Ключевая особенность конструкции Нарушевича состоит в том, что фюзеляж не крепится к крылу, а подвешен внутри овального контура на стойках. Это позволяет всей поверхности крыла, а не только его верхней части, генерировать подъемную силу. Кроме того, овальная форма (в отличие от идеального круга) оптимизирует соотношение подъемной силы и лобового сопротивления для дозвуковых скоростей.
Созданный деревянный прототип кольцеплана с овальным крылом успешно прошел испытания в аэродинамической трубе, но вскоре Советский Союз распался, финансирование прекратилось, и проект свернули. О нем вспомнили в 1998 году, когда разработкой заинтересовался частный инвестор. Команда восстановила крыло, с нуля собрала фюзеляж, используя стойки шасси от Ми-1 и приборную панель от Ан-2, и приступила к испытаниям. В 2004 году самолет, получивший обозначение «OW-1» («Oval Wing-1»), совершил первый полет. Результаты впечатляли:
1. Устойчивость к боковому ветру: аппарат не реагировал на порывы до 13 м/с;
2. Короткий разбег: для взлета требовалось 150 метров (против 180 метров у Ан-2);
3. Отличный коэффициент полезной нагрузки: отношение массы полезного груза к снаряженной массе составило 0,45.
В 2008 году главным конструктором проекта стал профессор Леонид Гречихин, ранее работавший с Сергеем Королевым над аэродинамикой ракет. Была проведена серьезная доводка модели, включая изменение профиля крыла. Однако до запуска кольцеплана в серию дело опять не дошло. Главной причиной стала необходимость пройти очень длинный и трудный путь согласования непривычной конструкции в регулирующих органах.
По сути объем работы по сертификации кольцеплана можно сравнить с бюрократическим продвижением идеи летающей «тарелки» или чего-то столь же фантастического – слишком уж непривычная конструкция. И всё же сейчас в России и в нескольких европейских странах есть ряд перспективных разработок по теме кольцевого крыла, хотя все они пока находятся на стадии проектов или тестовых образцов. В Китае дела идут быстрее – там уже запущен в серию военный разведывательный беспилотник с замкнутым крылом «Xianglong».
Плюсы и минусы кольцевой схемы
У классического крыла воздух из зоны повышенного давления под ним перетекает в зону разрежения над крылом через законцовки, формируя интенсивные концевые вихри. На них расходуется значительная часть энергии. Эффект особенно заметен на малых скоростях и больших углах атаки (взлет, посадка, маневрирование). Замкнутый контур кольцевого крыла физически исключает перетекание воздуха через законцовки, что снижает индуктивное сопротивление. В сочетании с ускорением воздушного потока внутри кольца это улучшает распределение давления и повышает общую аэродинамическую эффективность.
Замкнутая форма делает крыло более компактным, по сравнению с консольным, и придает ему высокую жесткость на изгиб и кручение. Это позволяет оптимизировать силовую схему и снизить массу конструкции, особенно при использовании современных композитных материалов. Благодаря особому обтеканию контура, кольцевое крыло сохраняет устойчивую работу на углах атаки до 30–40° (у классического крыла вдвое меньше – 15–20°), что существенно расширяет безопасный рабочий диапазон.
Внутренний циркуляционный поток стабилизирует пограничный слой на верхней поверхности, задерживая его отрыв. В результате срыв развивается более плавно и предсказуемо, а аппарат сохраняет управляемость даже в предкритических режимах. Улучшенные низкоскоростные характеристики позволяют упростить систему механизации: вместо сложных многощелевых закрылков и предкрылков могут применяться отклоняемые сегменты задней кромки или интегрированные элементы управления.
Несмотря на впечатляющие преимущества, схема с замкнутым крылом имеет и серьезные ограничения:
1. Боковые части овала не создают подъемной силы, но увеличивают площадь сечения, что ограничивает максимальную скорость. Кольцепланы эффективны на дозвуковых режимах, но не подходят для сверхзвуковых полетов.
2. Изготовление сложных криволинейных лонжеронов сравнительно сложнее, а значит и дороже.
3. В отличие от обычного крыла, о работе которого известно практически всё, замкнутое крыло изучено не так хорошо, а значит необходимо серьезно заниматься исследованиями его поведения в разных условиях, а они требуют серьезных инвестиций. Радует то, что с появлением высокопроизводительных вычислительных систем и нейросетей стоимость расчетов стала гораздо ниже, чем 10-20 лет назад.
4. Главной проблемой остаются правовые барьеры. В ряде стран законодательство вообще не предусматривает сертификацию летательных аппаратов с нестандартными аэродинамическими схемами, что затрудняет выход на рынок.