Авиация

САМОЛЕТ ВЗЛЕТАЕТ ВЕРТИКАЛЬНО

27.08.2014
САМОЛЕТ ВЗЛЕТАЕТ ВЕРТИКАЛЬНОАвиация принадлежит к тем областям техники, которые развиваются особенно быстро. За исторически короткий срок скорость, высота, грузоподъемность, дальность полета самолетов увеличились в несколько раз.
Особенно резкий скачок произошел после того, как появились мощные газотурбинные двигатели, когда военная, а затем и гражданская авиация перешла от до звуковых к сверхзвуковым скоростям.
 
Значительный рост скоростей и как следствие увеличение взлетно-посадочного пробега выдвинули немало трудноразрешимых проблем перед конструкторами и эксплуатационниками. Если поршневым машинам хватало ровной площадка в 700—800 м с травяным покрытием, то реактивные требуют бетонных взлетной посадочных полос длиной свыше 3 км. Их строительство связано с огромными затратами. Перед конструкторами встал вопрос: как сократить взлетно-посадочный пробег? Один из самых перспективных путей — это создание самолетов с вертикальным взлетом и посадкой (СВВП). Такие машины могут дать большую экономию средств при строительстве аэродромов, расширить сферу применения авиации, а военной — придать высокую мобильность и скрытность.
 
В 50-е годы в США появился на свет экспериментальный самолет XFY-1 (рис. 1), на нем впервые были совершены вертикальный взлет и посадка, а также переход к горизонтальному полету. Его два газотурбинных двигателя мощностью по 2630 л. с. вращали через общий редуктор два соосных винта Ø 4,9 м, развивающих на взлете тягу до 9 тыс. кгс при взлетной массе 6800 кгс. Такое соотношение величин давало возможность самолету подниматься вертикально со скоростью 30 м/с и после перехода в горизонтальный полет развивать скорость до 800 км/ч. По конструкции это была «бесхвостка» с треугольным крылом и килем, на концах которых устанавливались четыре стойки шасси, позволявшие при старте ставить машину вертикально. Кресло летчика при этом. Наклонялось вперед на 45° и возвращалось в нормальное положение относительно фюзеляжа при переходе в горизонтальный полет.
 
Рис. 1. Экспериментальный самолет XFY-1.
Рис. 1. Экспериментальный самолет XFY-1.
 
Самолет взлетал до высоты 60—70 м, затем с помощью аэродинамических рулей ему придавался наклон вперед, с увеличением которого нарастала скорость и машина постепенно переходила в горизонтальный полет. При посадке самолет задирал нос, принимал вертикальное положение, на двигателе сбавлялись обороты, и XFY-1 хвостом вниз садился на землю. Управлялся аппарат на взлетном и посадочном режимах элевонами и рулем направления, находящимися в мощной воздушной струе, которая отбрасывалась винтами.
 
Проблема безопасности посадки (при отказе двигателя) на XFY-1 осуществлялась следующим образом. Впереди винтов был установлен обтекатель с уложенным в него грузовым парашютом. Нажатия кнопки было достаточно, чтобы в аварийной ситуации сработал взрывной заряд и парашют выбросило вверх. В его конструкции были предусмотрены специальные грузы, которые противодействовали направленному вниз потоку воздуха от винтов и способствовали почти мгновенному раскрытию купола. Нижнее вертикальное оперение могло отделяться от самолета, что давало возможность совершать аварийные посадки при отказе двигателя в горизонтальном полете.
 
Оригинальный аппарат того же класса, получивший название «Колеоптер» (рис. 2), был создан во Франции. Особенность его — кольцевое крыло в форме пустотелого цилиндра Ø 4 м, внутри которого на четырех подкосах крепился фюзеляж. В носовой части располагалась кабина летчика; за ней стоял турбореактивный двигатель. При взлете аппарат управлялся струйными рулями, а при достижении больших скоростей — с помощью отклоняемых поверхностей на кольцевом крыле.
 
Рис. 2. «Колеоптер».
Рис. 2. «Колеоптер».
 
Самолеты этого типа были, конечно же, непригодны для пассажирских и транспортных перевозок, применение их в военных целях затруднялось из-за сложности эксплуатации, к тому же система управления на режимах висения была ненадежной, потому их конструирование не пошло дальше эксперимента. Из всех построенных СВВП с вертикальным положением фюзеляжа в настоящее время не летает ни один.
 
Была «обкатана» схема СВВП, в которой в качестве подъемных устройств использовалась вентиляторная установка. Она крепилась в специальных тоннелях крыла, их входные и выходные отверстия в горизонтальном полете закрывались щитками или лопатками направляющих.
 
Одним из таких самолетов был XFY-5A (рис. 3) фирмы «Райан». Это свободнонесущий низкоплан. Подъемная сила на режимах вертикального взлета и посадки создавалась двумя установленными в крыле вентиляторами, к которым с помощью перепускных заслонок подводился поток газов от двигателя. Расположенный в носовой части фюзеляжа вентилятор малого диаметра обеспечивал продольное управление аппаратом.
 
Низкоплан XY-5A.
Рис. 3. Низкоплан XY-5A.
 
При горизонтальном полете вентиляторы закрывались сверху створками, а снизу управляемыми жалюзи, последние обеспечивали горизонтальную и вертикальную составляющие вектора тяги, отклоняя назад поток газов вентиляторов. С увеличением скорости полета в них поступала все меньшая часть газов от двигателя, пока наконец весь поток не начинал выбрасываться через реактивные сопла, расположенные по обе стороны фюзеляжа.
 
В 60-е годы на базе серийного истребителя-бомбардировщика «Мираж III» во Франции был создан СВВП «Бальзак», который вертикально взлетал при помощи восьми подъемных двигателей. Они были размещены попарно в четырех отсеках в центре самолета. Над ними устанавливались створки, открывающиеся при запуске. После подъема на 30 м машина выводилась на переходный режим, для чего маршевый двигатель, установленный горизонтально в хвостовой части, включался на полную тягу, а подъемные при достижении скорости 300 км/ч отключались, и створки закрывались. Максимальная скорость «Бальзака» в горизонтальном полете превышала 1000 км/ч.
 
Эксперименты с этой машиной позволили создать истребитель-бомбардировщик «Мираж IIIY» (рис. 4), он развивал скорость 2400 км/ч. Единственным недостатком данной схемы было то, что на борту самолета в горизонтальном полете находились двигатели, не участвующие в полете и являющиеся «мертвым грузом».
 
Рис. 4. «Мираж IIIY».
Рис. 4. «Мираж IIIY».
 
Появление силовой установки, которая могла самостоятельно создать и вертикальную и горизонтальную составляющие вектора тяги, дало возможность английским конструкторам фирмы «Хаукер» построить самолет P.1127 (рис. 5). Особенность его заключалась в том, что на нем были двигатели с четырьмя поворотными соплами (на 100°). Их выходные отверстия находились на фюзеляже, по два с каждой стороны, и прикрывались специальными обтекателями. При помощи таких сопел, расположенных вблизи центра тяжести самолета; и обеспечивался вертикальный взлет. На высоте они поворачивались, и тяга двигателя приводила P.1127 в горизонтальное движение. На взлете и посадке, в переходных режимах он управлялся с помощью струйных рулей, установленных в носовой и хвостовой частях самолета. Имелись они и на концах крыла. Для создания управляющих сил из сопел выпускался сжатый воздух, который отбирался за компрессором двигателя по системе трубопроводов. Когда машина переходила в горизонтальный полет и сопла поворачивались назад, автоматически отключались струйные рули и самолет управлялся аэродинамическими.
 
Рис. 5. Самолет P.1127.
Рис. 5. Самолет P.1127.
 
Успешные испытания Р.1127 позволили в 1967 году запустить в серию самолет «Харриер», отличающийся более мощным двигателем и несколько увеличенными размерами крыла и фюзеляжа.
 
Летательные аппараты с поворотным потоком газов имеют немало преимуществ: тяга силовой установки используется для вертикальных, горизонтальных и переходных режимов полета; запуск двигателя, проверка и рулежка самолета по аэродрому производятся при горизонтальном положении сопел, что значительно уменьшает эрозию взлетной площадки, а также возможность попадания в двигатель пыли и грязи.
 
В Советском Союзе также проводились и проводятся обширные исследования схем вертикального взлета и посадки самолетов. Для этого был построен летающий стенд, получивший название «Турболет» (рис. 6), созданный под руководством конструктора А. Н. Рафаэлянца. Аппарат представлял собой металлическую ферму С установленным на ней вертикальным турбореактивным двигателем. Рядом располагалась кабина и топливные баки. Четыре стойки шасси обеспечивали нормальное положение аппарата на земле. На концах четырех длинных кронштейнов устанавливались струйные, а в зоне выхлопа двигателя газовые рули, что позволяло осуществлять управляемый полет.
 
Рис. 6. «Турболет» А. Н. Рафаэлянца.
Рис. 6. «Турболет» А. Н. Рафаэлянца.
 
Рис. 7. Боевой советский самолет вертикального взлета.
Рис. 7. Боевой советский самолет вертикального взлета.
 
А в 1967 году на воздушном параде в Домодедове Героем Советского Союза полковником В. Мухиным был продемонстрирован в полете первый боевой советский самолет вертикального взлета и посадки (рис. 7). Эта машина имела турбореактивный двигатель и устройство для отклонения струи выхлопа.
 
В настоящее время схемы аппаратов вертикального взлета и посадки весьма разнообразны и зависят главным образом от их назначения.
 
Э. КОРНЕЕВ, инженер




Рекомендуем почитать
  • МиГ-3: СКОРОСТЬ И ВЫСОТА

    МиГ-3: СКОРОСТЬ И ВЫСОТАВ начале 1939 года на совещаниях военного и промышленного руководства Советского Союза неоднократно поднимался вопрос о создании истребителей новых типов и об увеличении мощности авиационной промышленности, которая в случае начала войны могла и не справиться с необходимыми объёмами поставок боевых самолётов. Толчком к этому послужил анализ воздушных боёв в Испании, где стало проявляться техническое отставание советских истребителей И-15 и И-16 от новых самолётов противника, в частности - от немецкого Вf-109.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.