Перспективная платформа VALP в представлении художникаБеспилотные летательные аппараты самолетного типа могут оснащаться двигательными установками разных классов. В частности, американская компания North American Wave Engine Corporation предлагает использовать пульсирующие воздушно-реактивные двигатели (ПуВРД) и ведет разработку подобных устройств. Ранее она неоднократно демонстрировала свои двигатели на стенде и на летательных аппаратах. Сейчас компания проводит испытания экспериментального БПЛА Scitor-D, оснащенного двигателем типа J-1.

Процесс разработкиКомпания North American Wave Engine Corporation (сокращенно Wave Engine Corp.) была основана в г. Балтимор (шт. Мэриленд) в первой половине десятых годов бывшими сотрудниками ведущих предприятий США в сфере двигателестроения. Целью компании с самого начала стала разработка пульсирующих воздушно-реактивных двигателей с разными характеристиками, пригодных для применения на тех или иных летательных аппаратах.В 2016 г. Wave Engine Corp. начала стендовые испытания первого ПуВРД собственной разработки. Первые реальные результаты проекта позволили рассчитывать на поддержку со стороны потенциальных заказчиков. Так, в 2019 г. компания получила от агентства DARPA 2,85 млн долл. на продолжение работ. Позже фирма получала и иные гранты того или иного размера.Экспериментальный планер с ПуВРД, 2020 г.В следующем году опытный двигатель – вероятно, за счет денег от Пентагона – довели до летных испытаний. В качестве воздушной платформы для опытного ПуВРД использовался серийный безмоторный планер. Установка двигателя серьезно улучшила его летные данные и продолжительность полета. Кроме того, в ходе таких испытаний показали потенциал летательного аппарата, использующего оптимизированную аэродинамику и пульсирующий двигатель.В июне 2021 г. Управление вооружений ВВС США выдало компании Wave Engine заказ на разработку «универсальной платформы воздушного базирования» Versatile Air-Launched Platform (VALP). Стоимость контракта составила 1 млн долл.; сроки его исполнения не уточнялись. Сообщалось, что целью проекта является создание малоразмерного БПЛА с ПуВРД, способного нести небольшую полезную нагрузку. В частности, рассматривалась возможность его использования в качестве ложной цели для обмана ПВО противника.К моменту получения контракта на VALP компания-разработчик успела сформировать общий облик такого изделия и даже опубликовала художественную демонстрацию его применения. В дальнейшем работы по проекту продолжились, но их результаты пока остаются неизвестными. Готовый БПЛА, похожий на картинки 2021 г., еще не показан.Двигатель типа J-1Достигнутые результатыНесмотря на наличие заказа на разработку многоцелевого БПЛА, основной сферой деятельности Wave Engine остается создание пульсирующих воздушно-реактивных двигателей. К настоящему времени разработано два таких изделия с отличающимися характеристиками, готовых к использованию на летательных аппаратах разных весовых категорий. Кроме того, анонсировано появление новых ПуВРД.Компания предлагает заказчикам два двигателя. Первый имеет обозначение J-1 и предназначается для летательных аппаратов с взлетной массой не более 200 фунтов (90,8 кг). Он развивает тягу до 55 фунтов (25 кгс). Также разработан схожий двигатель K-1, отличающийся увеличенными размерами и тягой 220 фунтов (ок. 100 кгс). Им предлагают оснащать воздушные платформы массой до 1000 фунтов (454 кг). Предполагается, что следующие образцы такого семейства по своим параметрам будут превосходить изделие K-1.ПуВРД от Wave Engine построены по бесклапанной схеме, которая позволяет упростить конструкцию и получить высокий ресурс. Двигатель выполнен в виде U-образной трубы переменного диаметра. Верхняя часть такого устройства имеет меньший диаметр, но несет цилиндрическую камеру сгорания увеличенного сечения. Нижняя труба выполнена конической и имеет больший диаметр. Торцы трубы выполняют функции сопел. Специально для новой серии двигателей разработана электронная система управления, контролирующая подачу топлива и работу в целом.Изделие K-1Принцип действия таких двигателей достаточно прост. В камеру сгорания впрыскивается порция горючего и производится зажигание. Продукты горения истекают через обе трубы-сопла, направленные к хвосту летательного аппарата, и создают тягу. При этом в определенный момент времени тяга в нижней трубе большего диаметра превышает тягу в верхней, и последняя начинает затягивать атмосферный воздух в камеру сгорания. Затем производится новый впрыск топлива, и цикл повторяется. Из-за отсутствия постоянного горения и использования последовательных вспышек, такой ВРД именуется пульсирующим.Опытный беспилотникДля летных испытаний двигателя J-1 с тягой 25 кгс компания Wave Engine разработала оригинальный беспилотный летательный аппарат под названием Scitor-D. В начале марта компания сообщила о начале его летных испытаний и опубликовало видеоролик с первым полетом. Испытания будут продолжатся и обеспечат отработку конструкции БПЛА и ПуВРД, а также их взаимодействия.БПЛА Scitor-D построен по нормальной аэродинамической схеме. Он имеет удлиненный фюзеляж переменного сечения с внутренними отсеками для полезной нагрузки, аппаратуры и жидкого горючего. Пульсирующий двигатель при помощи удерживающих устройств размещен над фюзеляжем. Используется крыло с небольшой стреловидностью, оснащенное выступающими обтекателями основных стоек шасси. Хвостовое оперение выполнено по Н-образной схеме и не мешает работе двигателя.Общий вид БПЛА Scitor-DВзлетная масса беспилотника определена параметрами двигателя J-1 и составляет 100 фунтов. На борту может присутствовать полезная нагрузка массой 20 фунтов (ок. 9 кг). Размеры изделия не уточняются. Показанное видео позволяет предполагать, что размах крыла БПЛА достигает 3-3,5 м. Максимальная скорость полета заявлена на уровне 200 узлов (370 км/ч). Дальность и продолжительность полета, достигаемые за счет необычной двигательной установки, неизвестны.На данный момент опытный БПЛА Scitor-D несет упрощенный набор бортовой аппаратуры. Она обеспечивает прием и исполнение команд оператора, а также сбор и передачу данных. В ходе дальнейшего развития беспилотник может получить дополнительные приборы для решения практических задач. Из-за ограниченной грузоподъемности беспилотник сможет нести только средства оптической или радиотехнической разведки. Применение оружия не представляется возможным.Впрочем, главной задачей изделия Scitor-D на данный момент является не ведение разведки или выполнение иных реальных задач, а демонстрация возможностей ПуВРД. При помощи этой разработки компания Wave Engine хочет показать потенциал подобных двигателей в целом, а также определить их реальные возможности в сфере беспилотной авиации. По сути, речь идет об эксперименте и своего рода рекламе будущих разработок в этой области.Scitor-D выполняет взлетХарактерные преимуществаБесклапанная схема ПуВРД, прорабатываемая компанией Wave Engine, имеет свои характерные особенности, определяющие достижимый уровень технических параметров и потенциал в целом. При этом пульсирующий двигатель такой архитектуры может выгодно отличаться от силовых установок иных классов и типов – и представлять интерес с точки зрения конкретных проектов.Как и другие реактивные двигатели, ПуВРД достаточно эффективно использует энергию горючего, за счет чего может развивать высокую тягу. Благодаря этому ПуВРД позволяет получить более высокие скорости, чем двигатель внутреннего сгорания с воздушным винтом или электромотор. По показателям тяги и достигаемых летно-технических характеристиках ПуВРД близок к турбореактивным двигателям. При этом его конструкция в разы проще. В ней отсутствуют подвижные детали, изготовление которых является отдельной технологической проблемой.Таким образом, ПуВРД может найти применение в тех областях, где требуются достаточно высокие показатели тяги и летные характеристики, но при этом необходимо упрощение и удешевление конструкции. В North American Wave Engine Corporation полагают, что такие двигатели следует внедрять в сфере легких и средних БПЛА. Кроме того, компания наглядно демонстрирует потенциал этой идеи при помощи нового опытного беспилотника.Экспериментальный БПЛА Scitor-D сейчас проходит испытания и помогает отрабатывать конструкцию изделия J-1. Также он поможет развитию других двигателей перспективной линейки и созданию новых БПЛА с ПуВРД. В частности, нельзя исключать, что нынешний экспериментальный проект имеет прямое отношение к ранее начатой программе VALP и поспособствует появлению этой многоцелевой платформы. Когда и как закончатся все эти работы, неизвестно, но компания-разработчик проявляет оптимизм и намерена продолжать свои проекты.