Самолёт М-55 «Геофизика» для исследований глобального изменения климата Земли

Самолёт Объединённой авиастроительной корпорации М-55 «Геофизика» примет участие в исследованиях глобального изменения климата Земли в рамках совместного проекта с Комиссией Совета Европы.

Полёты в рамках проекта были проведены в январе 2016 г. в Швеции. Основные часть научной экспедиции начнется 1 июля и должна завершиться 30 сентября 2016 г. Самолёт будет базироваться в Индии и Таиланде. Всего запланировано совершить около до 20 научных полётов (продолжительностью до 4 часов) и несколько полётов для настройки размещенной на борту летающей лаборатории измерительной аппаратуры.

Полученная в ходе полётов М-55 над акваторией Индийского океана информация позволит создать модель атмосферы Земли и спрогнозировать климатические изменения на десятилетие вперёд.

В течение почти двадцати лет Комиссия Совета Европы, которая является правительством Европейского союза, проводит глобальные исследования по изменению климата на Земле.

В этих работах задействованы сотни специалистов из десятков европейских институтов. Изучается состав атмосферы и его изменение, содержание различных химических элементов, строятся прогнозы изменения климата на основе создаваемых математических моделей. Ключевая роль в исследованиях принадлежит российскому самолёту М-55 «Геофизика».

История высотного самолёта М-55 берёт своё начало ещё в далеком 1967 году, когда коллективу только что образованного в подмосковном Жуковском Экспериментального машиностроительного завода (ЭМЗ), возглавил которое патриарх советского авиастроения Владимир Мясищев, было предложено решить задачу по разработке средств для ведения эффективной борьбы с разного рода высотными автоматическими дрейфующими аэростатами. Такие аэростаты, начиная с 1950-х годов XX века, доставляли CCCР немало неприятностей: находясь в свободном дрейфе, они вторгались на советскую территорию и достаточно длительное время успешно вели свою шпионскую деятельность.

Борьба с такого рода аэростатами оказалась достаточно сложной: их малая скорость полёта и большая высота дрейфа существенно затрудняли их перехват с помощью имевшихся тогда на вооружении войск ПВО СССР сверхзвуковых истребителей-перехватчиков. Представляли определенную проблему и достаточно крупные размеры аэростатов-шпионов, для их гарантированного поражения требовалось повредить значительную часть поверхности аэростата, что предъявляло достаточно высокие требования к боевым частям ракет и снарядам. Помимо этого, затруднителен был и сам процесс обнаружения подобных целей, которые имели достаточно низкую отражающую поверхность.

Для решения этой достаточно непростой задачи Владимир Мясищев предложил разработать проект специального высотного самолёта, который был бы способен совершать полёты на большой высоте – до 23-25 км и мог нести на своём борту специальные электронно-оптические средства для обнаружения аэростатов противника, а также достаточной мощности подвижную артиллерийскую установку для их уничтожения. Учитывая специфику дальнейшего применения, самолёт было решено оснастить высотной модификацией самого мощного на тот момент в СССР турбореактивного двигателя РД36-51, созданного в Рыбинском КБ моторостроения, а также крылом, обладающим очень большим удлинением (более 10). Двигатель созданный в РКБМ (сегодня НПО «Сатурн) был спроектирован под руководством П. А. Колесова и первоначально предназначался для советского сверхзвукового пассажирского самолёта Ту-144Д. Высотная модификация данного двигателя, которая была способна выдавать требуемую тягу на высоте более 20 000 метров, получила обозначение РД36-51 В.

Аэродинамическая компоновка создаваемого высотного истребителя аэростатов, который получил обозначение М-17, была выполнена по достаточно оригинальной двухблочной схеме. В центральной фюзеляжной гондоле самолёта находилась кабина лётчика, пушечная установка (за кабиной сверху), прицельно-навигационное оборудование, а также силовая установка с боковыми воздухозаборниками. Центральная фюзеляжная гондола заканчивалась соплом двигателя, расположенным на уровне задней кромки высокорасположенного крыла самолёта. К консолям крыла примерно на 1/5 их полуразмаха прикреплялись хвостовые балки, которые были связаны между собой П-образным хвостовым оперением. Передняя опора шасси самолёта убиралась в специальный отсек в центральной части фюзеляжа, а основные стойки шасси – в отсеки хвостовых балок.

К производству первой машины приступили только в 1974 году. К концу 1978 года первый лётный экземпляр самолёта был готов. Машину выкатили на заводской аэродром «Воротыновка». В маскировочных целях самолёт был покрашен в цвета «Аэрофлота», а также получил гражданский регистрационный номер СССР-17100. К сожалению, первый же полёт машины завершился трагически. 24 декабря 1978 года в условиях плохой видимости при заходе на второй круг самолёт зацепился законцовкой крыла за невидимый в условиях пурги холм. В результате авиакатастрофы погиб лётчик-испытатель Кир Чернобровкин.

В результате испытания сначала были отложены на 3,5 года, а потом попросту затянулись. При этом к середине 1980-х годов потребность в таких машинах сильно поубавилась. Проблема разведывательных аэростатов потеряла свою актуальность, так как они уже практически не залетали на территорию СССР. По этой причине было принято решение создать на базе М-17 высотный разведывательно-ударный комплекс, который бы состоял из наземного пункта управления и наведении и обеспечивал целеуказание ударным самолётам и ракетам «земля-земля» и собственно самолёта-разведчика. В итоге модифицированный высотный самолёт М-17РМ совершил свой первый полёт 16 августа 1988 года. Опытный образец № 00-004 самолёта М-17РМ стал самолётом-лабораторией М-55 «Геофизика».

В конце 80-х годов необходимый объём испытаний прошёл высотный двигатель Д-30В12, разработанный ОАО «Авиадвигатель» (г. Пермь). Именно этот двигатель и установлен на самолёте М-55.

В 1993 году состоялся показ самолёта европейским ученым в Риме, в 1995-м подписан контракт на создание самолёта-лаборатории, а в декабре 1996-го — январе 1997-го выполнены первые исследовательские полёты с «аэродрома Санта Клауса» финского города Рованиеми.

М-55 «Геофизика», разработанный «ОАО Экспериментальный машиностроительный завод им. В. М. Мясищева», способен выполнять горизонтальный полёт на высотах до 21 километра (рекорд — 21 540 м) с 2 000 кг полезной нагрузки и продолжительностью полёта до 6 часов. По эксплуатационным показателям самолёт не имеет особенностей и обслуживается на стандартных аэродромах. Этим он выгодно отличается от американского аналога U-2R (TR-1), который использует уникальное авиатопливо, а при посадке необходим лётчик-корректировщик и два мощных автомобиля, которые в движении должны установить подкрыльные стойки шасси.

М-55 идеально подходит для самых разных целей: стратегической военной разведки и сдерживания (современная аппаратура позволяет машине фиксировать происходящее на удалении до 400 км), мониторинга состава атмосферы и активного воздействия на неё, дистанционного зондирования Земли на больших площадях, астрофизических исследований и астрономических наблюдений (высота полёта снижает атмосферные искажения), испытания всех видов приборов будущих космических аппаратов и валидации спутниковых измерений, как высотная телекоммуникационная платформа для развёртывания систем связи в условиях чрезвычайных ситуаций и катастроф.

За прошедшие годы самолёт М-55 «Геофизика» принял участие в ряде крупных европейских проектов — выполнены научно-исследовательские полёты над Арктикой из заполярного шведского города Кируна (с посадкой на острове Шпицберген), над Антарктидой с острова Огненная Земля, над Индийским океаном с Сейшельских островов, над австралийским континентом из Дарвина, над африканским континентом из Уагодуги (Буркино Фасо), над континентальной частью Бразилии из Арасатубы.

«Именно в этих регионах происходит наиболее активное формирование воздушных масс, которые затем переносятся в другие части света, — говорит главный инженер ЭМЗ им. Мясищева Геннадий Беляев. — Постоянный мониторинг и сопоставление данных позволяет сформировать математическую модель атмосферы Земли, проводить её корректировку и создавать глобальные прогнозы по изменению климата».

Продолжительность экспедиции составляет от 20 дней до 2-х месяцев. За это время самолёт выполняет до 15 полётов, на борту может быть установлено до 28 приборов в различной комбинации, масса которых колеблется от 12 кг до 398 кг.

«Каждый полёт уникальный, идёт подготовка и самолёта, и всего бортового научного комплекса. Количество участников международной экспедиции, например в Австралии, достигало 120 человек, которые представляли 48 научных организаций и институтов мира. Иногда полёты дают неожиданные результаты. Над Индийским океаном на высоте 16 км в тропопаузе была зафиксирована рекордно низкая для атмосферы Земли температура — минус 91,8 °С, которую и самолёт, и его системы выдержали», — говорит Беляев.

Эксплуатация высотного самолёта имеет и некоторую специфику. «Размах крыла у нашего одноместного самолёта 37,5 м, как у Ту-154. Самолёт обладает очень хорошими аэродинамическими характеристиками, поэтому для поддержания скорости при снижении на высотах 17−18 км лётчик выпускает и тормозные щитки, и шасси. Для повышения весовой отдачи, что критично для высотного самолёта, конструкторы спроектировали непропорционально маленькие тормоза и колёса.

Во время посадки колёса шасси нагреваются, и для их охлаждения при положительных температурах необходимо 150−200 литров воды. Для этих целей проще всего использовать пожарную машину. Поначалу руководство аэродромов напряженно относилось к нашим просьбам о пожарной машине: это что же за самолёт, которому при посадке нужны пожарные. Но один раз и нам пришлось поволноваться. При полётах на Сейшельских островах к заходящей на посадку «Геофизике» под вой сирен направилась целая колонна пожарных машин. Наступила наша очередь беспокоиться: неужели с самолётом случилось что-то, о чём мы не знаем. Но руководство аэропорт успокоило — нашу специфику посадки использовали для организации учений. Каждый расчёт вылил на шасси по нескольку литров воды, после чего брандмейстеры уехали», — рассказывает Беляев.

Совместные работы специалисты фирмы Мясищева проводят и с европейским космическим агентством ESA. «Геофизика» может «забираться» на высоты, где давление атмосферы составляет 40 мм рт. ст., а температура в негерметичных отсеках минус 60 °С. Эти условия являются идеальными для тестирования приборов будущих космических аппаратов.

Важным элементом отработки спутниковой аппаратуры является и валидация спутниковых данных. Один и тот же прибор проводит измерения со спутника и с борта самолёта, а затем эти данные сличаются. Так, в Бразилии «Геофизика » участвовала в эксперименте по валидации данных европейского спутника ENVICAT. В воздухе была построена «этажерка», где на высоте 790 км находился спутник ENVICAT, на 19 км — российский М-55 «Геофизика», на 12 км — немецкий самолёт-лаборатория F-20 Falcon, а на 2,8 км — бразильский самолёт-лаборатория Bandeirante.

Сегодня ЭМЗ им. В. М. Мясищева активно обсуждает дальнейшую судьбу машины. Выполнено много уникальных полётов, которые подтвердили высочайшие технические характеристики самолёта. Ведутся переговоры о постановке самолёта на вооружение и об использовании его как стратосферной авиационной платформы, для исследовательских и народно-хозяйственных задач.

По материалам