Визуализация экспериментального самолёта X-70 Fractal, опубликованная NASA 4 ноября 2026 года.

X-70 Fractal: зачем NASA создаёт перенастраиваемую летающую лабораторию#

Исследовательский самолёт может быть ценен не только способностью собирать данные. В некоторых экспериментах важно менять его реакцию на команды пилота, а также быстро устанавливать новую аппаратуру. NASA заявляет, что обе возможности предусмотрены в проекте X-70 Fractal.

О самолёте объявили 4 ноября 2026 года на саммите UP.Summit в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде. Машина обозначена как пилотируемая, а её первый полёт под эгидой NASA планируется в течение двух лет после объявления. При этом агентство не сообщило, кто именно строит X-70, будет ли он создан с нуля или на основе серийного самолёта и каким способом реализуют перенастройку.

Заявленные параметры дают представление о масштабе проекта. Взлётная масса X-70 должна составить около 4,5 т, а масса научного оборудования — достигать 907 кг, то есть примерно пятой части взлётной массы. Крейсерская скорость заявлена на уровне М=0,75 — около трёх четвертей местной скорости звука. Предельная высота полёта составит 13,7 км, дальность превысит 1,5 тысячи морских миль, или примерно 2,8 тысячи километров. Для сравнения: максимальная взлётная масса небольшого бизнес-джета Citation M2 Gen3, согласно данным изготовителя, равна 4,85 т.

Две задачи одной лаборатории#

NASA описывает две разновидности перенастройки X-70. Первая касается системы управления: самолёт сможет менять характер реакции на команды пилота. Вторая предполагает оперативную замену оборудования внутри машины и на её внешних подвесках.

Различие между этими функциями принципиально. Измерительный прибор может лишь регистрировать давление или другие параметры, не вмешиваясь в полёт. Экспериментальная система управления, напротив, влияет на движение самолёта. При её испытаниях необходимо выяснить, какие команды поступают исполнительным механизмам и как машина на них реагирует. Поэтому возможность быстро менять аппаратуру сама по себе ещё не означает, что система управления тоже перенастраивается.

Два вида перенастройки летающей лаборатории. Схема по сообщению NASA от 4 ноября 2026 года.

Как меняется реакция самолёта#

В цифровой системе управления движение ручки пилота преобразуется в электрический сигнал. Вычислитель сопоставляет эту команду с данными датчиков и рассчитывает, как должны отклониться рули. Набор правил, по которым компьютер выполняет расчёт, называется законом управления. Если изменить его, можно получить иную реакцию самолёта, не меняя крыло, двигатель или кабину.

Такая перенастройка полезна для летающего имитатора, предназначенного воспроизводить поведение другого воздушного судна. Программа способна изменить отклик машины на действия пилота, но не может сделать крыло прочнее или увеличить тягу двигателя. Чтобы самолёт выполнил заданный манёвр, рули должны отклониться на нужный угол, а приводы — отработать команду с необходимой скоростью.

Оценивать приходится не только чувствительность — силу реакции на движение ручки. Имеют значение задержка между командой и ответом, затухание колебаний, а также усилия, требуемые от пилота. Настройка, удобная для точного удержания строя, может оказаться неудачной в другом режиме полёта. Компьютер способен помогать человеку, но пригодность такой помощи нужно проверять в работе пилота и самолёта как единой системы.

Ценность серийной машины для подобных экспериментов показала программа F-8. 25 мая 1972 года Гэри Крайер впервые поднял в воздух переоборудованный F-8C с цифровой электродистанционной системой управления. В основе системы использовалась вычислительная техника, созданная для программы Apollo. Механические связи между органами управления в кабине и управляющими поверхностями заменили передачей электрических сигналов, тогда как сами поверхности продолжали перемещаться приводами. Использование уже знакомого планера позволяло сосредоточить работу на новой системе управления и её резервировании.

Летающая лаборатория F-8C NASA 802, применявшаяся при испытаниях цифрового управления. Фото: NASA.

Когда обратная связь вызывает колебания#

В книге NASA «Computers Take Flight» описан один из полётов Крайера в 1972 году. При проверке настроек усиления самолёт успешно справлялся с возмущениями. Однако во время полёта строем появились креновые колебания, в которых участвовал пилот. При увеличении скорости управление стало слишком чувствительным, и лётчик уменьшил скорость. В следующих испытаниях специалисты отдельно исследовали задержку между движением ручки и реакцией машины.

Причина подобных явлений связана с обратной связью. Пилот замечает отклонение и старается его исправить, однако самолёт отвечает не мгновенно. Пока реакция запаздывает, человек может подать ещё одну команду. Вместо затухания колебаний возникает раскачивание. По этой причине испытания должны учитывать всю цепочку: датчики, программное обеспечение, приводы, самолёт и действия пилота.

Первоначальную цифровую систему F-8 страховала аналоговая резервная система. Позднее проверяли тройное резервирование цифровых вычислителей, обнаружение неисправностей и отключение элементов, вышедших из строя. Эти исследования изложены в докладе NASA «Лётный опыт применения цифровой электродистанционной системы управления, сохраняющей работоспособность при отказе» (AIAA 77-1507, 1977 год). В документе также описаны эксперименты с управлением закрылками. Для безопасной проверки новых вариантов управления было необходимо научиться надёжнее выявлять неполадки.

Опыт VISTA: программные изменения и страхующий пилот#

Более поздний пример перенастраиваемой летающей лаборатории — VISTA, созданная на основе двухместного F-16D и получившая обозначение X-62A. По данным ВВС США, её система позволяет имитировать характеристики управляемости других самолётов. На этой же машине предусмотрены испытания автономных алгоритмов, причём две функции могут использоваться одновременно.

В сообщении Исследовательской лаборатории ВВС за 2022 год описан способ ограничить риски таких полётов. За экспериментом следит страхующий пилот, который может отключить систему. Кроме того, при выходе за установленные границы предусмотрено автоматическое прекращение работы имитации.

Кристофер Коттинг, руководивший исследованиями в Школе лётчиков-испытателей ВВС, отмечал, что установка новой системы на VISTA может занимать несколько месяцев. После интеграции системы изменения, внесённые по итогам дневного вылета, можно реализовать за одну ночь.

VISTA демонстрирует, как на одном носителе меняют законы управления. В описанной программе эксперименты связаны с разработкой будущих военных беспилотных аппаратов. Однако NASA в анонсе X-70 не назвало конкретную военную исследовательскую программу, для которой предназначен новый самолёт.

Ту-154ЛЛ и подготовка «Бурана»#

В СССР летающий имитатор использовали при подготовке программы «Буран». В докладе А. А. Комова «Самолёт Ту-154 и программа “Буран”», представленном на Циолковских чтениях в 2018 году, описана лаборатория Ту-154ЛЛ. Полёты этой машины на базе Ту-154Б начались в 1980 году. В них участвовала группа испытателей под руководством Игоря Волка. Самолёт применяли для отработки управления и захода на посадку орбитального корабля.

Для имитации пришлось изменить условия полёта. Пассажирский Ту-154 обладал более высоким аэродинамическим качеством, чем требовалось для воспроизведения крутого снижения «Бурана». На исследуемом участке выпускали шасси и интерцепторы — поверхности, которые увеличивают сопротивление и уменьшают подъёмную силу. Дополнительно использовали реверс тяги. Так самолёт направляли по траектории, необходимой для проверки системы управления.

Испытания проводили поэтапно. После снижения самолёт сначала выводили в горизонтальный полёт, а по мере накопления опыта высоту вывода уменьшали. Полёты в реальном времени сопровождал наземный центр.

Ту-154ЛЛ также был лабораторией для проверки управления на заданной траектории. В этом случае полезной оказалась специализация: носитель приспособили к конкретному этапу посадки, чтобы заранее проверить аппаратуру и действия экипажа, не подвергая испытаниям сам орбитальный корабль. В концепции X-70 к такой работе добавляется возможность быстрее переходить от одного эксперимента к другому.

Замена оборудования: от подвески до наземной проверки#

NASA уже применяло сменную аппаратуру на другом самолёте: на F-15B использовались подвесные испытательные устройства, в том числе съёмные стойки для оборудования.

В рамках опыта CCIE, начатого на F-15B в 2011 году, под фюзеляжем установили экспериментальный воздухозаборник на подвесной испытательной платформе. Внутри воздухозаборника находилось центральное тело — элемент, который направляет и сжимает воздушный поток. Исследователи поочерёдно испытывали два сменных варианта этой детали: гладкий и снабжённый продольными каналами. Согласно отчёту NASA/TM-2014-218376, в ходе эксперимента измерили характеристики потока и сравнили результаты для экспериментальной и стандартной конфигураций.

Быстро менять оборудование можно лишь при условии, что подготовлены подходящие места и подключения. Для сменного комплекта требуется выделить пространство, обеспечить электропитание и отвод тепла. Также проверяют массу и положение оборудования относительно допустимых пределов. Если устройство устанавливается снаружи, необходимо оценить и его обтекание. Когда требования к размещению и подключению определены заранее, замену можно выполнять по отработанной процедуре. После монтажа всё равно нужно проверить готовность самолёта к полёту.

Для анализа результатов важна документация: испытателям нужны записи конфигурации, поданных команд и реакции машины, чтобы сопоставлять разные вылеты. Если одновременно изменить программу, датчик и настройку привода, определить причину перемены в поведении самолёта будет сложнее.

Как измерить эффективность X-70#

Работу Fractal можно будет оценивать по двум временным показателям. Первый — сколько требуется на первоначальную установку новой системы. Второй — сколько занимает подготовка следующего эксперимента после внесения изменений. При замене аппаратуры нужно учитывать весь процесс: от снятия прежнего комплекта до готовности самолёта к вылету, включая наземные проверки.

Упоминаемый для VISTA срок в одну ночь относится к программным изменениям уже интегрированной системы. Он не показывает, сколько времени потребуется для замены оборудования.

Главное назначение летающей лаборатории — сокращать задержки между экспериментами. Исправный самолёт сам по себе ещё не означает, что исследовательская задача решена: важно, насколько быстро машину можно подготовить к следующему вылету и новому набору измерений. Именно это обещание быстрой перенастройки NASA выделяет в проекте X-70 Fractal.