В первой половине ХХ века слово «авиация» ассоциировалось прежде всего с прославленными лётчиками, такими как Нестеров, Рихтгофен, Кожедуб. О конструкторах как-то забывали. Ситуация изменилась благодаря Бёрту Рутану, ставшему символом всего самого нового и революционного в авиастроении. По сути, его история поделена на «до» и «после» Рутана.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №8(36). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

Самый титулованный и знаменитый авиа­конструктор современности Бёрт Рутан создал 375 моделей самолётов, не похожих ни на один другой летательный аппарат. Две вещи, по словам самого инженера, оказали ключевое влияние на его профессиональный выбор: занятия авиамоделированием с раннего детства и ошеломительные успехи мировой авиа­ции и космонавтики того времени. Школу Рутан окончил в начале 1960‑х, когда ­Гагарин полетел в космос, а летательные аппараты в небе ставили рекорды в скорости и высоты полёта. С ранней юности будущий конструктор был влюблён в самолёты — его первой моделью стал бомбардировщик B-36 Peacemaker фирмы Convair, который он собрал из готовых деталей. К 17 годам Бёрт уже был призёром серьёзных соревнований по авиамоделизму, имея за спиной опыт создания 11 оригинальных аппаратов.

Неудивительно, что по окончании школы он поступил в престижный Калифорнийский технологический институт, где были лаборатория реактивного движения и собственная аэродинамическая труба. В разное время в Калтехе работали свыше 30 нобелевских лауреатов! Попав в атмосферу технического творчества, Рутан с удвоенной энергией занялся конструкторской деятельностью.

У каждого есть свой источник вдохновения — для молодого инженера им стал шведский истребитель Saab 37 Viggen, созданный по оригинальной аэродинамической схеме «утка». Эта необычная компоновка на долгие годы стала визитной карточкой творений Рутана. Свой первый самолёт VariViggen он собирал в свободное время, работая на базе ВВС США Edwards в 60–70‑е годы. Необычное название состояло из двух слов: Vari (англ. — вариант) и Viggen (швед. — удар грома), намекая на скандинавский про­образ-вдохновитель. Для аэродинамических испытаний масштабной модели Рутан придумал оригинальный способ: установил на личный автомобиль высокую мачту, к которой крепил самолёт, и, разгоняясь по трассе, имитировал условия полёта. VariViggen оказался настолько удачной моделью, что конструктор решил уйти со службы в ВВС и посвятить себя гражданскому авиастроению.

Стартовый капитал для собственной фирмы Бёрт занял у отца и арендовал заброшенный аэропорт в пустыне Мохаве недалеко от Лос-Анджелеса. Основанная в 1973 году компания получила название Rutan Aircraft Factory и состояла поначалу из… одного Рутана. Первое время конструктор зарабатывал, продавая по 27 долларов чертежи своего двухместного первенца VariViggen американским авиасамодельщикам, но потом перешёл к изготовлению углепластиковых кит-наборов. Авиационные кит-наборы представляли собой конструкторы из составных частей самолёта, которые были дешевле готовых аппаратов, но требовали от сборщика определённой сноровки и большого количества времени. Всего удалась продать более 60 наборов VariViggen, из которых в небо поднялись 20 экземпляров — остальные так и остались лежать в гаражах.

Вторым самолётом Рутана снова стала сверхлёгкая 226‑килограммовая одноместная «утка» VariEze, в которой появилось новшество — винглеты на краях крыльев. Их также называют крылышками Уиткомба.

Подобные элементы нужны для преодоления специфического индуктивного сопротивления, которое образуется на концах крыла в полёте. Воздух закручивается там в маленький смерч и оказывает давление на верхнюю плоскость, снижая подъёмную силу самолёта. Поднятые почти вертикально, винглеты уменьшают размер завихрений, и они уже не давят непосредственно на крыло. Сейчас подобные конструкции — разного рода законцовки крыла — можно встретить почти на любом авиалайнере. Именно VariEze стал первым коммерчески успешным проектом Бёрта Рутана: к концу 1976 году он принёс конструктору 750 тысяч долларов.

Создав в дальнейшем массу лёгких самолётов по своей излюбленной схеме, в 1979 году авиаконструктор приступил к самому масштабному «утиному» проекту — Starship-1. Это был многоместный самолёт, предназначенный прежде всего для бизнесменов. Из необычного помимо схемы «утка» были развитые винглеты, способные поворачиваться для управления воздушным судном; отсутствие хвостового оперения и… развёрнутые против движения турбовинтовые двигатели! Толкающие винты Рутан выбрал неспроста: такое расположение мотора позволяет резко снизить сопротивление набегающему потоку воздуха, а значит, улучшить аэродинамическое качество самолёта.

Аэродинамическое качество — это отношение подъёмной силы, удерживающей самолёт в воздухе, к лобовому сопротивлению. Чем это качество выше, тем дальше, быстрее и экономичнее будет летать воздушное судно. К началу 1980‑х Бёрт Рутан организовал на основе RAF новую фирму Scaled Composites и приступил к выполнению заказа Пентагона на создание турбореактивного штурмовика ARES Light Attack. Построенный «вокруг» мощной пушки самолёт имел четыре крыла, двойной киль и отличную манёвренность в полёте. Через некоторое время программу закрыли, и поднявшийся в начале 1990 года в небо Light Attack так и остался в единственном экземпляре.

Научное название конструкции крыла, которую реализовал Рутан в экспериментальном самолёте NASA AD-1, звучит как «крыло асимметрично изменяемой стреловидности». Если проще, то это косое крыло! В 1975 году американское аэрокосмическое агентство NASA предложило конструктору создать самолёт с поворотным (относительно вертикальной оси фюзеляжа) крылом. Угол поворота составлял 0–60º, а в целом это напоминало большой несущий винт вертолёта. О преимуществах косого крыла первыми заговорили специалисты NASA. В сложенном состоянии на сверхзвуковых скоростях такое крыло экономит массу топлива за счёт снижения сопротивления, а в раскрытом положении на малых скоростях увеличивает подъёмную силу. Рутан блестяще справился с поставленной задачей, и с 1979 по 1982 год AD-1 совершил 79 испытательных полётов, по итогам которых схему косого крыла признали успешной и рекомендовали к внедрению на летательные аппараты в перспективе. Но, к сожалению, это решение оказалось слишком экзотичным для индустрии и не пошло в массовое производство.

Один из первых суперсамолётов Бёрт Рутан задумал в 1981 году, когда родилась идея беспосадочного кругосветного перелёта без дозаправок в воздухе. Для этой грандиозной цели был спроектирован и построен огромный Voyager RTW c размахом крыла 33,8 м и длиной фюзеляжа 7,7 м. Такое удлинение несущих плоскостей необходимо для длительного полёта и использовалось в качестве бака для трёх тонн топлива, с которыми самолёту предстояло облететь Землю по экватору.

Крылья были настолько длинными, что могли сломаться, поэтому Рутан укрепил их двумя балками, соединёнными с фюзеляжем. В качестве основных материалов использовались сверхпрочные и лёгкие углепластик, стеклопластик и кевлар. Двигателями были выбраны экономичные поршневые моторы в передней и задней частях фюзеляжа (тянущие и толкающие одновременно). Кабина вмещала двух пилотов — брата авиаконструктора Дика Рутана и Джину Йегер, которые 14 ­декабря 1986 года вывели рекордный самолёт на взлётную полосу авиабазы Эдвардс для кругосветного полёта. Voyager RTW, под завязку набитый топливом, разбегался для взлёта целых 4,3 километра, а когда поднялся в воздух, оказалось, что законцовки крыла отвалились от контакта с бетонкой взлётной полосы — так сильно прогибались нагруженные топливом крылья.

Лётчикам не удалось точно выдержать маршрут, так как на пути оказался тайфун Marge диаметром 1000 км, а Ливия вообще отказалась пускать самолёт в своё воздушное пространство. Несмотря на все трудности и чрезвычайное моральное и физическое утомление пилотов, 23 декабря в 8:06 Voyager RTW благополучно сел на аэродром Эдвардс, впервые в истории самолётостроения обогнув Землю без посадок! В воздухе он пробыл 9 дней 3 минуты и 44 секунды, средняя высота составила 3350 м, средняя скорость — всего 187 км/ч.

Собственный конструкторский рекорд Рутан побил в начале 2000‑х, когда разработал самолёт GlobalFlyer для компании Virgin Atlantic миллиардера Ричарда Брэнсона. В 2005 году американский бизнесмен и известный путешественник Стив Фоссет на этой модели облетел Землю уже за 2 суток 19 часов и 1 минуту со средней скоростью 590,7 км/ч. Для такого результата пришлось отказаться от поршневых моторов с винтом и перейти на реактивную тягу. Конструкция GlobalFlyer была более традиционной и представляла собой фюзеляж с двумя балками на крыльях с размахом в 34,7 м.

Первый шаг в космическое пространство Бёрт Рутан сделал с проектом Proteus — высотным ретранслятором радиосигналов от компании Angel Technologies. Внешний облик у самолёта получился фантастический: четыре длинных тонких крыла крепятся к узкому фюзеляжу причудливой формы с круглыми иллюминаторами в носу. В кабине размещаются два пилота в скафандрах на случай аварийной разгерметизации, так как высота полёта Proteus может достигать 19 км. Самолёт построен в 1998 году в единственном экземпляре и до сих пор активно используется в исследовательских целях компанией Northrop Grumman.

Сделать полёты на орбиту Земли такими же привычными, как путешествия на авиалайнере! Именно такую цель поставили перед собой Бёрт Рутан и миллиардер Пол Аллен, приступив в середине 1990‑х к разработке проекта SpaceShipOne. Дополнительным стимулом было участие в конкурсе Ansari X-Prize, организаторы которого предлагали 10 млн долларов тому, кто первый построит и отправит в суборбитальный полёт космический корабль на трёх человек. По условиям конкурса через две недели после первого полёта самолёт должен был повторить путешествие. Идея Рутана заключалась в использовании сразу двух летательных аппаратов. В качестве платформы для воздушного старта разработали White Knight, который нёс под фюзеляжем небольшой космический самолёт, или челнок, SpaceShipOne с экипажем из трёх человек.

Самолёт-носитель поднимался на 14 км и отцеплял суборбитальный челнок с ракетным двигателем. Далее SpaceShipOne за минуту взмывал на тяге двигателя вертикально вверх на высоту более 110 км со скоростью 3500 км/ч — как самый настоящий гиперзвуковой самолёт. В условиях невесомости экипаж находился около трёх минут, и это не был полноценный космический полёт — собственно, и высота его считается суборбитальной. После незабываемого путешествия челнок возвращался на аэродром, попутно встряхнув экипаж при входе в плотные слои атмосферы: кратковременная перегрузка могла дос­тигать 5g.

В свой первый полёт любимое детище Рутана отправилось 29 сентября 2004 года и поднялось на 102,9 км. А спустя всего 5 дней SpaceShipOne одолел высоту 112 км и побил рекорд 1963 года, поставленный американским гиперзвуковым челноком North American X-15, который забрался на 107 км. X-Prize заслуженно достался команде разработчиков во главе с Бёртом Рутаном, который тут же приступил к работе над следующим проектом — SpaceShipTwo.

Этот космический корабль больше предшественника и может доставлять на суб­орбиту уже 2 пилотов с 6 пассажирами. Первый раз аппарат поднялся в воздух в 2010‑м, а спустя четыре года с одним из прототипов случилась катастрофа, в которой погиб пилот. В настоящее время компания Рутана Scaled Composites продолжает работу над SpaceShipTwo, а в прошлом году сделала самый большой самолёт в мире. Двухфюзеляжный гигант Stratolaunch Model 351 с рекордным размахом крыла 117 м будет задействован в программах воздушного старта ракет-носителей различного класса. Пока шестимоторный суперсамолёт достраивается в пустыне Мохаве и, вполне возможно, поднимется в небо до конца года.

Рассказать обо всех идеях гениального Рутана, которые он воплотил или только сформулировал, в рамках одной статьи невозможно. Многие из его работ были тупиковыми, некоторые появились слишком рано, но большинство оказало существенное влияние на мировую авиацию. Целеустремлённость и преданность юношескому хобби, превратившемуся в дело всей жизни, сделали Бёрта Рутана классиком современности, на которого хочется равняться.