранные в команду, как правило, были молодыми и страстными; каждый участник имел конкретную специальность в одной области[5]. Команда разработчиков быстро решила, что для создания полностью электрического летательного аппарата (вместо обычного самолёта или вертолёта) нужно использовать более радикальный подход: электрический двухроторный конвертоплан, лишённый какой-либо трансмиссии и автомата перекоса. Ван обобщил философию команды: «Мы пытаемся создать то, что находится на грани возможного»[6].

Отметив тот факт, что разработка двухдвигательного десятиместного вертолёта AgustaWestland AW169 была завершена в течение четырёх лет, руководство решило бросить вызов команде, поставив им задачу завершить проект в течение одного года, включая первоначальные лётные испытания. Команда работала почти непрерывно, 24 часа в день и семь дней в неделю в течение начального шестимесячного периода[6]. Члены команды не обменивались информацией по электронной или голосовой почте, они общались друг с другом лично, находясь в одном и том же офисе (что также помогало в сохранении секретности), в итоге прямая командная работа была сильно поощрена руководством.[7] Затем было проведено обширное тестирование проектной модели, включавшее в себя создание нескольких десятикратно уменьшенных копий модели, для которых был изучен диапазон безопасных эксплуатационных режимов (связанный с применением атипичной формы самолёта)[2]. Для завершения программы разработки в чрезвычайно короткие сроки была применена система автоматизированного проектирования (САПР), использовавшая такие широко известные методы моделирования, как вычислительная гидродинамика и метод конечных элементов[3].

Различные компании в Италии, Великобритании, США и Японии работали над дизайном и производством элементов для «Project Zero», в том числе четыре различных филиала компании Leonardo. Компания AnsaldoBreda разработала специально построенный электродвигатель-инвертор и сопровождающий алгоритм управления двигателем для системы управления полетом.[8] Lucchi R.Elettromeccanica изготовила по индивидуальному заказу двигатели на постоянных магнитах с осевым магнитным потоком; компания Rotor Systems Research LLC работала совместно с AgustaWestland по аэродинамическому дизайну несущих винтов.[6] В компании Lola Composites создали новый Композиционный материал на основе углепластика, из которого была изготовлена большая часть наружных поверхностей, в то время как в UCHIDA изготовили композитную структуру для лопастей, кожухов и спиц ротора.[6] В компании Gruppo Bertone занимались разработкой эстетического и аэродинамического облика конвертоплана.[8]

Название «Project Zero» возникло исходя из того, что это был уникальный внутренний проект без сопоставимого аналога в истории компании[2]. Разработка Project Zero была проведена в короткий срок; время между началом этапа проектирования и первым полётом самого демонстратора составляло менее шести месяцев[8]. Чтобы обеспечить достижение ощутимых преимуществ от проекта, было решено, что в июне 2011 года полномасштабный демонстратор выполнил первоначальный полёт в Cascina Costa (Самарате, Италия)[2]. По словам Ванга, не было необходимости в какой-либо корректирующей работе — «Все работало с первого раза»[9].

Публичная демонстрация и дальнейшее развитиеПравить

 
Project Zero на выставке в авиасалоне Ле-Бурже в 2013 году

4 марта 2013 года существование программы было объявлено общественности в Международной вертолётостроительной ассоциации.[10] В июне 2013 года конвертоплан был публично представлен на авиасалоне Ле-Бурже.[11] В начале 2014 года команда Project Zero была удостоена престижной премии общества AHS International 2014 года, которая присуждалась отдельным людям или организациям, проводящим исследования и эксперименты в области разработки вертолётов.[12]

После периода лётных испытаний AgustaWestland приступила к изучению способов внедрения разработки в производство для соответствия применяемым на данный момент технологиям производства существующих винтокрылых аппаратов. Было подчеркнуто, что Project Zero сам по себе не продукт, а инвестиции в технологии в интересах более широкой компании[9]. Действуя как демонстратор технологий, он помогает стимулировать инновации в вертикальном полёте для компании. В 2016 году было отмечено, что активная система управления несущими винтами, разработанная для Project Zero, которая устраняет необходимость в качающейся пластине и отдельной системе демпфирования вибрации, должна была пройти лётные испытания на вертолёте AgustaWestland AW139. Кроме того, законы управления полётом, используемые в Project Zero, должны использоваться для будущего проекта конвертоплана от AgustaWestland[13].

Различные альтернативные двигательные установки для Project Zero были предусмотрены группой Advanced Concepts Group, включая гибридные дизельные двигатели, включение топливных элементов и некоторых других технологий.[9] В исходной конфигурации максимальное время полёта составляет всего 10 минут, поэтому, выступая в 2016 году, Ван заявил, что он надеется, что технологии создания батарей будут развиваться и в будущем позволят увеличить время полёта до 100 минут.[14]

КонструкцияПравить

Project Zero — это нетрадиционный электрический конвертоплан, названный AgustaWestland как «конвертиплан»[6], поскольку он позиционируется как «полувертолёт, полусамолёт»[11]. Это продвинутый демонстратор, призванный показать возможности электрического движения в авиации. Самолёт является полностью электрическим с питанием от аккумуляторных батарей[15]. AgustaWestland заявила, что при оснащении подходящей силовой установкой самолёт способен выдерживать аналогичные традиционные конструкции конвертоплана и имеет типичную крейсерскую высоту, вдвое большую, чем у обычного вертолёта[6]. Технологический демонстратор не был оптимизирован для производства[6]. Им может либо управлять один пилот, сидящий внутри кабины, либо он может альтернативно работать как беспилотный летательный аппарат[14].

Ключевая особенность разработки Project Zero — это инновационная двигательная система, разработанная для демонстрации и тестирования. Два больших ротора самолёта приводятся в движение продвинутыми электродвигателями, которые в свою очередь питаются энергией, хранящейся в аккумуляторных батареях[8][3]. Полностью электрическая конструкция устраняет необходимость в трансмиссии, используемой на обычных самолётах; он также работает с низкими уровнем шума и вне зависимости от кислорода.[3] На земле батареи можно заряжать, наклонив роторы в направлении ветра, чтобы они действовать как ветрогенератор. Демонстратор был разработан для размещения в нём множества различных источников энергии для электродвигателей; также существует гибридный вариант демонстратора, в котором используется лёгкий дизельный двигатель для привода электрогенератора, разработанный компанией ORAL Engineering[8]. Во время круизного полёта большая часть подъёма обеспечивается крыльями, но внешние крылья являются съёмными, что может быть полезно для более коротких перелётов с использованием «вертолётного режима» полёта[3].

 
Изображение нулевого проекта

Более 80 процентов конструкции самолёта создано из композитных материалов, включая всю обшивку, лопасти ротора, кожух и спицы; структура почти полностью состоит из алюминия и углерода. Материалы были отобраны на основе обеспечения максимальной скорости при разумных весовых и финансовых расходах.[16] По данным компании, самолёт «не использует гидравлику, в нём не сгорает ископаемое топливо и нет выбросов в атмосферу».[2] Для выполнения таких функций, как уборка и выпуск шасси, наклон гондол и приведение в действие элевонов вместо гидравлики были использованы электромеханические механизмы, разработанные компанией Microtecnica.[8]

Ключевые технологии Project Zero были запатентованы (Европейский патент EP2551190 (A1) был подан 29 июля 2011 года и предоставлен 30 января 2013 года,[17] в то время как некоторые патенты также были предоставлены параллельно в США (US2013026303 (A1)),[18] Корею (KR20130014450 (A)), Японию (JP2013032147 (A)) и Китай (CN102897317 (A)).[6]

Летные испытанияПравить

В июне 2011 года беспилотный демонстратор провёл свой первый привязанный полёт на заводе Cascina Costa в AgustaWestland в Италии.[2] Он был доставлен в охраняемую зону несколько раз в 2011 и 2012 годах, включая полёты дополнительных модификаций с более продвинутыми наборами лопастей ротора (с нелинейным завихрением и настраиваемыми аэродинамическими профилями). Лётные испытания позволили провести точную настройку силовой установки, что привело к увеличению эффективной мощности на 30 процентов[2].

Созданный в Project Zero лётный демонстратор провёл множество публичных выступлений с момента его открытия в марте 2013 года. Также продолжилось лётное тестирование, которое сосредоточилось на уменьшенных в три раза копиях, а не полномасштабном демонстраторе из-за ограниченной лётной выносливости, которой он обладает. В феврале 2016 года было объявлено о том, что на полномасштабном самолёте будет установлена гибридная система привода, которая направлена на продление лётной выносливости с 10 минут до 35-45 минут.[13]

ПримечанияПравить

  1. Coxworth, Ben. «AgustaWestland unveils world’s first electric tilt rotor aircraft.» Gizmag, 7 March 2013.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 Vertiflite Июнь 2013 г., стр. 10.
  3. 1 2 3 4 5 Vertiflite 2013, p. 11.
  4. Vertiflite 2013, стр. 13.
  5. Vertiflite 2013, стр. 12-13.
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 Vertiflite 2013, p. 12.
  7. Vertiflite 2013, стр. 13-14.
  8. 1 2 3 4 5 6 «Project Zero: All -Electric Tilt Rotor Technology Demonstrator International Collaboratio» AgustaWestland, 21 марта 2013 г.
  9. 1 2 3 Vertiflite 2013, p. 14.
  10. представляет «Project Zero» Демонстратор технологии конвертоплана (недоступная ссылка). AgustaWestland (4 марта 2013). Архивировано 5 мая 2013 года.
  11. 1 2 «Project Zero: Half plane, half helicopter» BBC News, 20 июня 2013 года.
  12. «AHS International объявляет имена победителей премии 2014 года». «AHS International», 31 марта 2014 года.
  13. 1 2 Perry, Dominic. «SINGAPORE: Project Zero tiltrotor to gain diesel engine.» Flight International, 16 February 2016.
  14. 1 2 Shaffer, Leslie.«Project Zero electric helicopter by AgustaWestland on show at Singapore Airshow.» (недоступная ссылка) CNBC, 16 February 2016.
  15. Перри, Доминик.Project Zero дебютирует в Париже" «Flight International» 18 июня 2013.
  16. Vertiflite 2013, стр. 11-12.
  17. Espacenet — Original document. Worldwide.espacenet.com. Дата обращения: 29 апреля 2013.
  18. Espacenet —Original document. Worldwide.espacenet.com. Дата обращения: 29 апреля 2013.

БиблиографияПравить

СсылкиПравить