Полеты во сне и наяву

Аэрокосмический центр Нидерландов в середине марта представил проект кольцевого аэропорта, радикально отличающегося от тех, к которым мы привыкли. Новый аэропорт имеет четыре терминала и кольцевую взлетно-посадочную полосу вокруг них. Сама по себе идея такого авиационного комплекса не нова, но разработчики утверждают, что создание новых технологий позволит, наконец, реализовать ее на практике. На новые технологии надеются и некоторые другие компании, также мечтающие о революции в конструкции аэропортов. Мы решили вспомнить, какие еще проекты аэропортов будущего в последние несколько лет предлагали ведущие разработчики.

С тех самых пор, как авиация получила широкое распространение и стала еще одним средством передвижения, аэропорты практически не менялись. Это все те же комплексы зданий, называемых аэровокзалами (там люди ждут отправления, встречают прилетевших, покупают билеты), и прямых как стрела взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек, имя которым — аэродром. В какую бы страну ни прилетел путешественник, везде он найдет один и тот же тип аэропорта. Отличия могут быть только в расположении (в горах или на острове), в степени технического совершенства (грунтовые, бетонные или асфальтовые полосы) и в архитектурных решениях зданий.

Так сложилось исторически. Прямые аэропорты было проще возводить, а первые самолеты не отличались большой мощностью двигателей и простотой управления и поэтому нуждались в прямых взлетно-посадочных полосах. Сегодня большая часть этих ограничений осталась позади. Новые материалы позволяют строить практически какие угодно здания и полосы, а системы управления и навигации — с высочайшей точностью вести самолеты в пространстве к точке посадки. Отчасти это и снимает ограничения на форму и устройство аэропортов. Те разработчики, которые намерены кардинально изменить привычный всем облик аэропортов, руководствуются при этом тремя основными принципами: компактностью, малошумностью и экономической эффективностью.

Проект, предложенный Аэрокосмическим центром Нидерландов (NLR), разрабатывается в рамках европейской программы The Endless Runway (Бесконечная дорожка), в которой также участвуют исследователи из Германии, Франции, Испании и Польши. При виде сверху новый аэропорт напоминает колесо: в центре — аэровокзал, на небольшом удалении от него — две кольцевые рулежные дорожки, и все это окружает кольцевая взлетно-посадочная полоса. Последняя связана с рулежными дорожками дорожками-спицами. Взлетно-посадочная полоса выполнена с наклоном, как обычно выполняют кольцевые гоночные трассы. Таким образом, весь аэропорт располагается как бы в чаше диаметром 3,5 километра.

В NLR утверждают, что такая компоновка аэропорта в точности следует трем вышеозначенным принципам. Во-первых, кольцевой аэропорт будет занимать существенно меньше места — треть площади современного классического авиационного комплекса. Во-вторых — благодаря тому, что аэропорт будет располагаться в чаше, шум от взлета и приземления самолетов практически не будет распространяться в стороны, отражаясь вместо этого вверх. В условиях разрастания городов, когда старые аэропорты оказываются окружены жилыми домами, это особенно актуально. Наконец, в третьих, — кольцевой аэропорт, полагают в NLR, сможет одновременно обслуживать большее количество рейсов. Дело в том, что на кольцевую взлетно-посадочную полосу одновременно смогут садиться несколько самолетов. Причем в это же время несколько самолетов будут с нее взлетать.

На этом преимущества нового кольцевого аэропорта не заканчиваются. Так, кольцевая взлетно-посадочная полоса может раз и навсегда решить проблему посадки при сильном боковом ветре. При посадке на обычную прямую взлетно-посадочную полосу летчики обычно ориентируют самолет носом навстречу ветру, снижаясь почти боком, а после касания дорожки задними шасси выравнивая машину по курсу. На кольцевой же взлетно-посадочной полосе, каким бы сильным ни был ветер, всегда будет по меньшей мере одна точка без бокового ветра (при снижении к ней воздушные потоки будут или встречными, или попутными, а в таких условиях самолет сажать существенно проще, чем при боковых порывах).

Голландцы не скрывают, что их проект базируется на множестве патентов кольцевых аэропортов, выданных за последние почти что сто лет. Так, первым идею кольцевого аэропорта в 1921 году запатентовал американский изобретатель Питер Бэкус. Он предлагал выстроить для бипланов кольцевую взлетно-посадочную полосу, которая опиралась бы на крыши домов на Манхэттене в Нью-Йорке. Севшие самолеты предполагалось спускать на землю на специальном лифте. В 1957 году британский изобретатель — Говард Темпест — предложил свой вариант кольцевой взлетно-посадочной полосы с постепенно увеличивающимся уклоном от внутреннего радиуса к внешнему. На внешнем радиусе полоса должна была быть перпендикулярной земле, а разогнавшийся самолет прижимался бы к ней центробежной силой.

Позднее еще несколько изобретателей предлагали свои варианты аэропортов с кольцевыми взлетно-посадочными полосами (один из вариантов имел небольшие лучи, отходящие от кольцевой полосы, — прямые участки для касания самолетов при посадке). В 1964–1965 годах ВМС США даже проводили испытания кольцевой взлетно-посадочной полосы, которая была переоборудована из гоночного трека окружностью 2,6 километра в Мезе в Аризоне, принадлежавшего автопроизводителю General Motors. На этой полосе «гоняли» учебный самолет T-28 Trojan, штурмовики A-1E Skyraider и A-4B Skyhawk, а также транспортник C-54 Skymaster. Эти самолеты выполняли взлеты и посадки при разных погодных условиях.

В отчете по итогам испытаний кольцевой взлетно-посадочной полосы военные написали: «Мы определили, что летчики быстро адаптируются к полетам в кольцевой дорожке, что самолеты показали бóльшую боковую и курсовую устойчивость, что заходы на посадку по касательной были не сложнее обычных заходов на прямую полосу и что заходы на посадку в условиях плохой видимости оказались проще. Проведение полетных операций с кольцевых взлетно-посадочных полос считаем целесообразными». Впрочем, даже военные не стали активно использовать кольцевые дорожки, хотя в 1966–1967 годах ВМС США и вели подготовку летчиков на такой взлетно-посадочной полосе. Подготовка велась все там же — в Мезе в Аризоне.

Проект, предложенный NLR, безусловно интересен, но имеет несколько очевидных недостатков, главным из которых является визуальная навигация. Дело в том, что, заходя на посадку, пилоты ориентируются не только на данные инструментальных систем посадки (подробнее о сложностях посадки можно почитать в нашем материале), но и на множество визуальных меток (посадочные огни, визуальный индикатор глиссады, разметку полосы). Если такую визуальную навигацию сделать на кольцевой полосе фиксированной, то говорить о «неуязвимости» садящихся бортов для бокового ветра будет невозможно — при неблагоприятной погоде все размеченные точки захода могут «продуваться». Делать же визуальную навигацию подвижной сложно и дорого.

Не ясен и вопрос безопасности. В частности, в случае с классическими прямыми взлетно-посадочными полосами следующий самолет получает разрешение взлететь, если первый уже поднялся в воздух. И наоборот, второй борт получает разрешение приземлиться, если первый уже благополучно сел. При одновременной посадке на кольцевую взлетно-посадочную полосу неясно, что произойдет с самолетами, если один из них вдруг разобьется. Кроме того, заход на посадку по кольцу на полосу с боковым уклоном будет сопровождаться появлением центробежной силы, увеличивающей нагрузку на планер самолета. Если машина технически исправна, это не создаст проблем, но в случае, скажем, с одним отказавшим двигателем такая посадка может закончиться катастрофой.

Между тем, пока голландцы мечтают о кольцевых аэропортах, другие европейцы патентуют разделяемые самолеты и кольцевые аэровокзалы. Летательный аппарат, запатентованный европейским авиастроительным концерном Airbus, представляет собой, грубо говоря, крылатую платформу, на которой можно закрепить грузовой или пассажирский модуль. Предполагается, что на земле такой модуль будет частью терминала аэропорта. Еще до прибытия самолета в нее загрузят багаж, а пассажиры займут свои места. Когда самолет прилетит в аэропорт, специальный кран снимет с него капсулу с пассажирами и установит вместо нее новую. Сразу после этого самолет сможет снова взлететь.

Сам аэровокзал предполагается сделать кольцевым — на опорах на некоторой высоте над землей разместится кольцо, по которому будут ездить краны, снимающие и устанавливающие модули. Приземлившийся самолет сможет заезжать между опорами для разгрузки и погрузки. Согласно патенту Airbus, отделяемую капсулу планируется выполнить со специальными пазами в торцах, которые при погрузке на самолет будут зацепляться с выступами в его силовом каркасе. После погрузки капсула будет прочно фиксироваться несколькими выдвижными штифтами. Сама капсула будет выполнена герметичной. На ее «крыше» планируется разместить несколько быстроразъемных креплений для погрузочного крана.

Концепция, предложенная европейским авиастроительным концерном, в значительной степени ориентирована на экономическую эффективность. Дело в том, что пассажирские самолеты очень дороги; каждый новый самолет, купленный авиаперевозчиком, окупается в среднем через семь лет. Чтобы ускорить окупаемость нового самолета, авиаперевозчики идут на множество ухищрений, в числе которых — заправка топливом впритык (горючего хватает только на то, чтобы долететь до точки назначения и немного покружить вокруг нее), размещение большего числа пассажирских мест в салоне (именно поэтому в чартерах так тесно) или сбор платы за дополнительные места багажа.

Но главным способом ускорить окупаемость самолета является сокращение времени его простоя на земле. Дело в том, что самолет только тогда приносит прибыль, когда летает. Во время разгрузки-погрузки и технического обслуживания авиаперевозчик ничего не зарабатывает на летательном аппарате. Сегодня пассажирские самолеты простаивают между рейсами в среднем 30–40 минут. Это время необходимо на дозаправку, выгрузку пассажиров и багажа, чистку салона, технические проверки, погрузку и взлет. В Airbus посчитали, что благодаря новой конструкции самолета и кольцевому аэровокзалу с кранами время простоя летательных аппаратов между рейсами сократится до нескольких минут.

Свое видение аэропорта будущего есть и у немецкого проектного института Bauhaus Luftfahrt. В середине прошлого года этот институт совместно со Школой искусств Глазго представил проект многоуровневых аэропортов CentAirStation. Такие аэропорты могли бы работать в крупных городах, принимая и отправляя «тихие» самолеты CityBird с укороченными взлетом и посадкой. Предполагается, что новые аэропорты будут возводиться над железнодорожными путями, которыми изобилуют многие крупные города США и Европы. Сами аэропорты будут четырехуровневыми. Первый уровень таких аэропортов будет железнодорожной станцией. Прибыв на поезде, люди смогут подняться на второй уровень, пройти регистрацию и ждать своего рейса в залах ожидания.

Затем пассажиры будут подниматься на третий уровень и садиться в самолеты. После этого уже сами самолеты при помощи специальных лифтов будут перемещаться на четвертый уровень — взлетно-посадочную полосу длиной 650 метров и шириной 90 метров. Взлетно-посадочные полосы предлагается оснастить катапультами, которые будут разгонять самолет до скорости отрыва. Согласно расчетам разработчиков, в четырехуровневых аэропортах будет проходить всего 15 минут между прибытием пассажиров на поезде и их отправкой на самолете. На третьем уровне аэропорта одновременно смогут располагаться 15 самолетов. В целом один такой аэропорт сможет работать 16 часов в сутки, обслуживая до 30 рейсов в час. Пассажиропоток аэропорта составит до 10,5 миллиона человек в год.

Самолеты CentBird, предназначенные специально для аэропортов CentAirStation, будут перевозить до 60 пассажиров. Согласно эскизному проекту, они получат крыло с изменяемой стреловидностью и U-образное хвостовое оперение. Изменяемое крыло позволит оптимизировать аэродинамические характеристики самолета для всего диапазона скоростей полета (чем быстрее будет лететь самолет, тем больше будет стреловидность его крыла), а U-образное хвостовое оперение будет экранировать шум реактивных двигателей. Шасси CentBird сделают короче, чем у современных пассажирских самолетов, чтобы уменьшить высоту летательных аппаратов.

Концепт многоуровневых аэропортов был предложен институтом Bauhaus Luftfahrt в рамках долгосрочной программы, реализуемой Европейской комиссией и предусматривающей значительное сокращение времени, необходимого на перемещение людей по Европе. Согласно этой программе, к 2050 году 90 процентов человек, путешествующих по Европе, должны тратить на дорогу от дома до дома не более четырех часов, включая и время на перелеты. В рамках этой же программы исследователи из Федеральной политехнической школы в Лозанне в Швейцарии предложили скрестить железнодорожный вагон и самолет. Концепт получил название Clip-Air. По оценке исследователей, если он будет реализован, проект позволит существенно сократить количество пересадок, совершаемых пассажирами при перелетах, включая такси и поезда.

По оценке исследователей, при должном финансировании проект может быть реализован в течение ближайших 50 лет. Проект предполагает создание вагонов и автобусов, корпус которых будет выполнен в виде фюзеляжа самолета. Каждый такой вагон сможет перевозить до 30 тонн грузов или 450 пассажиров. Вагоны получат специальную систему креплений, за которую они будут пристегиваться к специальному самолету-носителю. Сам летательный аппарат предполагается выполнить трехдвигательным по схеме «летающего крыла». Самолет сможет нести до трех вагонов-фюзеляжей. Швейцарцы полагают, что проект Clip-Air позволит более полно использовать самолет за счет сокращения времени его простоя в аэропорту.

Все эти проекты выглядят многообещающе, но вряд ли будут реализованы в ближайшие 10-20 лет, а возможно, и дольше. Дело в том, что авиация, в отличие от других видов транспорта, не терпит прорывных и радикальных перемен. Каждое техническое усовершенствование, прежде чем будет реализовано в серийном самолете, должно пройти длительные и тщательные испытания. Дело в том, что, хотя авиация и считается одним из самых безопасных видов перевозок, цена ошибки в ней существенно выше, чем, скажем, в автомобильном транспорте. Ведь в одной авиакатастрофе людей гибнет больше, чем в крупной автомобильной аварии.

Василий Сычёв