Сверхлегкий многоцелевой самолет З-10 "Стриж"

Самолет З-10 "Стриж" по своим основным характеристикам можно по праву отнести к классу учебных, то есть надежных, легких в управлении двухмест-ных аппаратов, способных "прощать" ошибки пилотирования. В этой связи уместно вспомнить некоторые моменты из истории развития таких самолетов.
Одним из первых и лучших учебных машин, как известно, был биплан У-2, построенный в СССР в 1927 году и переименованный после смерти его создателя Н.Н. Поликарпова в По-2. Этот самолет свой первый полет совершил 7 января 1928 г. под управлением знаменитого летчика М. М. Громова и эксплуатировался до шестидесятых годов. Хотя По-2 и создавался как самолет первоначального обучения, были его модификации для сельского хозяйства, санитарной авиации и др.
Шло время, и требования к учебному самолету менялись. В 1935 г. появился самолет УТ-2 конструкции А.С. Яковлева.
Эти самолеты были спроектированы для массового производства и дальнейшей простой эксплуатации. Основными материалами в конструкции были дерево и полотно. Экономически в то время страна не могла себе позволить делать учебные самолеты из алюминиевых сплавов.
В пятидесятых годах на смену По-2 и Ут-2 пришли самолеты Як-18 и Як-12, эксплуатировавшиеся в училищах ВВС и ГА до середины семидесятых годов. Затем появились самолеты Як-52 для ВВС и Як-18Т для МГА. В девяностых годах ресурс этих самолетов был также практически исчерпан. Самолеты в больших количествах стали снимать с эксплуатации. Но заменить их было нечем.
Задолго до этого в журнале "Техника молодежи" (1979 г.) была опубликована статья главного конструктора ОКБ А.С. Яковлева - Сергея Яковлева о перспективах создания легкого цельнометаллического учебного самолета для массового производства. Эта статья тогда заставила задуматься многих создателей авиационной техники, как профессионалов, так и любителей. Многие ОКБ Министерства авиационной промышленности СССР пытались создать самолет первоначального обучения. Интересные разработки, в частности, появились в России (F-32 "Ястреб", М?12, Элитар-2001 и др.).
В Украине за последние годы так же было создано несколько сверхлегких самолетов (монопланы A-32, А-20, А-22, "Икар", НАРП-1, Т-10 и др.), которые в той или иной мере могут использоваться в учебных целях. Однако на сегодняшний день ни одна машина не пошла в массовое производство, став базовым учебным самолетом.
Молодые конструкторы СКБ Днепропетровского госуниверситета во главе с А. Залюбовским в середине восьмидесятых годов разработали эскизный проект самолета первоначального обучения. Но отсутствие финансирования и производственной базы привело к тому, что дальнейшие работы по его реализации были тогда прекращены и возобновились только в конце 1998 года.
Свое детище днепропетровцы создавали в двух базовых вариантах со сменными винтомоторными установками. При разработке самолета учитывалось, что он будет эксплуатироваться в разных климатических зонах пилотами с небольшим опытом летной подготовки, летать в условиях отдал енности от базового аэродрома, взлетать и садиться на грунтовые ВПП и т. д.
С августа 2002 г. этот самолет дорабатывался и совершенствовался на научно-производственном предприятии "Сокол" (г. Днепропетровск) под руководством главного конструктора А.И. Залюбовского, благодаря энергии и большому опыту которого в конце мая 2003 г. поднялся в воздух его первый образец - З?10 "Стриж"-01. Вскоре пробные полеты были выполнены и на З-10 "Стриж"-02. Обе машины были изготовлены совместно с Запорожским государственным авиационным ремонтным заводом "МиГремонт".
Самолет З-10 "Стриж" представляет собой двухместный высокоплан с подкосным крылом и неубирающимся шасси.
народный депутат Украины В. Мартыновский. Хороший обзор из кабины повышает комфортность и безопасность полетов" align="right" class="Issue" width="200" height="290" hspace="10" vspace="7">
Фюзеляж цельнометаллической конструкции состоит из трех частей: моторного отсека, закрывающегося четырьмя легкосъемными капотами на замках типа "ДЗУС", кабины экипажа с грузовым отсеком и хвостовой балки.
В моторном отсеке установлен двигатель воздушного охлаждения Hirth. С правой стороны размещен контейнер с аккумулятором. Выхлопные патрубки двигателя закрываются нижним капотом. Легкосъемные капоты дают возможность качественно и быстро осуществлять обслуживание ВМГ, передней стойки шасси и других агрегатов, расположенных в моторном отсеке.
Конструкция моторного отсека позволяет после небольших доработок оснастить самолет и другими двигателями, в частности Lycoming, Rotax.
В кабине экипажа находятся регулируемые кресла пилотов, управление самолетом и двигателем, приборный комплекс и грузовой отсек. В нижней части кресла расположен парашют С-4. Однако специально для самолета З-10 "Стриж" был разработан новый спасательный парашют с лучшими характеристиками по сравнению с С-4. Для безопасного покидания самолета в случае необходимости двери оснащены устройством аварийного сброса.
Дизайн кабины обеспечивает комфортный полет. Хороший обзор из кабины - одна из отличительных особенностей самолета.
Крыло самолета - прямоугольное в плане с профилем Р-ПМ-15%, имеет щелевые закрылки и элероны по типу Ан-2, что обеспечивает ему достаточно высокое аэродинамическое качество. Каркас крыла - двухлонжеронный со штампованными нервюрами. Обшивка выполнена из листа Д16АТ.
Хвостовое оперение - классическое: прямоугольное в плане горизонтальное и стреловидное, с мощным форкилем, вертикальное. Управление по всем каналам - жесткое.
Шасси самолета - трехстоечное с передним самоориентирующимся колесом. Основные опоры - рессорного типа, колеса - тормозные. Тормозная система - гидравлическая.
Топливная система - два 30-литровых топливных бака, расположенных в плоскостях, и топливная арматура.
Самолет оснащен минимальным набором приборов навигации и контроля работы двигателя, что уменьшает его себестоимость. Но по желанию заказчика может быть укомплектован современными зарубежными средствами навигации типа GPS, а также системой спасения самолета. Имеются радиостанция для связи с руководителем полетов и проблесковые маяки, по желанию заказчика устанавливаются рулежная и посадочная фары.
Комплектация самолета разными двигателями и винтами обусловливает некоторый разброс его летно-технических характеристик. В частности, З-10 "Стриж" с двигателем Hirth и ВИШ предприятия "Киевпроп" имеет следующие ЛТХ:
масса взлетная максимальная 650 кг
масса пустого самолета 420 кг
скорость максимальная 175 км/час
скорость крейсерская 160 км/час
скорость взлетная 94 км/час
скорость посадочная 90 км/час
скорость набора высоты 4 м/с
длина разбега 97 м
длина пробега 140 м
высота полета 3000 м
дальность полета 500 км
допустимые перегрузки 4,5 -3
мощность двигателя 102 л. с.
размах крыла 9,7 м
площадь крыла 11,64 кв. м.
длина самолета 6,7 м
высота самолета 2,86 м.
Самолет З-10 "Стриж" предназначен не только для первоначального обучения летчиков. Его можно успешно использовать для доставки небольших грузов и почты, проведения аэрофотосъемки, радиационной и химической разведки, патрулирования лесов и нефтегазопроводов, автомобильных дорог, линий связи, а также для авиахимработ (после установки дополнительного оборудования).
На всех этапах разработки самолета З-10 "Стриж" особое внимание уделялось вопросам обеспечения его достаточной прочности и жесткости, высоких показателей надежности и ресурса. Соответ-ствующие решения и работы осуществлялись в тесном сотрудничестве с учеными Днепропетровского национального университета - специалистами в области динамики и прочности конструкций.
С целью обеспечения стабильности прочностных характеристик самолета использовались преимущественно традиционные материалы (сталь 30ХГСА, дюралюминий, титановые сплавы и т. п.), а также конструкторские решения, проверенные многолетним практическим опытом разработчиков.
Композиционные материалы применялись очень осторожно - лишь при изготовлении некоторых слабо нагружаемых деталей, в частности, воздухозаборника, обтекателей шасси, законцовок крыльев и оперения.
При высокой удельной прочности и широких возможностях дизайнерского воплощения тонкостенные силовые узлы из композиционных материалов на практике оказываются, как правило, недостаточно надежными. Специальные исследования показали, что для конструкций из композитных материалов, особенно двойной кривизны, характерен значительный разброс прочностных свойств, которые, как известно, формируются только в процессе изготовления изделия. Для получения стабильных характеристик требуется довольно высокая культура производства, что в наших условиях трудно обеспечить.
Расчет прочности и жесткостных свойств конструкции самолета осуществлялся с помощью современных сертифицированных пакетов конечно-элементного анализа. При этом доводка моделей и оценка достоверности результатов конечно-элементного расчета выполнялась с привлечением инженерно-аналитических методов совместно с системой компьютерной математики, которые использовались и в качестве основных методов при оценке прочности простейших деталей. Такой комбинированный подход обеспечивает оперативность расчетов и, значит, позволяет проводить исследования по минимизации веса наиболее материалоемких силовых узлов и элементов конструкции.
При проверочных расчетах первого образца самолета были определены оптимальные сечения элементов каркаса фюзеляжа, представляющего собой пространственную раму, рациональная геометрия титановой рессоры основных стоек, уменьшена толщина обшивок хвостовой балки и крыла. Соответствующие изменения были внесены в рабочие чертежи при их доработке.
Изначально прочность самолета обеспечивалась в соответствии с известными нормами РДК (1947 г.) и АП-21. Затем путем перерасчетов она была проверена на соответствие западноевропейским нормам летной годности JAR-VLA. Все силовые элементы самолета соответствуют и нормам JAR-VLA, как правило, со значительными коэффициентами запаса проч-ности, что гарантирует ему достаточный ресурс эксплуатации.
В настоящее время два образца самолета проходят летные испытания, начаты статические испытания третьего образца. Серьезных недостатков в силовых схемах самолета не выявлено. Ведутся работы по усовершенствованию технологичности его производства.
Теоретические и предварительные практические выводы позволяют надеяться, что летные и прочностные испытания З-10 "Стриж" выдержит успешно и, таким образом, будет обеспечена непосредственная возможность его сертификации.
Планируется также начать в Украине серийный выпуск этих самолетов совместно с другими предприятиями.
Самолет З-10 "Стриж" с бортовым номером 02 был представлен на 4-ом Международном авиационно-космическом салоне "АВ?АСВ?Т-ХХ?" (Киев-2004). Экспонировался он на открытой стоянке и вызвал живой интерес посетителей, в том числе специалистов, поскольку среди представленных был единственным цельнометаллическим сверхлегким самолетом. К сожалению, полеты всех самолетов на авиасалоне были запрещены, поэтому свои возможности в воздухе З-10 "Стриж" не показывал.
Заинтересовались самолетом и зарубежные представители. По их мнению, он не уступает, самолетам подобного класса, выпускаемым западными производителями а с коммерческой точки зрения даже превосходит их. В настоящее время с ними ведутся переговоры о возможностях закупки самолетов З-10 "Стриж".

Коротич Ю.Г., зам. гл. конструктора научно-производственного предприятия "Сокол", Листофоров В.Д., зам. гл. конструктора по производству ,
Селиванов Ю.М., нач. отдела прочности канд. техн. наук.