Визуализация экспериментального X-70 Fractal, опубликованная 4 ноября 2026 года. Сгенерированное изображение: NASA.
У исследовательского самолёта бывает необычная задача — по-разному отвечать на одно и то же движение ручки управления. Для испытателя такая изменчивость полезна, если он точно знает, какие настройки поменялись и как прекратить эксперимент. Возможность быстро переходить между исследовательскими задачами NASA выделяет в проекте X-70 Fractal.
Агентство представило X-70 4 ноября 2026 года на саммите UP.Summit в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде. Самолёт заявлен пилотируемым; кто его строит, идёт ли речь о новом планере или переделке серийной машины и как именно устроена перенастройка — в релизе не уточняется. Первый вылет под эгидой агентства ожидается в течение двух лет после объявления. Что даёт такая лаборатория, видно по прежним машинам.
Заявленные характеристики: взлётная масса около 4,5 т, масса аппаратуры — до 907 кг (примерно пятая часть взлётной массы), крейсерская скорость М=0,75 — три четверти местной скорости звука, высота полёта — до 13,7 км, дальность — свыше 1,5 тысячи морских миль, или около 2,8 тысячи километров. Для сравнения: максимальная взлётная масса небольшого делового Citation M2 Gen3, по данным производителя, — 4,85 т.
Две перестройки
NASA заявляет две возможности: перенастраивать управление и быстро менять аппаратуру внутри самолёта и снаружи.
Один прибор только записывает давление, а экспериментальная система управления вмешивается в движение самолёта. Когда ставят такую систему, проверяют, какие команды получат исполнительные механизмы и как машина на них ответит. Возможность менять аппаратуру ещё не означает, что можно перенастраивать управление.
Два вида перенастройки летающей лаборатории. Авторская схема по сообщению NASA от 4 ноября 2026 года.
Между ручкой и рулём
В цифровой системе управления отклонение ручки превращается в электрический сигнал. Вычислитель сопоставляет команду пилота с показаниями датчиков и определяет, как должны двигаться рули. Совокупность правил, по которым он это делает, называют законом управления. Меняя правила, можно перестраивать реакцию самолёта, сохраняя его крыло, двигатель и кабину.
Для летающего имитатора перенастройка управления служит конкретной задаче: воспроизвести поведение другой машины. Программа может изменить отклик имитатора на команду, но не придаст крылу другую прочность и не увеличит тягу двигателя. Чтобы воспроизвести рассчитанное движение, рули должны отклониться на нужный угол, а приводы — сработать достаточно быстро.
Чувствительность определяет, насколько сильно самолёт отвечает на заданное движение ручки. Однако испытатель оценивает также запаздывание, затухание колебаний и усилия, которые требуются от человека. Система, позволяющая точно удерживать строй в одном режиме, может оказаться неудобной в другом. Компьютер получает возможность помогать пилоту, но качество этой помощи приходится доказывать в совместной работе человека и машины.
Серийный самолёт для таких опытов вполне годится — это показала программа F-8. 25 мая 1972 года Гэри Крайер поднял в воздух переоборудованный F-8C с цифровой электродистанционной системой управления. В её основе использовали вычислительную технику программы Apollo. Привычные механические связи между органами управления пилота и поверхностями заменили передачей электрических сигналов; сами поверхности по-прежнему перемещали приводы. Знакомый планер позволял сосредоточиться на управлении и его резервировании.
Летающая лаборатория F-8C NASA 802, использовавшаяся для отработки цифрового управления. Фото: NASA.
Когда помощь начинает мешать
В книге NASA «Computers Take Flight» описан один из полётов Крайера в 1972 году. При проверке настроек усиления самолёт хорошо справлялся с возмущениями, но при полёте строем возникли колебания по крену с участием пилота. При разгоне управление оказалось чрезмерно чувствительным, и лётчик снизил скорость. В последующих испытаниях специалисты изучали задержку между движением ручки и реакцией самолёта.
Здесь обнаруживается неприятная особенность управления с обратной связью. Пилот видит отклонение и исправляет его; самолёт отвечает с некоторой задержкой, а человек за это время может добавить ещё одну команду. Вместо ожидаемого успокоения получается раскачивание. Поэтому в полёте оценивают всю цепочку: датчики, программу, приводы, самолёт и пилота.
На F-8 первоначальную цифровую систему страховала аналоговая резервная. Позднее испытывали тройное резервирование цифровых вычислителей, обнаружение неисправностей и отключение отказавших элементов. Эти работы описаны в докладе NASA «Лётный опыт применения цифровой электродистанционной системы управления, сохраняющей работоспособность при отказе» (AIAA 77-1507, 1977 год). Там же рассмотрены эксперименты по управлению закрылками. Чтобы безопасно испытывать новые варианты управления, требовалось лучше распознавать неполадки.
Как перенастраивают VISTA
Более поздний пример — летающая лаборатория VISTA, созданная на базе двухместного F-16D и получившая обозначение X-62A. По описанию ВВС США, её система позволяет воспроизводить характеристики управляемости других самолётов. В той же машине предусмотрена возможность испытывать автономные алгоритмы. Обе функции могут работать совместно.
В сообщении Исследовательской лаборатории ВВС 2022 года объяснялся и способ ограничить риск. За экспериментом наблюдает страхующий пилот, способный его отключить; при выходе за установленные границы предусмотрено автоматическое отключение системы имитации.
Кристофер Коттинг, руководивший исследованиями в Школе лётчиков-испытателей ВВС, пояснял: внедрение новой системы на VISTA может занимать несколько месяцев. После её интеграции поправки по результатам дневного вылета можно внести за одну ночь.
VISTA показывает, как на одном носителе меняют законы управления. В описанной программе эти опыты служат работе над будущими военными беспилотными аппаратами. Конкретная программа военных исследований на X-70 в анонсе NASA не обозначена.
Как Ту-154 учился снижаться за «Буран»
В СССР летающий имитатор использовали при подготовке «Бурана». В докладе А. А. Комова «Самолёт Ту-154 и программа “Буран”» на Циолковских чтениях 2018 года описана работа Ту-154ЛЛ. Полёты лаборатории на базе Ту-154Б начались в 1980 году, в них участвовала группа испытателей Игоря Волка. Задача состояла в отработке управления и захода на посадку орбитального корабля.
Для неё пришлось менять и условия полёта. Пассажирский самолёт обладал более высоким аэродинамическим качеством, чем требовалось для имитации крутого снижения «Бурана». На исследуемом участке выпускали шасси и интерцепторы — поверхности, увеличивающие сопротивление и уменьшающие подъёмную силу; использовали также реверс тяги. Так лабораторию заставляли двигаться по нужной траектории, на которой проверяли работу управления.
Испытания развивали постепенно: после снижения выводили самолёт в горизонтальный полёт, а по мере накопления опыта уменьшали высоту вывода. Наземный центр сопровождал полёты в реальном времени.
Ту-154ЛЛ тоже служил испытаниям управления на заданной траектории. Узкая специализация здесь была полезна: носитель подгоняли под определённый этап посадки, чтобы проверить аппаратуру и действия экипажа до испытаний самого корабля. В замысле X-70 к этому добавляется быстрый переход от одного опыта к следующему.
Что стоит за быстрой заменой
Помимо перенастройки управления, для Fractal заявлена быстрая смена аппаратуры. У NASA уже был подходящий опыт: на F-15B применяли подвесные испытательные устройства, в том числе со съёмными стойками для аппаратуры.
В опыте CCIE, начатом на F-15B в 2011 году, под фюзеляжем самолёта на подвесной испытательной установке размещали отдельный экспериментальный воздухозаборник. Внутри него находилось центральное тело — деталь, которая направляет и сжимает поток воздуха. Исследователи поочерёдно устанавливали два сменных варианта этой детали: гладкий и с продольными каналами. По отчёту NASA/TM-2014-218376, в ходе опыта измерили характеристики потока и сопоставили результаты для экспериментальной и стандартной конфигураций.
Заявленная для X-70 быстрая смена аппаратуры требует подготовки: для сменного комплекта нужно найти место, подвести электричество и обеспечить отвод тепла. Его массу и положение сверяют с допустимыми пределами, а для наружного устройства проверяют ещё и обтекание. Заранее известные ограничения по размещению и подключению помогают готовить замену по освоенной процедуре; после установки проверяют, готов ли самолёт к полёту.
Испытателям нужны записи конфигурации, команд и реакций самолёта, чтобы сопоставлять вылеты. Если вместе с программой поменять датчик и настройку привода, причину изменившегося поведения будет труднее установить.
Время для следующего опыта
Подготовку опытов на Fractal можно будет оценивать по двум срокам: сколько занимает первоначальное внедрение системы и сколько — подготовка следующего опыта после её изменения. При смене аппаратуры считают весь путь от снятия прежнего комплекта до готовности самолёта к вылету, включая наземные проверки.
Ночной срок VISTA относится к программной правке уже установленной системы; время замены аппаратуры он не характеризует.
Исправный самолёт, которому нечего исследовать, — сомнительный итог для летающей лаборатории. Fractal нужен NASA ровно за этим: чтобы подготовка одного опыта не задерживала следующий вылет.